CN107522767A

CN107522767A - 一种黄姜皂素的制备方法

Info

Publication number: CN107522767A
Application number: CN201710950855.4A
Authority: CN
Inventors: 陈增光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2017-12-29

Abstract

本发明公开了一种黄姜皂素的制备方法，其特征在于，包括以下方面：（1）碾磨，将黄姜清洗后粉碎，然后放入碾磨机中加入石英砂进行碾磨；（2）酶解，向黄姜粉中加入水和混合酶进行酶解，并使用超声波交替振荡处理；（3）发酵，将酶解黄姜液倒入发酵罐中分别加入菌剂A和菌剂B进行发酵处理；（4）蒸煮，发酵黄姜液浓缩至无水状态后加入80%乙醇，置于炉火上进行循环蒸煮；（5）离心洗涤，对蒸煮黄姜液进行离心过滤，向滤渣中加入80%乙醇进行洗涤，将上部清液和洗涤液混合、浓缩至干燥，得黄姜粗提粉；（6）纯化提取，向黄姜粗提粉加石油醚进行索氏提取，烘干后得黄姜皂素。

Description

一种黄姜皂素的制备方法

技术领域

本发明属于黄姜深加工技术领域，具体涉及一种黄姜皂素的制备方法。

背景技术

黄姜，学名盾叶薯蓣，是薯蓣科薯蓣属植物，黄姜的根茎含薯蓣皂甙元或薯蓣皂素，其是合成甾体激素药物的基础原料和起始中间体，应用黄姜皂素可以合成生产肾上腺皮质激素、性激素、蛋白同化激素共200多种药物，以黄姜皂素为基础几乎可以合成所有甾体激素药物，故有“激素之母”之称，而黄姜也被称为“植物黄金”。我国目前具备生产皂素和双烯生产企业已达到200多家，黄姜皂素市场需求量也扩增至5000吨，黄姜皂素销售价格涨至60W/吨，可提高种植户经济效益。但是，传统黄姜皂素提取工艺，多采用水提法、发酵-酸解法和有机提取法，其中水提法耗水量大，并且提取率和纯度低，造成水资源浪费和污染；而发酵-酸解法使用大量的酸提取，可提高提取率，但是提取后废水处理成本高，废水污染程度大，处理成本高；而采用有机溶剂提取法，利用黄姜皂素与有机溶剂的相容性，可提高对黄姜皂素的提取率，但是提取后黄姜皂素中会残留有机溶剂，具有一定毒副作用，并提取后有机溶剂排放对环境污染程度大。

发明内容

本发明针对现有的问题：水提法耗水量大，并且提取率和纯度低，造成水资源浪费和污染；而发酵-酸解法使用大量的酸提取，可提高提取率，但是提取后废水处理成本高，废水污染程度大，处理成本高；而采用有机溶剂提取法，利用黄姜皂素与有机溶剂的相容性，可提高对黄姜皂素的提取率，但是提取后黄姜皂素中会残留有机溶剂，具有一定毒副作用，并提取后有机溶剂排放对环境污染程度大。为解决上述问题，本发明提供一种黄姜皂素的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种姜黄皂素的制备方法，包括以下步骤：

（1）碾磨：将黄姜清洗后粉碎，粉碎后可增加黄姜与提取溶剂的接触面积，可提高黄姜皂素的提取率，然后放入碾磨机中加入石英砂，在2300-2500r/min转速下碾磨20-25min，碾磨中通过石英砂与黄姜摩擦，使黄姜组织细胞受到破坏，促进黄姜细胞内皂素成分渗出，提高黄姜皂素的提取率，制得黄姜粉；

（2）酶解：向黄姜粉中加入其质量4-6倍的水，并加入混合酶在27-30℃条件下酶解2-3h，可对黄姜细胞壁进行降解，促进细胞内皂素成分渗出，并分别使用频率25kHz和33kHz超声波交替振荡处理，产生的不规则振荡波，可提高混合酶与黄姜粉的接触机率，提高酶解效率，制得酶解黄姜液；

（3）发酵：将酶解黄姜液倒入发酵罐中加入菌剂A，在28-30℃温度下发酵36-40h，可对黄姜中多糖进行降解，并进行糖化反应降低提取液中糖分含量，提高黄姜皂素提取纯度，然后加入菌剂B真空发酵30-34h，发酵中可对黄姜进行降解，促进黄姜中皂素成分渗出，并使用频率为0.2-0.3MHz磁化器，每3h磁化15-20min，可提高发酵菌种降解能力，并且可促使黄姜皂素与其他结合成分分离，制得发酵黄姜液；

