CN104311835B - 一种酶解提取杜仲胶的方法 - Google Patents
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Abstract
一种酶解提取杜仲胶的方法，首先将作为原材料的杜仲树皮进行爆破碎裂后，再依次使用蛋白酶分解杜仲树皮中的蛋白质成分，采用果胶酶分解杜仲树皮中细胞间壁和胞间层，采用纤维素酶提高纤维素、半纤维素的分解，从而将杜仲树皮中的非胶物质分解为可以和杜仲胶完全分离的成分，并采用酶解器中分离筒在水槽中旋转的方法将目标物和废弃成分相分离，分离筒内壁上设置有长方形的搅拌叶片，搅拌叶片与支撑轴呈10°‑15°倾斜角，保证了目标物和废弃成分分离的彻底性，本方法清洁，安全环保，成本低，效率高，且提取出的杜仲胶的纯度高，可达到92%以上，适宜于产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种天然胶的提取方法，尤其是涉及一种酶解提取杜仲胶的方法。
背景技术
杜仲树属于我国特有的珍贵树种，杜仲树中含有的杜仲胶作为一种天然的橡胶，具有高绝缘性和耐腐性的优点，是制造海底电缆的优质材料，为制造电器绝缘材料、盛烈性药品容器以及补牙的优良原料。杜仲胶还可用于制作医用夹板、汽车轮胎，生产形状记忆材料、温探材料、改性塑料和其他橡胶制品，因此具有广阔的应用前景。
现有的从杜仲树中提取杜仲胶的方法有两类，其中一类是：要对原材料杜仲树皮进行充分的发酵处理后再用强碱水溶液蒸煮处理，然后再用机械清洗的方法分离出杜仲胶。使用这种方法不仅环境污染严重，效率低下，而且对杜仲胶带来一定的损害，提取出的杜仲胶纯度也很低，结果造成生产成本较高。
另一类杜仲胶的提取方法是使用复合生物酶对杜仲树皮等原材料进行预处理后，再使用石油醚等有机溶剂进行进一步溶解最后得到杜仲胶，该方法由于石油醚等有机溶剂沸点低，危险性较高，因此不适宜产业化生产。
综上，在现有的技术中还没有可以应用于产业化生产的安全高效的杜仲胶提取方法以及相关设备。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种酶解提取杜仲胶的方法，使用设备简单，生产过程安全环保，生产效率高，可适应于产业化生产。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种酶解提取杜仲胶的方法，包括如下步骤:
1)、首先使用铡草机将作为原料的杜仲树皮铡切成面积不大于25cm2的小块，然后将其放进常温清水中浸泡12h以上后捞出，再放进爆破机中爆破后得到杜仲树皮中间物Ⅰ备用；
本步骤中，爆破温度控制在50℃以下，爆破压力控制在1.4-1.8MPa之间,爆破时间控制在0.5S以内；
2）、 将步骤1）获得的杜仲树皮中间物Ⅰ放进蛋白酶的水溶液中反复搅拌洗涤7-9h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5-2.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅱ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅰ90-110份、热水140-160份和蛋白酶10-15份，所述热水的温度控制为40-50℃；
3）、将步骤2得到的杜仲树皮中间物Ⅱ放进果胶酶的水溶液中反复搅拌洗涤7-9h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5-2.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅲ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅱ90-110份、热水140-160份和果胶酶10-15份，所述热水的温度控制为40-50℃；
4）、将步骤3得到的杜仲树皮中间物Ⅲ放进纤维素酶的水溶液中反复搅拌洗涤7-9h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5-2.5h后得到白色丝状的杜仲胶；
