[发明专利]一种通过生物酶发酵技术提取黄姜皂素的方法

说明书

技术领域

本发明属于植物生物发酵技术领域，涉及一种通过生物酶发酵提取黄姜皂素的方法。

技术背景

黄姜，学名盾叶薯蓣，是薯蓣科薯蓣属植物，为我国特有的野生植物资源。黄姜的根状茎内含有丰富的薯蓣皂甙元，薯蓣皂甙元俗称薯蓣皂素。薯蓣皂素广泛存在于薯蓣属植物中，其中，黄姜中皂素的含量是最高的。

在我国，人们对黄姜的利用有着悠久的历史，可食用、可入药，是我国传统中药材。黄姜中的皂素具有雌激素作用，可降低胆固醇、止咳、祛痰、脱敏、恢复病变组织以及刺激肝素细胞与胆汁分泌，其结构经改造或修饰后，还被广泛用于甾体抗炎药、甾体避孕药的半合成原料，如可的松、强的松、培地米松等数百种不同的甾体激素类药物，且价格昂贵，有“药物黄金”的美誉，是一种很有开发潜力的植物资源。

目前，我国进行皂素提取的工厂普遍采用Rothrok首创的直接酸水解法。操作方法为：

1、将黄姜（含水量为63%~70%）洗净粉碎后加入发酵罐中，蒸汽加热，间歇通入水蒸汽维持温度在40℃，维持该温度发酵3～5天；

2、将发酵后的黄姜移入水解釜中，加入约2倍量（占黄姜投入数量的2倍，V/W）的10%~15%的盐酸溶液，密闭，升温至110℃，水解约8小时，过程中间歇放气。之后降温、静置、抽滤；

3、向滤渣中缓缓加入4%~5%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，静置、抽滤，将所得水解物在95℃下干燥，得干燥水解物；

4、将水解物投入提取器中，加入白汽油，搅拌升温，提取10h后降温，浓缩、蒸馏后得固体蒸馏物，在95℃下干燥得皂素粗品；

5、将所得粗品投入石油醚中重结晶，石油醚用量为粗品重量的2~3倍（V/W）。搅拌升温至回流，回流约2h。之后降温、静置、抽滤，在95℃下干燥得纯品。

该反应式为：

此方法使用时间虽久远，但仍存在诸多问题：

1、以该方法提取皂素收率较低，产品折干产率仅为1.5%，间接提高了生产成本。

2、废水排放量巨大，空间占用率大，对生产设备的要求高。

皂素生产中的废水主要来自于发酵：在蒸汽环境下，40℃下发酵3～5天，在此期间会产生大量的冷凝水，占废水总量的50%以上。以原料投料量150吨记，产品约为0.83吨，废水排放量可达到700吨～800吨，其中，来自于发酵过程中的废水约有400吨。且污水处理费用昂贵，处理设备要求高。这是目前皂素生产中面临的最主要、最严峻的问题。

发明内容

鉴于上述种种问题，我公司采用生物酶技术，不仅提高了产品的收率，还在源头减少了废水的排放量，大大降低了污水的处理费用，缩短了生产周期，降低了生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用生物酶发酵黄姜提取黄姜皂素的方法，该发明克服了原有工艺的诸多弊端，简单易行，可用于商业化的大规模生产，满足市场不断增长的需求。本发明的技术内容如下：

一种通过生物酶技术发酵黄姜提取黄姜皂素的方法，其特征在于发酵黄姜时所要加入的酶为淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶或蛋白酶中的任意一种酶或多种酶的混合酶；

作为优化，所加入的酶的总量占黄姜重量的1%~10%(w/w)。

作为优化，发酵时的温度在20℃~40℃，发酵时间为1~3天。

所述的通过生物酶技术发酵黄姜提取黄姜皂素的方法，包括步骤：

（1）发酵：将黄姜洗净、粉碎，加入占黄姜重量的1%~10%(w/w)的生物酶，搅拌均匀，密封，在20℃~40℃下发酵1~3天；

（2）酸解：将发酵后的黄姜加入10%~15%的盐酸溶液，升温至100℃~110℃，水解7.5－8.5小时，降温、静置、抽滤；

（3）向滤渣中缓缓加入氢氧化钠溶液，调节pH值为7，静置、抽滤，将所得水解物在95℃下干燥，得干燥水解物；

（4）将水解物投入提取器中，加入白汽油，搅拌升温，提取10h后降温，浓缩、蒸馏后得固体蒸馏物，在95℃下干燥得皂素粗品；

（5）将所得粗品投入石油醚中重结晶，石油醚用量为粗品重量的2~3倍（V/W）；搅拌升温至回流，回流约2h；之后降温、静置、抽滤，在95℃下干燥得纯品。

作为优化，步骤（2）中所述的黄姜和盐酸溶液的重量体积配比为1:2。

作为优化，步骤（3）中所述的氢氧化钠溶液浓度4%~5%。

本发明重点考察了如下的内容：

（1）酶的种类对实验结果的影响；

（2）酶的用量对实验结果的影响；