CN105541958A - 一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法 - Google Patents

Abstract

一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法，包括：1）制备薯蓣皂苷次级苷的原材料；2）配制酸水相；3）将酸水相加入到反应罐中，加入薯蓣皂苷次级苷的原材料与酸水相构成一个两相反应体系；4）加热并进行搅拌；5）待反应罐中的反应体系自上而下依次分为上层的黑色正丁醇相、中层的红褐色酸水相以及底层白色沉淀相；丢弃上层的黑色正丁醇相和中层的红褐色酸水相，收集底层的白色沉淀相；6）将底层的白色沉淀相分别用纯净水和水饱和正丁醇进行搅拌洗涤，静置过滤后将其烘干得到薯蓣皂苷次级苷；或将底层的白色沉淀相用纯净水和正丁醇搅拌洗涤后过滤烘干得到薯蓣皂苷次级苷。本发明可迅速获得高纯度的薯蓣皂苷次级苷、完全没有废水排放。

Description

一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法

技术领域

本发明属于医药化学工程和天然产物领域，涉及一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法，尤其涉及一种适用于大规模薯蓣皂苷的高活性次级苷生产且没有任何污水排放的薯蓣皂苷次级苷的次级苷的工业化生产方法。

背景技术

薯蓣皂苷是重要的医药原料。薯蓣皂苷的次级苷为脱除了鼠李糖的葡萄糖苷，由于极性更强和结构的特殊性，具有比薯蓣皂苷更强的生理活性，在心脑血管领域和其他甾体激素领域有着更为重要的医药价值。薯蓣皂苷存在于薯蓣属植物的根状茎中。我国主要栽培盾叶薯蓣，收获盾叶薯蓣的根状茎来制备薯蓣皂苷的次级苷。从盾叶薯蓣根状茎中制备薯蓣皂苷的次级苷的关键技术在于采用合适的方法脱除薯蓣皂苷的鼠李糖来获得含有葡萄糖的薯蓣皂苷次级苷。

关于薯蓣皂苷次级苷目前尚无有效的生产技术。一般可以借鉴薯蓣皂苷元的生产方法进行水解生产。其基本原理是通过生物水解法或稀有元素催化水解或者酸解法去除薯蓣皂苷的鼠李糖，从而获得带有葡萄糖的薯蓣皂苷次级苷。生物水解法(酶促水解)和稀有元素催化水解法在薯蓣皂苷元的生产应用上由于其生产效率低下以及成本高昂，无法应用到大生产，所以应用于薯蓣次级苷的生产更不可能。酸水解法有固体酸催化水解法和液体酸催化水解法。在生产薯蓣皂苷元上成功应用的是液体酸水解法。薯蓣皂苷元生产应用的液体酸水解工艺落后，其基本工序为：薯蓣干粉或鲜浆自然预发酵→加硫酸或盐酸高温(95℃)水解→碱水中和、清水冲洗→烘干残渣→120号汽油提取残渣中的薯蓣皂苷元→浓缩结晶得到薯蓣皂苷元。在这个过程中，减水中和及清水冲洗步骤排放大量的酸性污水。如果采用该酸水解法生产薯蓣皂苷次级苷，则同样会产生大量的酸性污水。

传统酸水解法生产薯蓣皂苷次级苷的方法为：提取纯化得到薯蓣皂苷，然后加入到酸水中加热水解，然后过滤酸水、加碱水中和滤渣，烘干滤渣，用乙醇提取后上柱层析，将残余的薯蓣皂苷和水解产生的糖酯等副产物与薯蓣皂苷次级苷分离开来，洗脱得到薯蓣皂苷次级苷。该工艺一方面产生大量的酸性废水，另一方面目的产物薯蓣皂苷次级苷与残余薯蓣皂苷和糖酯等副产物混合在一起，分离困难，而且柱层析分离代价高且消耗大量的溶剂，污染环境。因此薯蓣皂苷次级苷的高效环保生产技术仍旧至关重要。