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅲ90-110份、热水140-160份和纤维素酶10-15份，所述热水的温度控制为40-50℃；
以上所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）均在同一个酶解器中进行，所述的酶解器设有一个水槽和一个分离筒，分离筒呈圆筒状，其通过一个中心支撑轴水平设置在水槽的上沿上，水槽中盛放所述相应的酶的水溶液，分离筒的一部分浸没在相应的酶的水溶液中，分离筒内部放置相应的杜仲树皮中间物，在分离筒的侧壁上布设有直径为0.8-1.2mm的分离孔，分离筒的内壁上还纵向设有长方形的搅拌叶片，搅拌叶片长度方向与中心支撑轴具有倾斜角，所述的倾斜角为10°-15°，搅拌叶片的宽度方向朝向中心支撑轴，当分离筒在动力的驱动下旋转，分离筒以及搅拌叶片在将相应的酶的水溶液和杜仲树皮中间物一起带起然后抛下的过程中，将已经酶解的非胶物质从分离筒的分离孔中排出到水槽中，然后排出水槽中的废水，在分离筒的内部留下含胶量更高的杜仲树皮中间物或最终产品白色丝状的杜仲胶。
进一步地，所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）中对应杜仲树皮中间物在相应酶的水溶液中反复搅拌洗涤的时间均为8h,使用清水反复搅拌洗涤的时间均为2h。
进一步地，所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）中所述的热水的温度均为43℃。
进一步地，所述的步骤2）中，各种成分按以下重量份数配置，杜仲树皮中间物Ⅰ100份、热水150份和蛋白酶12.5份；所述的步骤3）中，各种成分按以下重量份数配置，杜仲树皮中间物Ⅱ100份、热水150份和果胶酶12.5份；所述的步骤4各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅲ100份、热水150份和纤维素酶12.5份。
有益效果：
1、本发明采用爆破法对杜仲原材料树皮的非胶物质进行处理后，在酶解器中采用蛋白酶分解杜仲树皮中的蛋白质成分，采用果胶酶可分解杜仲树皮中细胞间壁和胞间层，采用纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时，可促进植物细胞壁的溶解，从而将杜仲树中的非胶物质分解为可以和杜仲胶完全分离的成分。
2、采用酶解器中分离筒在水槽中旋转的方法将目标物和废弃成分相分离，分离筒内壁上设置搅拌叶片，搅拌叶片与支撑轴呈10°-15°的倾斜角，不仅保证对酶溶液及相应杜仲树皮中间物的搅拌，而且可以减少搅拌阻力，从而节约能源，提高搅拌效率，进一步保证了目标物和废弃成分分离的彻底性，本方法完全采用生物酶来进行杜仲胶树皮中非胶物质的分解，清洁，环保，成本低，效率高，且提取出的杜仲胶的纯度高，可达到92%以上。
3、不同功能的生物酶依次使用，不仅可以彻底破坏植物的组织结构和细胞，使胞内的和胞外的天然成分全部扩散到水溶液中，而且不会破坏目标物杜仲胶的化学结构，不同功能的生物酶之间不会相互影响，可以提搞每一种酶的酶解效果。
4、该方法酶解反应利用酶的催化水解功能，反应液的体积小，后续的处理简单，排放量小；不含化学药剂，采用该方法提取杜仲胶，因为不含化学药剂，可将排放液进一步处理提取得到杜仲中的天然药物，满足了获得高品质杜仲胶和高活性杜仲药物的要求。最终的排放物不仅不会造成污染，还可施加到杜仲林中，作为肥料肥沃土壤。
附图说明
图1为酶解器的结构示意图。
图2为图1的A-A视图。
图3为分离筒内壁上的搅拌叶片示意图。
图4为图3的B-B视图。
图中，1、水槽盖，2、进料口，3、分离筒，4、水槽，5、水槽夹层，6、水槽内容物，7、废液回收管，8、废渣排出管，9、传动用从动轮，10、中心支撑轴，11、支撑杆，12、分离孔，13、搅拌叶片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步具体详细的说明。
实施例1：
一种酶解提取杜仲胶的方法，包括如下步骤:
