[发明专利]一种薯蓣皂素提取新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种薯蓣皂素的提取工艺，具体是指一种微生物强化发酵，结合稀酸催化水解的方法提取薯蓣中皂素的工艺。

背景技术

皂素制备甾体激素类药物等原料，目前只能从植物中通过某种工艺获取，其中制备甾体激素类药物最基础、最理想的中间体是薯蓣皂甙元，薯蓣皂素是被作为基础原料，全球67%的甾体激素类药物是以它作为原料生产的。为了增强我国的国际竞争力，对落后的生产薯蓣皂素技术工艺的改良与创新势在必行。

黄姜学名盾叶薯蓣，（在以下描述中多采用俗名黄姜），它广泛种植于我国秦岭一带以及长江中上游地区，我国生产的黄姜薯蓣皂素占整个国际市场份额的60%以上，黄姜的块状根茎中主要的成分含量是淀粉(45%~50%)、纤维素(40%~50%)、薯蓣皂甙(2%~4%)，还含有少量的黄色素、单宁等。

直接酸水解法是从黄姜块状根茎中提取薯蓣皂素的落后的、旧的传统生产工艺，从开始到现在已经有50多年的历史：

黄姜→洗涤→粉碎→酸水解→过滤洗涤→烘干→汽油提取→浓缩结晶→离心分离→烘干→薯蓣皂素

该工艺主要存在的问题如下：1) 黄姜块状根茎在被直接加酸水解时，由于存在大量的淀粉和纤维素对水解有很大的阻碍和干扰作用，造成水解不彻底，产出的半成品—水解产物的干燥物中皂素含量很低，因而皂素得率也非常低；2)直接用水多次反复洗涤经酸水解后的水解产物，水量消耗非常大，而且在用水洗涤过程当中半成品的损失很严重。由于直接依靠强酸对皂苷进行水解，耗费的酸多，又导致使用大量水来洗净半成品，造成废水水质情况复杂、排放量非常大，对环境污染严重。按常规方法处理皂素废水，出水根本不能达标排放。每生产一吨皂素，要耗费浓硫酸50-100吨，排放污水1000吨，COD总量约30吨。

现有技术使用了不同的方法来降低工艺的耗酸量和减少COD排放；比如使用物理方法分离淀粉和纤维素，中国专利（申请号03125387.3，200410060679.X，200410060777.3）采用物理分离，通过研磨过筛旋分法分离掉淀粉和纤维素，再处理余下的皂苷，该工艺可以大幅降低污染排放，但由于皂苷主要以与多羟基物质结合的形式存在于细胞壁内，机械物理方法无法避免分离过程中的夹带情况，同时该方法的设备投资增大，物理过程复杂繁琐，为了有效分离淀粉和纤维素，需要在工艺过程中加入大量的水，同样存在耗水量大、污水多的情况，另外，该工艺方法对干黄姜中淀粉改性的状况不能进行有效的处理。

中国专利（申请号03127944.9）提出了用超声波进行预处理的方法，缩短了反应时间，同时通过对强酸处理过后的水解体系进行蒸馏浓缩烘干，再用超临界萃取的方法提取皂素，没有污水排放，但该工艺不但设备投资大，而且工艺成本过高，工业化价值很低。中国专利（公开号CN101705275）中使用表面活性剂和超声波结合分离淀粉纤维素，再通过树脂柱提纯皂苷液，工艺复杂，用水量大，工业化价值很低。

溶剂提取法是提取天然产物的常用方法，但由于薯蓣中皂素含量低，与薯蓣中多羟基物质结合较为紧密，提取非常复杂，而且收率较低，直接通过溶剂提取皂素的报道（《武汉科技学院学报》2005年第06期，程军）显示，得率仅为传统工艺的63.7%。中国专利（公开号CN101560239）中采用盐来破坏皂苷和多羟基物质的结合物，提高萃取效率和分离效果，有效降低了污染排放，但是该工艺使用了大量溶剂提取，存在滤渣夹带、反复蒸馏等导致溶剂损失过大的问题，同时，增加了提取溶剂的回收工序，设备复杂，耗能大，而且在处理皂苷的时候使用传统工艺，用酸量仍然过大，废液处理麻烦。

因此，更有效的处理薯蓣中的淀粉纤维素，更有效的提取皂素成为工艺的重点。中国专利（申请号：02138773.7、03134449.6、03134450，200310111250.4、200410026364.3、200410013355.0、200610125197.7、200610124515.8）使用酶对薯蓣进行处理，将淀粉纤维素转化成可利用的物质溶解在水中，然后分离出沉淀的皂苷，再对皂苷进行处理。但是工艺存在以下问题：首先，酶解的条件要求高，需要加入物料几倍量的水，废液处理量大；含糖的皂苷浆粘性大，分离困难；纤维素酶解不完全，后续的酸解过程中增加了酸耗和污染。