发明内容

本发明的目的在于突破传统技术的瓶颈，提供一种高效的薯蓣皂苷次级苷脱糖反应体系、可迅速获得高纯度的薯蓣皂苷次级苷、完全没有废水排放同时符合环保标准的薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法，其特征在于：所述薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法包括如下步骤：

1)制备薯蓣皂苷次级苷的原材料，所述薯蓣皂苷次级苷的原材料是薯蓣皂苷的正丁醇萃取液、乙酸乙酯萃取液、正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液：

所述薯蓣皂苷的正丁醇萃取液或乙酸乙酯萃取液的制备方法是：将新鲜的或者干燥的薯蓣根状茎用70-95v/v％乙醇打浆，过滤得到乙醇提取液，将乙醇提取液干燥粉碎或浓缩成膏状后得到乙醇提取物，再用水饱和正丁醇或水饱和乙酸乙酯萃取，得到薯蓣皂苷的正丁醇萃取液或乙酸乙酯萃取液；

所述薯蓣皂苷的正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液的制备方法是：将新鲜的或者干燥的薯蓣根状茎用水饱和正丁醇或水饱和乙酸乙酯打浆，将打浆得到的浆液混合物在沉淀池中加入清水静置分层，得到上层清液以及下层沉淀，抽取上层清液得到薯蓣皂苷的正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液；

2)配制酸水相：将98wt％浓硫酸或者37wt％浓盐酸加入到纯净水或者普通自来水中得到酸水相；所述98wt％浓硫酸或者37wt％浓盐酸与纯净水或者普通自来水的体积比是0.1:10-1:10；

3)将步骤2)中配制得到的酸水相加入到反应罐中，在反应罐中加入步骤1)制备的薯蓣皂苷次级苷的原材料；所述薯蓣皂苷次级苷的原材料与酸水相共同构成一个两相反应体系；所述薯蓣皂苷次级苷的原材料与酸水相的体积比是1：1-1：10；

4)对步骤3)所得到的两相反应体系加热到50-110℃后进行搅拌，搅拌速度为200-1500转/分钟，在常压下使反应体系反应1-10小时；

5)待步骤3)的两相反应体系在步骤4)中反应完成后，停止搅拌，静置1小时，反应罐中的反应体系自上而下依次分为三相：上层的黑色正丁醇相、中层的红褐色酸水相以及底层白色沉淀相；丢弃上层的黑色正丁醇相和中层的红褐色酸水相，收集底层的白色沉淀相；

6)将步骤5)所收集得到的底层的白色沉淀相依次用纯净水和水饱和正丁醇进行搅拌洗涤，静置过滤后将底层的白色沉淀相在60-70℃烘干得到薯蓣皂苷次级苷(薯蓣皂素葡萄糖苷)；

或者，将步骤5)所收集得到的底层的白色沉淀相用纯净水和正丁醇的混合液搅拌洗涤，洗涤完成后过滤烘干底层的白色沉淀，得到薯蓣皂苷次级苷；所述纯净水和正丁醇的体积比是1:1。

作为优选，本发明所提供的薯蓣皂苷次级苷的原材料是薯蓣皂苷的正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液时，所述步骤3)中的两相反应体系包括酸水相以及正丁醇相或乙酸乙酯相；所述正丁醇相或乙酸乙酯相与酸水相的体积比为1：2-1：10。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