1)、首先使用铡草机将作为原料的杜仲树皮铡切成面积不大于25cm2的小块，然后将其放进常温清水中浸泡12.5h后捞出，再放进爆破机中爆破后得到杜仲树皮中间物Ⅰ备用；
本步骤中，爆破温度控制在50℃以下，爆破压力控制为1.4 MPa爆破时间控制为0.4S；
2）、 将步骤1）获得的杜仲树皮中间物Ⅰ放进蛋白酶的水溶液中反复搅拌洗涤7h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅱ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅰ90份、热水140份和蛋白酶10份，所述热水的温度控制为40℃；
3）、将步骤2得到的杜仲树皮中间物Ⅱ放进果胶酶的水溶液中反复搅拌洗涤7h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅲ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅱ90份、热水140份和果胶酶10份，所述热水的温度控制为40℃；
4）、将步骤3得到的杜仲树皮中间物Ⅲ放进纤维素酶的水溶液中反复搅拌洗涤7h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5h后得到白色丝状的杜仲胶；
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅲ90份、热水140份和纤维素酶10份，所述热水的温度控制为40℃；
以上所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）均在同一个酶解器（如图1所示）中进行，所述的酶解器设有一个水槽4和一个分离筒3，分离筒3呈圆筒状，其通过一个中心支撑轴10水平设置在水槽4的上沿上，水槽4中盛放所述相应的酶的水溶液，分离筒3的一部分浸没在相应的酶的水溶液中，分离筒3内部放置相应的杜仲树皮中间物，在分离筒3的侧壁上布设有直径为0.8-1.2mm的分离孔12，分离筒3的内壁上还纵向设有长方形的搅拌叶片13，搅拌叶片长度方向与中心支撑轴10具有倾斜角，所述的倾斜角为10°-15°，搅拌叶片13的宽度方向朝向中心支撑轴10，当分离筒3在动力的驱动下旋转，分离筒3以及搅拌叶片13在将相应的酶的水溶液和杜仲树皮中间物一起带起然后抛下的过程中，将已经酶解的非胶物质从分离筒3的分离孔12中排出到水槽4中，然后排出水槽4中的废水，在分离筒4的内部留下含胶量更高的杜仲树皮中间物或最终产品白色丝状的杜仲胶。
实施例2：
一种酶解提取杜仲胶的方法，包括如下步骤:
1)、首先使用铡草机将作为原料的杜仲树皮铡切成面积不大于25cm2的小块，然后将其放进常温清水中浸泡13h后捞出，再放进爆破机中爆破后得到杜仲树皮中间物Ⅰ备用；
本步骤中，爆破温度控制在50℃以下，爆破压力控制为1.5 MPa,爆破时间控制为0.3S；
2）、 将步骤1）获得的杜仲树皮中间物Ⅰ放进蛋白酶的水溶液中反复搅拌洗涤8h,然后用清水反复搅拌洗涤2h后得到杜仲树皮中间物Ⅱ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅰ100份、热水150份和蛋白酶12.5份，所述热水的温度控制为43℃；
3）、将步骤2得到的杜仲树皮中间物Ⅱ放进果胶酶的水溶液中反复搅拌洗涤8h,然后用清水反复搅拌洗涤2h后得到杜仲树皮中间物Ⅲ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅱ100份、热水150份和果胶酶12.5份，所述热水的温度控制为43℃；
4）、将步骤3得到的杜仲树皮中间物Ⅲ放进纤维素酶的水溶液中反复搅拌洗涤8h,然后用清水反复搅拌洗涤2h后得到白色丝状的杜仲胶；
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅲ100份、热水150份和纤维素酶12.5份，所述热水的温度控制为43℃；
