CN103882086A - 菊叶薯蓣皂素的提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种菊叶薯蓣皂素的提取方法，包括如下步骤：1)菊叶薯蓣糊浆化过程；2)菊叶薯蓣糊浆糖化过程；3)分离过程；4)水解过程；5)发酵过程；6)提取菊叶薯蓣皂素过程。采用本发明的成品皂素提取方法，不仅可以充分地利用菊叶薯蓣中的有效成分、大幅提高菊叶薯蓣皂素的转化率；抽滤后的残渣还可以用作肥料，能够减少废物的排放、处理，整体污染小，从而更有利于环保清洁安全。

Description

菊叶薯蓣皂素的提取方法

技术领域

本发明属于薯蓣皂素生产领域，具体涉及一种菊叶薯蓣皂素的提取方法。

背景技术

为解决日趋严重的能源短缺与环境恶化问题，世界各国大力开发可再生液体燃料，其中生物柴油是最具发展潜力的生物能源产品。目前以动植物油脂生产生物柴油面临成本高、原料总量缺口大、供给季节性强等不利于规模化生产的难题。而且，持续扩大传统油料作物种植获取生物柴油生产原料将存在着与人争粮、与粮争地等问题。因此，开拓新的油脂资源是降低生物柴油价格和保障生物柴油产业可持续发展的关键。

薯蓣属氏薯蓣科中大的一属，原产于墨西哥热带。菊叶薯蓣(Dioscorea composita)是薯蓣中的一种，多年生缠绕性草本植物，单叶互生，块茎形如掌状，有的棒状叠生，外皮粗糙，黑褐色，非常发达。菊叶薯蓣从引种上看具有较强的适应性，正常生长产量和皂素含量都明显高于目前我国大面积种植的盾薯蓣和小花盾薯蓣。菊叶薯蓣具有种植粗放、管理简单、易于推广、种植容易接受等优点。其迅速生长期在每年3～11月，种植周期为3年，3年后亩产3500千克。

薯蓣皂甙元(俗称皂素)，薯蓣皂甙元是合成多种甾体激素和甾体避孕药比较理想的前体，世界各国生产的甾体激素60％以上以它为原料。目前，我国有众多厂家生产甾体激素类药物和甾体口服避孕药，是药品生产中仅次于抗菌素的一个重要领域。我国已利用自产的薯预皂甙配基合成200多种药物，除激素抗炎，避孕等用途外，还利用甾体起始原料合成镇痛药、麻醉药、治冠心病药等。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种能够有效提高菊叶薯蓣皂素提取率的菊叶薯蓣皂素的提取方法。

为了实现上述发明目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种菊叶薯蓣皂素的提取方法，包括如下步骤：

1)菊叶薯蓣糊浆化过程：将菊叶薯蓣原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末，粉末与40～60℃温水按重量比为1∶3-8的比例搅拌调浆；

2)菊叶薯蓣糊浆糖化过程：向步骤1)得到的浆料中加入α-淀粉酶，α-淀粉酶与菊叶薯蓣的重量比为10-40μ∶1，调节pH值为5.0-7.0，加热至90～100℃并保温液化30-80min，然后冷却至55-65℃，加入纤维素酶和糖化酶，调pH值至4.0-5.0，保温糖化50-80min得到糖化浆；

3)分离过程：将步骤2)得到的糖化浆通过振动筛进行筛分，筛上物进行离心分离得到糖化浆沉淀和糖化浆清液，筛下物与糖化浆清液混合后采用微滤膜过滤得到糖化液，膜截留物与糖化浆沉淀混合得到固体渣；

4)水解过程：向步骤3)得到的固体渣中加入盐酸或硫酸，加压进行第一次水解后，用盐酸或硫酸将固体渣配成0.3mol的盐酸或硫酸液，进行过滤分离得到滤液和滤渣，滤液调pH值至5.0-7.0后备用；滤渣加压进行第二次水解后，用清水洗至中性，提取液体备用；

5)发酵过程：将步骤3)得到的糖化液与步骤4)得到的滤液和提取液体混合，并调整成浓度为50-200g/L的混合液，按比例向每升混合液中加入尿素、豆粕中的一种或两种混合物，加入无机盐离子MgSO₄，KH₂PO₄，ZnSO₄，MnCl₂，CuSO₄得到发酵培养基，将发酵培养基的pH值调至5.0-6.0，灭菌冷却后按发酵培养基体积的5％-8％接种量接入嗜酸乳杆菌，在摇床及常温下发酵培养2-3天得发酵液；