本发明提供了一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法，该方法通过不同的方法制备薯蓣皂苷次级苷的原材料、将98wt％浓硫酸或者37wt％浓盐酸加入到纯净水或者普通自来水中得到酸水相；将配制得到的酸水相以及薯蓣皂苷次级苷的原材料加入到反应罐中；对反应罐中的反应体系加热到50-110℃后进行搅拌；待反应罐中的反应体系反应完成后，静置后自上而下依次分为三相：上层的黑色正丁醇相、中层的红褐色酸水相以及底层白色沉淀相；丢弃上层的黑色正丁醇相和中层的红褐色酸水相，收集底层的白色沉淀相；将底层的白色沉淀相依次用纯净水和水饱和正丁醇进行搅拌洗涤，静置过滤后将底层的白色沉淀相在60-70℃烘干得到薯蓣皂苷次级苷；或者，将收集得到的底层的白色沉淀相用纯净水和正丁醇的混合液搅拌洗涤，洗涤完成后过滤烘干底层的白色沉淀，得到薯蓣皂苷次级苷。本发明的原理是薯蓣皂苷在反应体系里溶解在正丁醇相，在高速搅拌下，薯蓣皂苷接触酸水发生水解反应，水解反应产物有三种：鼠李糖、薯蓣皂苷次级苷和糖酯类混合物，其中鼠李糖溶解到酸水相，糖酯类产物溶解到正丁醇相，薯蓣皂苷次级苷不溶于水也不溶于正丁醇，以沉淀的形式析出，在反应体系静置后，薯蓣皂苷次级苷沉淀在底层，可以直接分离出来用纯净水和正丁醇洗涤即可得到高纯的的薯蓣皂苷次级苷；回收反应体系的正丁醇后得到糖酯类化合物，具有杀虫抗菌作用，是很好的饲料添加剂。本发明采用高效一体化反应，同时获得高纯度的薯蓣皂苷次级苷，整个过程没有任何污水排放；可一次性获得高纯度目的产物，无需繁琐的分离纯化；反应体系中的溶剂和酸水无限循环使用，且副产物----糖酯作为饲料添加剂增加了附加值，大大降低成本和提高效益。

附图说明

图1本发明所提供的薯蓣皂苷次级苷的工业化生产过程中采用的设备的结构示意图；

图中：

1-耐酸反应罐；2-搅拌电机；3-搅拌杆；4-搅拌螺旋片；5-酸水相悬浮液；6-正丁醇相；7-抽吸管/加液管；8-加料口盖板；9-放料口盖板；10-加热层。

具体实施方式

本发明的反应原理为：薯蓣皂苷在反应体系里溶解在正丁醇相，在高速搅拌下，薯蓣皂苷接触酸水发生水解反应，水解反应产物有三种：鼠李糖、薯蓣皂苷次级苷和糖酯类混合物，其中鼠李糖溶解到酸水相，糖酯类产物溶解到正丁醇相，薯蓣皂苷次级苷不溶于水也不溶于正丁醇，以沉淀的形式析出，在反应体系静置后，薯蓣皂苷次级苷沉淀在底层，可以直接分离出来用纯净水和正丁醇洗涤即可得到高纯的的薯蓣皂苷次级苷；回收反应体系的正丁醇后得到糖酯类化合物，具有杀虫抗菌作用，是很好的饲料添加剂。

实施例1：

如图1所示，一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产反应体系所用的装置，包括耐酸反应罐1，搅拌电机2，搅拌杆3，搅拌螺旋片4，酸水相悬浮液5，正丁醇相6，抽吸管/加液管7，加料口盖板8，放料口盖板9以及加热层10。

耐酸反应罐内壁和搅拌杆3和搅拌螺旋片4均为陶瓷涂层或者四氟乙烯涂层。

放料口盖板内层和抽吸管的内外层为均为陶瓷涂层或者四氟乙烯涂层。

酸水悬浮相5可以为硫酸酸水，也可以是盐酸酸水、硝酸酸水、亚硫酸酸水、亚硝酸酸水等。

实施例2：

一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法如下：

(1)将15吨新鲜的薯蓣根状茎打碎，用70-95v/v％乙醇浸泡，然后过滤得到乙醇提取液，并干燥粉碎得到乙醇提取物1吨，然后再用水饱和正丁醇提取乙醇提取物粉末，浓缩正丁醇提取物，得到正丁醇萃取液，即薯蓣皂苷萃取物，或者用水饱和乙酸乙酯提取乙醇提取物粉末，再浓缩得到乙酸乙酯萃取物，即薯蓣皂苷萃取液；