（4）蒸煮：发酵黄姜液浓缩至无水状态后加入其质量4-6倍的80%乙醇，可对黄姜皂素中水溶性和有机溶性成分进行提取，具有无污染、回收利用率高的特点，置于炉火上进行循环蒸煮，在温度65-70℃、压强0.5-0.7Mpa条件下加热3-4h，低温可保持所提取黄姜皂素的活性，高压可提高乙醇蒸气的渗透能力，从而提高黄姜皂素的提取率，制得蒸煮黄姜液；

（5）离心洗涤：蒸煮黄姜液置于离心机中离心，过滤后制得上部清液和滤渣，向滤渣中加入2倍质量的80%乙醇洗涤2-3次，离心后得洗涤液，对滤渣中残留黄姜皂素进行提取，提高黄姜皂素提取率，将上部清液和洗涤液混合、浓缩至干燥，得黄姜粗提粉；

（6）纯化提取：向黄姜粗提粉加石油醚进行索氏提取，烘干后得黄姜皂素。

步骤（1）所述的石英砂，其颗粒度为1-2mm。

步骤（2）所述的混合酶，其中纤维素酶：半纤维素酶：果胶酶质量配比为2-3:1:2-3，其加入量为水质量的3%-4%。

步骤（2）所述的超声波交替振荡处理，其交替频次为1次/5min，时间为25-30min/h。

步骤（3）所述的菌剂A，其中米曲霉菌：枯草杆菌质量配比为2-3:1，其加入量为黄姜液质量的2%-3%；所述的菌剂B，其中乳酸菌：酵母菌：根霉菌质量配比为1-2:4-6:1，其加入量为黄姜液质量的2.6%-4%。

本发明相比现有技术具有以下优点：碾磨方法，经粉碎处理后的黄姜可增加与提取溶剂的接触面积，从而提高对黄姜中皂素的提取率，将粉碎后黄姜置于碾磨机中加入石英砂进行碾磨，通过石英砂与黄姜的接触摩擦使黄姜组织得到破坏，使黄姜组织细胞中皂素成分渗出，提高黄姜皂素的提取率。酶解方法，混合酶中纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶可对黄姜细胞壁进行分解，使细胞内有效成分渗出，可提高黄姜皂素的提取率和提取效率，而使用两个频率的超声波产生的不规则振荡可促使混合酶与黄姜粉的接触，从而提高酶解效率。发酵方法，向酶解黄姜液中加入菌剂A，其中含有米曲霉菌和枯草杆菌可使黄姜中的多糖分解，并进行糖化发酵降低提取液中糖类含量，提高黄姜皂素提取纯度；而使用菌剂B其含有乳酸菌、酵母菌和根霉菌发酵培养中可对黄姜细胞进行降解，促进细胞内有效成分渗出提高黄姜皂素的提取率，发酵中采用磁化器进行磁化处理可提高菌种的降解能力，并且可促使黄姜皂素与其他结合成分分离。蒸煮方法，向浓缩后黄姜粉中加入80%的乙醇，可对黄姜皂素的中水溶性和有机溶性成分进行提取，可提高黄姜皂素的提取率，并且使用后的乙醇可进行回收利用，无污染、回收利用率高；采用低温高压条件，低温可保持提取中黄姜皂素的活性，高压可提高乙醇蒸气的渗透能力，从而提高黄姜皂素的提取率。离心洗涤方法，经离心后对滤渣使用80%乙醇进行洗涤处理，可对滤渣中残留黄姜皂素进行提取利用，提高黄姜中皂素的提取率。

具体实施方式

实施例1：

一种黄姜皂素的制备方法，包括以下步骤：

（1）碾磨：将黄姜清洗后粉碎，粉碎后可增加黄姜与提取溶剂的接触面积，可提高黄姜皂素的提取率，然后放入碾磨机中加入石英砂，在2370r/min转速下碾磨21min，碾磨中通过石英砂与黄姜摩擦，使黄姜组织细胞受到破坏，促进黄姜细胞内皂素成分渗出，提高黄姜皂素的提取率，制得黄姜粉；

（2）酶解：向黄姜粉中加入其质量4.5倍的水，并加入混合酶在28℃条件下酶解2.5h，可对黄姜细胞壁进行降解，促进细胞内皂素成分渗出，并分别使用频率25kHz和33kHz超声波交替振荡处理，产生的不规则振荡波，可提高混合酶与黄姜粉的接触机率，提高酶解效率，制得酶解黄姜液；