6)提取菊叶薯蓣皂素过程：调节发酵液的pH值至6.5-7.5，然后离心分离得到发酵液清液和发酵液沉淀，将发酵液沉淀烘干，加入乙醇进行提取后抽滤得到抽滤液和残渣；用石油醚反复萃取抽滤液，静置分层，合并石油醚层，再浓缩结晶后得到成品皂素。

进一步地，步骤2)中，所述纤维素酶与菊叶薯蓣的重量比为100-120μ∶1，所述糖化酶与菊叶薯蓣的重量比为100-200μ∶1。

进一步地，步骤4)中，向固体渣加盐酸或硫酸使pH＜2，加压至0.3Mpa进行第一次水解，第一次水解时间为0.5小时以上；第二次水解时间为2小时以上；两次水解的条件为：酸浓度为0.52-0.66mol/L，反应温度为100-120℃。

进一步地，步骤5)中，按比例向每升混合液中加入下述各物质的用量为：

尿素、豆粕中的一种或两种混合物的用量为1-10g，无机盐离子MgSO₄0.5-1.5g，KH₂PO₄2-3g，ZnSO₄2-6mg，MnCl20.1-0.3umol，CuSO₄0.1-0.3mg。

进一步地，步骤5)中，发酵过程中摇床的转速为100～300r/min，培养温度为25～35℃。

进一步地，步骤6)中，用0.75-1.25mol/L的NaOH溶液调节发酵液的pH值至6.5-7.5。

进一步地，步骤6)中，发酵液离心分离时的转速为5000-7000r/min，离心时间为10-15min。

进一步地，步骤6)中，对烘干后的发酵液沉淀进行提取时，加入沉淀量2-4倍的乙醇提取3-4h。

进一步地，步骤6)中，用抽滤液体积1/3-1/2的石油醚反复萃取抽滤液至少3次。

本发明具有如下有益效果：

采用本发明的成品皂素提取方法，不仅可以充分地利用菊叶薯蓣中的有效成分、大幅提高菊叶薯蓣皂素的转化率；抽滤后的残渣还可以用作肥料，能够减少废物的排放、处理，整体污染小，从而更有利于环保清洁安全。

本发明在发酵过程中接入嗜酸乳杆菌，因此不仅能够提取出薯蓣皂素，还可以将发酵液清液用于生产沼气，将发酵液沉淀的残渣用于生产饲料，由于残渣中富含有嗜酸乳杆菌，因此将其作为活性饲料，能够提高饲料利用率，促进牲口对营养物质的吸收，产品的附加价值也更高。

本发明在菊叶薯蓣糊浆糖化过程后分离出糖化液和固体渣，便于从固体渣中进一步提取菊叶薯蓣的有益成分。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。

本例中菊叶薯蓣皂素的提取方法，包括如下步骤：

1)菊叶薯蓣糊浆化过程：将菊叶薯蓣原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末，粉末与40～60℃温水按重量比为1∶3-8的比例搅拌调浆；

2)菊叶薯蓣糊浆糖化过程：向步骤1)得到的浆料中加入α-淀粉酶，α-淀粉酶与菊叶薯蓣的重量比为10-40μ∶1，调节pH值为5.0---7.0，加热至90～100℃并保温液化30-80min，然后冷却至55-65℃，加入纤维素酶和糖化酶，纤维素酶与菊叶薯蓣的重量比为100-120μ∶1，糖化酶与菊叶薯蓣的重量比为100-200μ∶1，调节pH值至4.0-5.0，保温糖化50-80min得到糖化浆；

3)分离过程：将步骤2)得到的糖化浆通过振动筛进行筛分，筛上物进行离心分离得到糖化浆沉淀和糖化浆清液，筛下物与糖化浆清液混合后采用微滤膜过滤得到糖化液，膜截留物与糖化浆沉淀混合得到固体渣；

4)水解过程：将步骤3)得到的固体渣加HCl或硫酸使pH＜2，加压0.3Mpa进行第一次水解，第一次水解时间为0.5小时以上，用盐酸或硫酸将固体渣配成0.3mol的盐酸或硫酸液，进行过滤分离得到滤液和滤渣，滤液调pH值至5.0-7.0后备用，滤渣加压进行第二次水解，水解时间为2小时以上，清水洗至中性，提取液体备用；

5)发酵过程：将步骤3)得到的糖化液与步骤4)得到的滤液和提取液体混合，并调整成浓度为50-200g/L的混合液，向混合液中加入尿素、豆粕中的一种或两种混合物、用量为1-l0g/L，加入无机盐离子MgSO₄0.5-1.5g/L，KH₂PO₄2-3g/L，ZnSO₄2-6mg/L，MnCl₂0.1-0.3umol/L，CuSO₄0.1-0.3mg/L，得到发酵培养基，将发酵培养基的pH值调至5.0-6.0，灭菌冷却后按发酵培养基体积的5％-8％接种量接入嗜酸乳杆菌，在摇床及常温下发酵培养2-3天得发酵液，摇床的转速为100～300r/min，培养温度为25～35℃；

