CN104387441A

CN104387441A - 一种从黄姜中无污染提取薯蓣皂素的新工艺

Info

Publication number: CN104387441A
Application number: CN201410573913.2A
Authority: CN
Inventors: 郭万平; 苏微; 刘振杰; 赵钦潘; 余林
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明公开了一种从黄姜中无污染提取薯蓣皂素的新工艺，具体步骤为：先对黄姜进行预处理，用溶剂并辅以其它手段提取薯蓣皂苷，过滤，得到皂苷提取液；将滤渣烘干，加浓硫酸进行碳化、磺化，制得炭基固体酸；将皂苷提取液按2～20g/50ml提取液的比例加入制得的固体酸，在60～90℃的水浴中水解2～12h；水解完毕，过滤分离出固体酸，用有机溶剂萃取薯蓣皂素，并浓缩、结晶、干燥，得到薯蓣皂素成品；本发明无污染排放，通过用黄姜废渣制备固体酸来水解皂苷，实现了资源的循环利用，解决了传统生产工艺中废水污染大、废渣浪费严重的缺点；并且固体酸容易分离，可重复利用，为薯蓣皂素清洁化生产提供了一种低成本、绿色高效、可直接用于工业化生产的新工艺。

Description

一种从黄姜中无污染提取薯蓣皂素的新工艺

技术领域

本发明涉及植物有效成分提取技术，具体涉及一种从黄姜中无污染提取薯蓣皂素的新工艺。

背景技术

薯蓣皂素又称薯蓣皂苷元，化学名为异螺环-5-烯-3β-醇，分子式为C₂₇H₄₂O₃，是生产甾体激素类药物的基础原料，存在于薯蓣类植物的根茎中，在薯蓣类植物中又以盾叶薯蓣（俗名黄姜）的薯蓣皂素含量最高。传统工业生产是以黄姜为主要原料，将黄姜洗净、粉碎，用无机酸溶液（盐酸或者硫酸溶液）水解，过滤、然后水洗并干燥过滤物，用石油醚或者汽油提取薯蓣皂素，最后浓缩结晶干燥得到薯蓣皂素成品。

该传统工业生产工艺虽工艺简单、操作简便，但存在以下问题：一、黄姜中除含约2%～5%的薯蓣皂素外，还含有40%的淀粉、50%的纤维素和少量色素等，薯蓣皂素通过 C₃ 位的糖苷键与糖类物质结合形成薯蓣皂苷存在于植物细胞壁中，在用酸水解时由于淀粉和纤维素等糖类物质的干扰，薯蓣皂苷不能完全释放出来，导致薯蓣皂素的产率较低；二、在用酸水解时，一般为盐酸或者硫酸，对设备的腐蚀大，用水洗涤时耗水量极大，并且很难洗干净，排出的废水酸性强、COD浓度高、环境污染严重，废水处理成本高，完全处理存在技术困难；三、在用石油醚或汽油提取薯蓣皂素后剩余的废渣中因混有酸难以利用，造成资源的极大浪费。

近年来国内外出现了很多传统无机酸水解改进工艺，如在酸水解前将皂苷与淀粉和纤维素类物质分离开，然后用无机酸溶液水解皂苷获得薯蓣皂素，此类工艺薯蓣皂素得率较高，但废水中含有的酸对环境污染仍然较大；或者使用非无机酸水解工艺，比如用离子交换树脂催化法、离子液体催化法、热分解处理法等方法来生产薯蓣皂素，此类工艺对环境几乎无污染，但生产成本较高，生产工艺以及废渣的利用也尚处于探索阶段。因而急需开发一种低成本、绿色高效、适合工业化生产的薯蓣皂素清洁化生产新工艺。

发明内容

本发明旨在解决薯蓣皂素传统生产工艺中皂素产率较低、废水污染大、废渣浪费严重等制约皂素产业健康发展的难点问题，以提供一种低成本、无污染、资源可循环利用、皂素产率高的清洁化生产新工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种从黄姜中无污染提取薯蓣皂素的新工艺，包括如下步骤：