(2)配制酸水相：将98wt％浓硫酸或者37wt％浓盐酸加入到纯净水或者普通自来水中得到酸水相；98wt％浓硫酸或者37wt％浓盐酸与纯净水或者普通自来水的体积比是0.2:10，制备5-8吨酸水相；

(3)将步骤(2)中配制好的酸水相加入到20吨容量的反应罐中，在反应罐中加入步骤1中制备的薯蓣皂苷萃取液，薯蓣皂苷萃取液与酸水相构成一个两相反应体系，薯蓣皂苷萃取液与酸水相的体积比是1：1-1：10；反应罐上部保持0.5-1米高度的空间；

(4)对反应体系加热到80-98℃，并调节搅拌速度为200-1500转/分钟，薯蓣皂苷在正丁醇相或乙酸乙酯相接触酸水，发生水解反应，水解产生的鼠李糖溶解到酸水相，水解产生的鼠李糖酯溶解到正丁醇相或者乙酸乙酯相，水解产生的薯蓣次及皂苷不溶于正丁醇和酸水，则以固体沉淀析出，如此进行反应2-10小时；

(5)反应完毕后，反应体系分为三相：上层的黑色正丁醇相、中层的红褐色酸水相和底层白色沉淀相，抽出上层的正丁醇和中层的酸水相，收集底层的白色沉淀相；

(6)对底层的白色沉淀相依次用纯净水和水饱和正丁醇进行洗涤、过滤后60-70℃烘干得到0.7-0.9吨薯蓣皂苷次级苷次级苷产品；

(7)将上层的黑色正丁醇相进行回收正丁醇，得到黑色固体物质，该黑色固体物质烘干后作为饲料添加剂；酸水相和回收的正丁醇继续循环利用；洗涤薯蓣皂苷次级苷产品的洗涤液回收后产生的红褐色或灰色粉末主要为鼠李糖，用于发酵工程碳源或者直接作为饲料添加剂。

实施例3：

一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法如下：

(1)将28吨新鲜的薯蓣根状茎加水饱和正丁醇打浆，浆渣在沉淀池加入足量的水，使正丁醇分层，然后抽取上层的正丁醇得到薯蓣皂苷的正丁醇提取液，该提取液中主要成分为薯蓣皂苷；

(2)配制酸水相：将98wt％浓硫酸或者37wt％浓盐酸加入到纯净水或者普通自来水中得到酸水相；98wt％浓硫酸或者37wt％浓盐酸与纯净水或者普通自来水的体积比是0.1:10，制备5-8吨酸水相；

(3)将步骤(2)中配制好的酸水相加入到20吨容量的反应罐中，在反应罐中加入步骤1)制备的薯蓣皂苷的正丁醇提取液；薯蓣皂苷的正丁醇提取液与酸水相共同构成一个两相反应体系；薯蓣皂苷的正丁醇提取液与酸水相的体积比是1：1-1：10；反应罐上部保持0.5-1米高度的空间；

(4)对反应体系加热到80-98℃，并调节搅拌速度为200-1500转/分钟，将酸水相和正丁醇进行高速混匀搅拌，薯蓣皂苷在正丁醇相接触酸水，发生水解反应，水解产生的鼠李糖溶解到酸水相，水解产生的鼠李糖酯溶解于正丁醇相，水解产生的薯蓣次及皂苷不溶于正丁醇和酸水，则以固体沉淀析出，如此进行反应2-10小时；