以上所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）均在同一个酶解器（如图1所示）中进行，所述的酶解器设有一个水槽4和一个分离筒3，分离筒3呈圆筒状，其通过一个中心支撑轴10水平设置在水槽4的上沿上，水槽4中盛放所述相应的酶的水溶液，分离筒3的一部分浸没在相应的酶的水溶液中，分离筒3内部放置相应的杜仲树皮中间物，在分离筒3的侧壁上布设有直径为0.8-1.2mm的分离孔12，分离筒3的内壁上还纵向设有长方形的搅拌叶片13，搅拌叶片长度方向与中心支撑轴10具有倾斜角，所述的倾斜角为10°-15°，搅拌叶片13的宽度方向朝向中心支撑轴10，当分离筒3在动力的驱动下旋转，分离筒3以及搅拌叶片13在将相应的酶的水溶液和杜仲树皮中间物一起带起然后抛下的过程中，将已经酶解的非胶物质从分离筒3的分离孔12中排出到水槽4中，然后排出水槽4中的废水，在分离筒4的内部留下含胶量更高的杜仲树皮中间物或最终产品白色丝状的杜仲胶。
实施例3：
一种酶解提取杜仲胶的方法，包括如下步骤:
1)、首先使用铡草机将作为原料的杜仲树皮铡切成面积不大于25cm2的小块，然后将其放进常温清水中浸泡14h后捞出，再放进爆破机中爆破后得到杜仲树皮中间物Ⅰ备用；
本步骤中，爆破温度控制在50℃以下，爆破压力控制为1.8 MPa,爆破时间控制为0.5S；
2）、 将步骤1）获得的杜仲树皮中间物Ⅰ放进蛋白酶的水溶液中反复搅拌洗涤9h,然后用清水反复搅拌洗涤2.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅱ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅰ110份、热水160份和蛋白酶15份，所述热水的温度控制为50℃；
3）、将步骤2得到的杜仲树皮中间物Ⅱ放进果胶酶的水溶液中反复搅拌洗涤9h,然后用清水反复搅拌洗涤2.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅲ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅱ110份、热水160份和果胶酶15份，所述热水的温度控制为50℃；
4）、将步骤3得到的杜仲树皮中间物Ⅲ放进纤维素酶的水溶液中反复搅拌洗涤9h,然后用清水反复搅拌洗涤2.5h后得到白色丝状的杜仲胶；
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅲ110份、热水160份和纤维素酶15份，所述热水的温度控制为50℃；
以上所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）均在同一个酶解器（如图1所示）中进行，所述的酶解器设有一个水槽4和一个分离筒3，分离筒3呈圆筒状，其通过一个中心支撑轴10水平设置在水槽4的上沿上，水槽4中盛放所述相应的酶的水溶液，分离筒3的一部分浸没在相应的酶的水溶液中，分离筒3内部放置相应的杜仲树皮中间物，在分离筒3的侧壁上布设有直径为0.8-1.2mm的分离孔12，分离筒3的内壁上还纵向设有长方形的搅拌叶片13，搅拌叶片长度方向与中心支撑轴10具有倾斜角，所述的倾斜角为10°-15°，搅拌叶片13的宽度方向朝向中心支撑轴10，当分离筒3在动力的驱动下旋转，分离筒3以及搅拌叶片13在将相应的酶的水溶液和杜仲树皮中间物一起带起然后抛下的过程中，将已经酶解的非胶物质从分离筒3的分离孔12中排出到水槽4中，然后排出水槽4中的废水，在分离筒4的内部留下含胶量更高的杜仲树皮中间物或最终产品白色丝状的杜仲胶。
本发明中所使用的酶解器还设有水槽盖1，可防止水槽内容物6向外飞溅污染环境，在分离筒3上还设有加装杜仲树皮原料的进料口2，所述的水槽夹层5内设有加热器，可通过对水槽夹层5内的水加热来将热量传递给水槽4内的溶液，在水槽4的底部设有用于排出废物的废液回收管7和废渣排出管8，废液回收管7通往废液回收系统，可对废液中的其它有用成分进行回收，废渣排出管8可将废弃的固体残渣排出，用做植物的肥料，分离筒3的中心支撑轴10上设有传动用从动轮9，其在动力装置的驱动下可带动分离筒3旋转。