6)提取菊叶薯蓣皂素过程：用0.75-1.25mol/L的NaOH溶液调节发酵液的pH值至6.5-7.5，然后离心分离得到发酵液清液和发酵液沉淀，离心分离时的转速为5000-7000r/min，离心时间为10-15min，，离心时的氛围为常温，将发酵液沉淀烘干，加入沉淀量2-4倍的乙醇提取3-4h后抽滤得到抽滤液和残渣；用抽滤液体积1/3-1/2的石油醚反复萃取抽滤液至少3次，静置分层，合并石油醚层，再浓缩结晶后得到成品皂素。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)菊叶薯蓣糊浆化过程：将菊叶薯蓣原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末，粉末与40～60℃温水按重量比为1∶3-8的比例搅拌调浆；

2)菊叶薯蓣糊浆糖化过程：向步骤1)得到的浆料中加入α-淀粉酶，α-淀粉酶与菊叶薯蓣的重量比为10-40μ：1，调节pH值为5.0-7.0，加热至90～100℃并保温液化30-80min，然后冷却至55-65℃，加入纤维素酶和糖化酶，调pH值至4.0-5.0，保温糖化50-80min得到糖化浆；

3)分离过程：将步骤2)得到的糖化浆通过振动筛进行筛分，筛上物进行离心分离得到糖化浆沉淀和糖化浆清液，筛下物与糖化浆清液混合后采用微滤膜过滤得到糖化液，膜截留物与糖化浆沉淀混合得到固体渣；

4)水解过程：向步骤3)得到的固体渣中加入盐酸或硫酸，加压进行第一次水解后，用盐酸或硫酸将固体渣配成0.3mol的盐酸或硫酸液，进行过滤分离得到滤液和滤渣，滤液调pH值至5.0-7.0后备用；滤渣加压进行第二次水解后，用清水洗至中性，提取液体备用；

5)发酵过程：将步骤3)得到的糖化液与步骤4)得到的滤液和提取液体混合，并调整成浓度为50-200g/L的混合液，按比例向每升混合液中加入尿素、豆粕中的一种或两种混合物，加入无机盐离子MgSO₄，KH₂PO₄，ZnSO₄，MnCl₂，CuSO₄得到发酵培养基，将发酵培养基的pH值调至5.0-6.0，灭菌冷却后按发酵培养基体积的5％-8％接种量接入嗜酸乳杆菌，在摇床及常温下发酵培养2-3天得发酵液；

6)提取菊叶薯蓣皂素过程：调节发酵液的pH值至6.5-7.5，然后离心分离得到发酵液清液和发酵液沉淀，将发酵液沉淀烘干，加入乙醇进行提取后抽滤得到抽滤液和残渣；用石油醚反复萃取抽滤液，静置分层，合并石油醚层，再浓缩结晶后得到成品皂素。

2.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，步骤2)中，所述纤维素酶与菊叶薯蓣的重量比为100-120μ∶1，所述糖化酶与菊叶薯蓣的重量比为100-200μ∶1。

3.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，步骤4)中，向固体渣加盐酸或硫酸使pH＜2，加压至0.3Mpa进行第一次水解，第一次水解时间为0.5小时以上；第二次水解时间为2小时以上；两次水解的条件为：酸浓度为0.52-0.66mol/L，反应温度为100-120℃。

4.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，步骤5)中，按比例向每升混合液中加入下述各物质的用量为：

尿素、豆粕中的一种或两种混合物的用量为1-10g，无机盐离子MgSO₄0.5-1.5g，KH₂PO₄2-3g，ZnSO₄2-6mg，MnCl₂0.1-0.3umol，CuSO₄0.1-0.3mg。

5.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，步骤5)中，发酵过程中摇床的转速为100～300r/min，培养温度为25～35℃。

6.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，步骤6)中，用0.75-1.25mol/L的NaOH溶液调节发酵液的pH值至6.5-7.5。

7.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，步骤6)中，发酵液离心分离时的转速为5000-7000r/min，离心时间为10-15min。

8.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在干，步骤6)中，对烘干后的发酵液沉淀进行提取时，加入沉淀量2-4倍的乙醇提取3-4h。

9.如权利要求1所述的菊叶薯蓣皂素的提取方法，其特征在于，步骤6)中，用抽滤液体积1/3-1/2的石油醚反复萃取抽滤液至少3次。