（3）发酵：将酶解黄姜液倒入发酵罐中加入菌剂A，在29℃温度下发酵37h，可对黄姜中多糖进行降解，并进行糖化反应降低提取液中糖分含量，提高黄姜皂素提取纯度，然后加入菌剂B真空发酵31h，发酵中可对黄姜进行降解，促进黄姜中皂素成分渗出，并使用频率为0.24MHz磁化器，每3h磁化16min，可提高发酵菌种降解能力，并且可促使黄姜皂素与其他结合成分分离，制得发酵黄姜液；

（4）蒸煮：发酵黄姜液浓缩至无水状态后加入其质量4.5倍的80%乙醇，可对黄姜皂素中水溶性和有机溶性成分进行提取，具有无污染、回收利用率高的特点，置于炉火上进行循环蒸煮，在温度66℃、压强0.55Mpa条件下加热3.5h，低温可保持所提取黄姜皂素的活性，高压可提高乙醇蒸气的渗透能力，从而提高黄姜皂素的提取率，制得蒸煮黄姜液；

（5）离心洗涤：蒸煮黄姜液置于离心机中离心，过滤后制得上部清液和滤渣，向滤渣中加入2倍质量的80%乙醇洗涤2次，离心后得洗涤液，对滤渣中残留黄姜皂素进行提取，提高黄姜皂素提取率，将上部清液和洗涤液混合、浓缩至干燥，得黄姜粗提粉；

步骤（1）所述的石英砂，其颗粒度为1mm。

步骤（2）所述的混合酶，其中纤维素酶：半纤维素酶：果胶酶质量配比为2:1:2，其加入量为水质量的3.2%。

步骤（2）所述的超声波交替振荡处理，其交替频次为1次/5min，时间为26min/h。

步骤（3）所述的菌剂A，其中米曲霉菌：枯草杆菌质量配比为2:1，其加入量为黄姜液质量的2.3%；所述的菌剂B，其中乳酸菌：酵母菌：根霉菌质量配比为1:4:1，其加入量为黄姜液质量的2.7%。

实施例2：

（1）碾磨：将黄姜清洗后粉碎，粉碎后可增加黄姜与提取溶剂的接触面积，可提高黄姜皂素的提取率，然后放入碾磨机中加入石英砂，在2430r/min转速下碾磨24min，碾磨中通过石英砂与黄姜摩擦，使黄姜组织细胞受到破坏，促进黄姜细胞内皂素成分渗出，提高黄姜皂素的提取率，制得黄姜粉；

（2）酶解：向黄姜粉中加入其质量5.5倍的水，并加入混合酶在29℃条件下酶解3h，可对黄姜细胞壁进行降解，促进细胞内皂素成分渗出，并分别使用频率25kHz和33kHz超声波交替振荡处理，产生的不规则振荡波，可提高混合酶与黄姜粉的接触机率，提高酶解效率，制得酶解黄姜液；

（3）发酵：将酶解黄姜液倒入发酵罐中加入菌剂A，在30℃温度下发酵39h，可对黄姜中多糖进行降解，并进行糖化反应降低提取液中糖分含量，提高黄姜皂素提取纯度，然后加入菌剂B真空发酵33h，发酵中可对黄姜进行降解，促进黄姜中皂素成分渗出，并使用频率为0.28MHz磁化器，每3h磁化19min，可提高发酵菌种降解能力，并且可促使黄姜皂素与其他结合成分分离，制得发酵黄姜液；

（4）蒸煮：发酵黄姜液浓缩至无水状态后加入其质量5.5倍的80%乙醇，可对黄姜皂素中水溶性和有机溶性成分进行提取，具有无污染、回收利用率高的特点，置于炉火上进行循环蒸煮，在温度69℃、压强0.65Mpa条件下加热4h，低温可保持所提取黄姜皂素的活性，高压可提高乙醇蒸气的渗透能力，从而提高黄姜皂素的提取率，制得蒸煮黄姜液；

（5）离心洗涤：蒸煮黄姜液置于离心机中离心，过滤后制得上部清液和滤渣，向滤渣中加入2倍质量的80%乙醇洗涤3次，离心后得洗涤液，对滤渣中残留黄姜皂素进行提取，提高黄姜皂素提取率，将上部清液和洗涤液混合、浓缩至干燥，得黄姜粗提粉；