（1）原料预处理：将新鲜的黄姜洗净、切片、烘干、粉碎、过筛；

（2）提取薯蓣皂苷：将黄姜粉用溶剂并辅以其它手段连续重复提取，提取后过滤得到滤液和滤渣，滤液即为薯蓣皂苷提取液；

（3）制备固体酸：将滤渣烘干、磨碎，加入浓硫酸进行碳化、磺化，用水洗至中性，烘干后即得炭基固体酸催化剂；

（4）固体酸水解：将皂苷提取液用固体酸水解；

（5）提取薯蓣皂素：将上述水解物过滤，用有机溶剂萃取滤渣中的薯蓣皂素，并浓缩、结晶、干燥，得到薯蓣皂素成品。

所述步骤（1）中，黄姜烘干的温度为50～120℃，时间12～48h，烘干后粉碎并过20～100目筛。

所述步骤（2）中，溶剂为工业酒精、水中的任意一种或其组合，工业酒精与水组合的体积比为1:1～5，溶剂与黄姜粉的ml/g比值为2～20:1。

所述步骤（2）中辅以其它手段，其它手段指用超声波或表面活性剂强化提取皂苷，超声时间范围为10～60min，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种或其组合，溶剂中所加表面活性剂的质量分数为0.1～10%，在50～100℃水浴中连续提取1～5h，重复提取1～4次。

所述步骤（3）中，滤渣烘干温度为50～120℃，时间6～12h，然后按滤渣与浓硫酸的质量比1:3～30的比例混合，搅拌速度300～800r/min，搅拌时间12～24h，再碳化、磺化；按固体酸质量与水体积比1:3～5的比例于50～90℃的水浴中水洗固体酸，水洗次数4～8次，水洗后置于50～120℃烘箱烘干，时间4～12h。

所述步骤（4）中，按50ml的皂苷提取液中加入2～20g制得的固体酸，在60～90℃的水浴中水解2～12h。

所述步骤（5）中，所用有机溶剂为石油醚或汽油，在60～80℃水浴中回流提取2～4h，重复提取1～3次。

本发明的有益效果：

本发明的从黄姜中提取薯蓣皂素固体酸水解新工艺，解决了传统无机酸水解工艺中废水废渣的问题，具有工艺简单、绿色高效等优点，不仅保护环境，而且实现了资源的有效利用，是一种低成本、环保高效、适合工业化生产的清洁化生产新工艺，将促进我国薯蓣皂素产业的技术升级。

附图说明

图1是传统无机酸水解工艺流程图。

图2 是本发明所述从黄姜中无污染提取薯蓣皂素的新工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的说明。

实施例1

将新鲜的黄姜洗净、切片、烘干、粉碎过60目筛；称取黄姜粉末15g,加入150ml蒸馏水，50ml工业酒精和1.0g十二烷基硫酸钠，磁力搅拌20min，在室温下超声30min，再水浴升温至80℃，磁力搅拌3小时，冷却后过滤，收集滤液，将滤渣按以上过程再重复提取1次，将两次滤液合并，得到皂苷提取液，测定所得薯蓣皂苷收率为10.6%。滤渣于70度烘干12h，磨碎，然后按滤渣与浓硫酸的质量比1:9的比例混合，搅拌速度300r/min，搅拌时间12h，再碳化、磺化、按固体酸质量与水体积比1:3的比例于80℃的水浴中水洗固体酸，水洗次数4次，烘干即得到炭基固体酸催化剂。取50ml皂苷提取液，加6g固体酸，置于80℃水浴中水解4h，过滤，将固体酸用150ml石油醚于70℃水浴中回流提取3h，重复提取2次，将提取液浓缩结晶干燥，即为薯蓣皂素，产率为1.88%。

实施例2

将新鲜的黄姜洗净、切片、烘干、粉碎过40目筛；称取黄姜粉末30g,加入150ml蒸馏水，30ml工业酒精和0.5g十二烷基硫酸钠，磁力搅拌20min，再水浴升温至90℃，磁力搅拌2小时，冷却后过滤，收集滤液，将滤渣按以上过程再重复提取2次，将三次滤液合并，得到皂苷提取液，测定所得薯蓣皂苷收率为9.59%。滤渣于100度烘干8h，磨碎，然后按滤渣与浓硫酸的质量比1:15的比例混合，搅拌速度450r/min，搅拌时间20h，再碳化、磺化、按固体酸质量与水体积比1:4的比例于70℃的水浴中水洗固体酸，水洗次数6次，烘干即得到炭基固体酸催化剂。取50ml皂苷提取液，加入9g固体酸，置于85℃水浴中水解2h，过滤，将固体酸用150ml汽油于75℃水浴中回流提取2h，重复提取1次，将提取液浓缩结晶干燥，即为薯蓣皂素，产率为1.57%。