因为本方法使用酶解器采用生物酶方法进行提取，设备成本低，生产过程安全环保，不仅提取出的杜仲胶可以保持天然的物理性能，而且对非胶成分不造成任何损害，也提高了杜仲树皮整个原材料的利用率，适宜于产业化的推广和利用。
Claims (4)
1.一种酶解提取杜仲胶的方法，其特征在于，包括如下步骤:
1)、首先使用铡草机将作为原料的杜仲树皮铡切成面积不大于25cm2的小块，然后将其放进常温清水中浸泡12h以上后捞出，再放进爆破机中爆破后得到杜仲树皮中间物Ⅰ备用；
本步骤中，爆破温度控制在50℃以下，爆破压力控制在1.4-1.8MPa之间,爆破时间控制在0.5S以内；
2）、 将步骤1）获得的杜仲树皮中间物Ⅰ放进蛋白酶的水溶液中反复搅拌洗涤7-9h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5-2.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅱ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅰ90-110份、热水140-160份和蛋白酶10-15份，所述热水的温度控制为40-50℃；
3）、将步骤2得到的杜仲树皮中间物Ⅱ放进果胶酶的水溶液中反复搅拌洗涤7-9h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5-2.5h后得到杜仲树皮中间物Ⅲ：
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅱ90-110份、热水140-160份和果胶酶10-15份，所述热水的温度控制为40-50℃；
4）、将步骤3得到的杜仲树皮中间物Ⅲ放进纤维素酶的水溶液中反复搅拌洗涤7-9h,然后用清水反复搅拌洗涤1.5-2.5h后得到白色丝状的杜仲胶；
本步骤中洗涤时，各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅲ90-110份、热水140-160份和纤维素酶10-15份，所述热水的温度控制为40-50℃；
以上所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）均在同一个酶解器中进行，所述的酶解器设有一个水槽和一个分离筒，分离筒呈圆筒状，其通过一个中心支撑轴水平设置在水槽的上沿上，水槽中盛放所述相应的酶的水溶液，分离筒的一部分浸没在相应的酶的水溶液中，分离筒内部放置相应的杜仲树皮中间物，在分离筒的侧壁上布设有直径为0.8-1.2mm的分离孔，分离筒的内壁上还纵向设有长方形的搅拌叶片，搅拌叶片长度方向与中心支撑轴具有倾斜角，所述的倾斜角为10°-15°，搅拌叶片的宽度方向朝向中心支撑轴，当分离筒在动力的驱动下旋转，分离筒以及搅拌叶片在将相应的酶的水溶液和杜仲树皮中间物一起带起然后抛下的过程中，将已经酶解的非胶物质从分离筒的分离孔中排出到水槽中，然后排出水槽中的废水，在分离筒的内部留下含胶量更高的杜仲树皮中间物或最终产品白色丝状的杜仲胶。
2.根据权利要求1所述的一种酶解提取杜仲胶的方法，其特征在于：所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）中对应杜仲树皮中间物在相应酶的水溶液中反复搅拌洗涤的时间均为8h,使用清水反复搅拌洗涤的时间均为2h。
3.根据权利要求1所述的一种酶解提取杜仲胶的方法，其特征在于：所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）中所述的热水的温度均为43℃。
4.根据权利要求1所述的一种酶解提取杜仲胶的方法，其特征在于：所述的步骤2）中，各种成分按以下重量份数配置，杜仲树皮中间物Ⅰ100份、热水150份和蛋白酶12.5份；所述的步骤3）中，各种成分按以下重量份数配置，杜仲树皮中间物Ⅱ100份、热水150份和果胶酶12.5份；所述的步骤4各种成分按以下重量份数配置：杜仲树皮中间物Ⅲ100份、热水150份和纤维素酶12.5份。
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