(5)反应完毕后，反应体系分为三相：上层的黑色正丁醇相、中层的红褐色酸水相和底层白色沉淀相，抽出上层的正丁醇和中层的酸水相，收集底层的白色沉淀相；

(6)对底层的白色沉淀相依次用纯净水和水饱和正丁醇进行洗涤、过滤后60-70℃烘干得到1吨左右的薯蓣皂苷次级苷产品；

(7)将上层的黑色正丁醇相进行回收正丁醇，得到黑色固体物质，该黑色固体物质烘干后雨煤粉混合制作成煤球作为锅炉燃料；酸水相和回收的正丁醇继续循环利用；洗涤薯蓣皂苷次级苷产品的洗涤液回收后产生的红褐色或灰色粉末主要为鼠李糖，用于发酵工程碳源或者直接作为饲料添加剂。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法，其特征在于：所述薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法包括如下步骤：

1）制备薯蓣皂苷次级苷的原材料，所述薯蓣皂苷次级苷的原材料是薯蓣皂苷的正丁醇萃取液、乙酸乙酯萃取液、正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液：

所述薯蓣皂苷的正丁醇萃取液或乙酸乙酯萃取液的制备方法是：将新鲜的或者干燥的薯蓣根状茎用70-95v/v%乙醇打浆，过滤得到乙醇提取液，将乙醇提取液干燥粉碎或浓缩成膏状后得到乙醇提取物，再用水饱和正丁醇或水饱和乙酸乙酯萃取，得到薯蓣皂苷的正丁醇萃取液或乙酸乙酯萃取液；

所述薯蓣皂苷的正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液的制备方法是：将新鲜的或者干燥的薯蓣根状茎用水饱和正丁醇或水饱和乙酸乙酯打浆，将打浆得到的浆液混合物在沉淀池中加入清水静置分层，得到上层清液以及下层沉淀，抽取上层清液得到薯蓣皂苷的正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液；

2）配制酸水相：将98wt%浓硫酸或者37wt%浓盐酸加入到纯净水或者普通自来水中得到酸水相；所述98wt%浓硫酸或者37wt%浓盐酸与纯净水或者普通自来水的体积比是0.1:10-1:10；

3）将步骤2）中配制得到的酸水相加入到反应罐中，在反应罐中加入步骤1）制备的薯蓣皂苷次级苷的原材料；所述薯蓣皂苷次级苷的原材料与酸水相共同构成一个两相反应体系；所述薯蓣皂苷次级苷的原材料与酸水相的体积比是1：1-1：10；

4）对步骤3）所得到的两相反应体系加热到50-110℃后进行搅拌，搅拌速度为200-1500转/分钟，在常压下使反应体系反应1-10小时；

5）待步骤3）的两相反应体系在步骤4）中反应完成后，停止搅拌，静置1小时，反应罐中的反应体系自上而下依次分为三相：上层的黑色正丁醇相、中层的红褐色酸水相以及底层白色沉淀相；丢弃上层的黑色正丁醇相和中层的红褐色酸水相，收集底层的白色沉淀相；

6）将步骤5）所收集得到的底层的白色沉淀相依次用纯净水和水饱和正丁醇进行搅拌洗涤，静置过滤后将底层的白色沉淀相在60-70℃烘干得到薯蓣皂苷次级苷；

或者，将步骤5）所收集得到的底层的白色沉淀相用纯净水和正丁醇的混合液搅拌洗涤，洗涤完成后过滤烘干底层的白色沉淀，得到薯蓣皂苷次级苷薯蓣皂苷次级苷；所述纯净水和正丁醇的体积比是1:1。

2.根据权利要求1所述的薯蓣皂苷次级苷的工业化生产方法，其特征在于：所述薯蓣皂苷次级苷的原材料是薯蓣皂苷的正丁醇提取液或乙酸乙酯提取液时，所述步骤3）中的两相反应体系包括酸水相以及正丁醇相或乙酸乙酯相；所述正丁醇相或乙酸乙酯相与酸水相的体积比为1：2-1：10。