实施例3

将新鲜的黄姜洗净、切片、烘干、粉碎过80目筛；称取黄姜粉末40g,加入150ml蒸馏水，90ml工业酒精和1.5g十二烷基硫酸钠，磁力搅拌20min，在室温下超声45min，再水浴升温至70℃，磁力搅拌4小时，冷却后过滤，收集滤液，将滤渣按以上过程再重复提取3次，将四次滤液合并，得到皂苷提取液，测定所得薯蓣皂苷收率为9.82%。滤渣于110度烘干6h，磨碎，然后按滤渣与浓硫酸的质量比1:25的比例混合，搅拌速度600r/min，搅拌时间24h，再碳化、磺化、按固体酸质量与水体积比1:5的比例于50℃的水浴中水洗固体酸，水洗次数7次，烘干即得到炭基固体酸催化剂。取50ml皂苷提取液，加入7.5g固体酸，置于75℃水浴中水解4h，过滤，将固体酸用150ml石油醚于70℃水浴中回流提取3h，重复提取1次，将提取液浓缩结晶干燥，即为薯蓣皂素，产率为1.73%。

实施例4

将新鲜的黄姜洗净、切片、烘干、粉碎过40目筛；称取黄姜粉末30g,加入200ml蒸馏水，50ml工业酒精和0.5g十六烷基三甲基溴化铵，磁力搅拌20min，再水浴升温至85℃，磁力搅拌3小时，冷却后过滤，收集滤液，将滤渣按以上过程再重复提取1次，将两次滤液合并，得到皂苷提取液，测定薯蓣皂苷收率为8.22%。滤渣于90度烘干10h，磨碎，然后按滤渣与浓硫酸的质量比1:12的比例混合，搅拌速度500r/min，搅拌时间24h，再碳化、磺化、按固体酸质量与水体积比1:5的比例于60℃的水浴中水洗固体酸，水洗次数7次，烘干即得到炭基固体酸催化剂。取50ml皂苷提取液，加入8g固体酸，置于75℃水浴中水解8h，过滤，将固体酸用150ml汽油于65℃水浴中回流提取3h，重复提取2次，将提取液浓缩结晶干燥，即为薯蓣皂素，产率为1.96%。

实施例5

将新鲜的黄姜洗净、切片、烘干、粉碎过60目筛；称取黄姜粉末40g,加入200ml蒸馏水，100ml工业酒精和1.0g十六烷基三甲基溴化铵，磁力搅拌20min，在室温下超声40min，再水浴升温至50℃，磁力搅拌2小时，冷却后过滤，收集滤液，将滤渣按以上过程再重复提取2次，将三次滤液合并，得到皂苷提取液，测定薯蓣皂苷收率为8.63%。滤渣于100度烘干8h，磨碎，然后按滤渣与浓硫酸的质量比1:7的比例混合，搅拌速度500r/min，搅拌时间24h，再碳化、磺化、按固体酸质量与水体积比1:5的比例于70℃的水浴中水洗固体酸，水洗次数5次，烘干即得到炭基固体酸催化剂。取50ml皂苷提取液，加入10g固体酸，置于80℃水浴中水解8h，过滤，将固体酸用150ml石油醚于65℃水浴中回流提取2h，重复提取2次，将提取液浓缩结晶干燥，即为薯蓣皂素，产率为1.68%。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明，而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同交换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims

1.一种从黄姜中无污染提取薯蓣皂素的新工艺，其特征在于包括如下步骤：

（4）固体酸水解：将皂苷提取液用固体酸水解；

2.根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，黄姜烘干的温度为50～120℃，时间12～48h，烘干后粉碎并过20～100目筛。

3. 根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，溶剂为工业酒精、水中的任意一种或其组合，工业酒精与水组合的体积比为1:1～5，溶剂与黄姜粉的ml/g比值为2～20:1。

4.根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的辅以其它手段，其它手段指用超声波或表面活性剂强化提取皂苷，超声时间范围为10～60min；表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种或其组合，溶剂中所加表面活性剂的质量分数为0.1～10%，在50～100℃水浴中连续提取1～5h，重复提取1～4次。

5. 根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，滤渣烘干温度为50～120℃，时间6～12h，然后按滤渣与浓硫酸的质量比1:3～30的比例混合，搅拌速度300～800r/min，搅拌时间12～24h，再碳化、磺化；按固体酸质量与水体积比1:3～5的比例于50～90℃的水浴中水洗固体酸，水洗次数4～8次，水洗后置于50～120℃烘箱烘干，时间4～12h。

6. 根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，按50ml的皂苷提取液中加入2～20g制得的固体酸，在60～90℃的水浴中水解2～12h。

7. 根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于：所述步骤（5）中，所用有机溶剂为石油醚或汽油，在60～80℃水浴中回流提取2～4h，重复提取1～3次。