[发明专利]一种利用黄姜生产皂素和有机酸的方法

摘要

一种利用黄姜生产皂素和有机酸的方法，属于生物工程领域，解决现有利用黄姜原料提取黄姜皂素废水和废渣排放量大、不能有效利用黄姜淀粉的问题。本发明包括黄姜皂苷释放步骤、黄姜淀粉糖化步骤、发酵培养基配制步骤、有机酸发酵及皂苷富集步骤、皂素制备步骤。本发明采用发酵与膜分离耦合预处理黄姜原料，清洁生产皂素和有机酸，黄姜皂素提取率高，黄姜淀粉利用充分，黄姜皂素生产废水量少且污染小，过程清洁，在黄姜产业中有极大的工业应用价值。

主权项

一种利用黄姜生产皂素和有机酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：一.黄姜皂苷释放步骤；干黄姜块根粉碎后，加入3～5倍重量的水，得到黄姜与水的混合物；或鲜黄姜块根磨浆后，加入2～3倍重量的水，得到黄姜与水的混合物；再对黄姜与水的混合物依次进行如下处理：在温度120～130℃、压力0.1～0.2MPa条件下，蒸汽爆破15～20min，冷却至室温；加入黄姜与水的混合物2～4倍重量的水混匀，按每克干黄姜加入果胶酶80～120U、纤维素酶160～250U；或每克鲜黄姜加入果胶酶25～40U、纤维素酶50～80U；混合均匀，在pH值4.0～5.0、温度45～55℃条件下搅拌20～30h，得到黄姜淀粉溶液；二.黄姜淀粉糖化步骤；向所述黄姜淀粉溶液中先按每克干黄姜加入α-淀粉酶8～15U，或每克鲜黄姜加入α-淀粉酶3～5U；在pH值5.0～7.0、温度50～95℃条件下搅拌20～40min，冷却至室温；再按每克干黄姜加入糖化酶80～150U，或每克鲜黄姜加入糖化酶25～50U；在温度50～65℃搅拌20～30h，得到黄姜糖化液；或者向所述黄姜淀粉溶液中同时按每克干黄姜加入α-淀粉酶8～15U、糖化酶80～150U，或每克鲜黄姜加入α-淀粉酶3～5U、糖化酶25～50U；混合均匀后，在温度50～65℃搅拌20～30h，得到黄姜糖化液；再将所述黄姜糖化液升温到90～100℃，保温5～10min，然后冷却至室温，离心分离收集上清液，或者过滤分离收集滤液，所收集上清液或滤液即为黄姜酶解糖液；三.发酵培养基配制步骤；配制生产乳酸的发酵培养基或生产琥珀酸的发酵培养基，生产乳酸的发酵培养基组成为：将所述黄姜酶解糖液浓度调整为含还原糖150～200g/L；每升黄姜酶解糖液中添加酵母粉5～10g、氮源10～20g、K2HPO42～5g，调PH值至5.5～7.0；生产琥珀酸的发酵培养基组成为：将所述黄姜酶解糖液浓度调整为含还原糖100～150g/L；每升黄姜酶解糖液中添加酵母粉2～5g、氮源5～10g、K2HPO41～2g，调PH值至5.5～7.0；所述氮源为：玉米浆过滤液、麸皮水解液过滤液或豆粕水解液过滤液中的一种、二种或者三种的组合；四.有机酸发酵及皂苷富集步骤；将发酵培养基送入发酵罐，对微滤装置、纳滤装置、发酵罐、泵以及连接它们的输液管道高温蒸汽灭菌，冷却到室温后，向发酵罐中接入体积比5～10％的种子液，于pH值5～7、温度30～55℃条件下，按速度0～1L/min通入二氧化碳并搅拌，搅拌转速50～200rpm，当发酵液中还原糖浓度低于5g/L时，发酵结束，用微滤装置过滤发酵液，截留的产有机酸菌细胞送回发酵罐继续使用，同时再向发酵罐中泵入已经灭菌的发酵培养基，进行下一批次发酵，如此循环2～15批次；每批次微滤装置的滤过液再用纳滤装置过滤，纳滤截留液收集备用，得到的纳滤透过液为有机酸溶液；五.皂素制备步骤；所述每升纳滤截留液中，加入薯蓣皂苷酶10～15U，在pH值4.5～7.0、温度30～40℃条件下搅拌30～40min，得到黄姜皂素粗液；或者每升纳滤截留液中，加入硫酸，使硫酸终浓度为0.8～1.2mol/L，在95～105℃温度下搅拌4～6h，得到黄姜皂素粗液；再对黄姜皂素粗液以石油醚或汽油为萃取溶剂，在85～95℃温度下萃取4～6h，在压力0.01～0.05Mpa、温度60～80℃条件下蒸馏萃取液去除萃取溶剂，得到黄姜皂素晶体。