步骤（1）所述的石英砂，其颗粒度为2mm。

步骤（2）所述的混合酶，其中纤维素酶：半纤维素酶：果胶酶质量配比为3:1:3，其加入量为水质量的3.8%。

步骤（2）所述的超声波交替振荡处理，其交替频次为1次/5min，时间为29min/h。

步骤（3）所述的菌剂A，其中米曲霉菌：枯草杆菌质量配比为3:1，其加入量为黄姜液质量的2.8%；所述的菌剂B，其中乳酸菌：酵母菌：根霉菌质量配比为2:5:1，其加入量为黄姜液质量的3.2%。

对比1：

本对比1与实施例1比较，未进行步骤（1）中碾磨，其他步骤与实施例1相同。

对比2：

本对比2与实施例1比较，未进行步骤（2）中混合酶使用，其他步骤与实施例1相同。

对比3：

本对比3与实施例2比较，未进行步骤（3）中菌剂A使用，其他步骤与实施例2相同。

对比4：

本对比4与实施例2比较，未进行步骤（3）中菌剂B使用，其他步骤与实施例2相同。

对比5：

本对比5与实施例1比较，未进行步骤（4）中循环蒸煮，其他步骤与实施例1相同。

对比6：

本对比6与实施例1比较，未进行步骤（5）中洗涤，其他步骤与实施例1相同。

对照组：

对照组采用水提法进行姜黄皂素提取，未使用碾磨、混合酶、菌剂A、菌剂B、循环蒸煮、洗涤方法。

对实施例1、实施例2、对比1、对比2、对比3、对比4、对比5、对比6及对照组，统计皂素提取率、皂素提取纯度、节约成本比例进行比较。

实验数据：

项目	皂素提取率%	皂素提取纯度%	节约成本比例%
				实施例1	2.46	96.34	18.2
实施例2	2.43	95.78	17.9
				对比1	2.38	96.30	18.1
对比2	2.31	94.13	18.4
				对比3	2.30	91.95	17.8
对比4	2.27	92.39	17.6
				对比5	2.25	91.77	6.1
对比6	2.40	95.56	12.6
				对照组	1.67	82.35	0.0

综合结果：本发明方法所提取的姜黄皂素，与对照组比较，皂素提取率提高0.79%，皂素提取纯度提高13.99%，提取成本降低18.2%。使用碾磨方法，皂素提取率提高0.08%，使用混合酶方法，皂素提取率提高0.15%，皂素提取纯度提高2.21%；使用菌剂A和菌剂B，皂素提取率提高0.13%、0.16%，皂素提取纯度提高3.83%、3.39%；而通过循环蒸煮和洗涤方法，皂素提取率提高0.21%、0.06%，皂素提取纯度提高4.57%、0，节约成本比例分别为12.1%、5.6%。

Claims

1.一种黄姜皂素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）碾磨：将黄姜清洗后粉碎，然后放入碾磨机中加入石英砂，在2300-2500r/min转速下碾磨20-25min，制得黄姜粉；

（2）酶解：向黄姜粉中加入其质量4-6倍的水，并加入混合酶在27-30℃条件下酶解2-3h，并分别使用频率25kHz和33kHz超声波交替振荡处理，制得酶解黄姜液；

（3）发酵：将酶解黄姜液倒入发酵罐中加入菌剂A，在28-30℃温度下发酵36-40h，然后加入菌剂B真空发酵30-34h，并使用频率为0.2-0.3MHz磁化器，每3h磁化15-20min，制得发酵黄姜液；

（4）蒸煮：发酵黄姜液浓缩至无水状态后加入其质量4-6倍的80%乙醇，置于炉火上进行循环蒸煮，在温度65-70℃、压强0.5-0.7Mpa条件下加热3-4h，制得蒸煮黄姜液；

（5）离心洗涤：蒸煮黄姜液置于离心机中离心，过滤后制得上部清液和滤渣，向滤渣中加入2倍质量的80%乙醇洗涤2-3次，离心后得洗涤液，将上部清液和洗涤液混合、浓缩至干燥，得黄姜粗提粉；

2.如权利要求1所述的黄姜皂素的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的石英砂，其颗粒度为1-2mm。

3.如权利要求1所述的黄姜皂素的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的混合酶，其中纤维素酶：半纤维素酶：果胶酶质量配比为2-3:1:2-3，其加入量为水质量的3%-4%。

4.如权利要求1所述的黄姜皂素的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的超声波交替振荡处理，其交替频次为1次/5min，时间为25-30min/h。

5.如权利要求1所述的黄姜皂素的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的菌剂A，其中米曲霉菌：枯草杆菌质量配比为2-3:1，其加入量为黄姜液质量的2%-3%；所述的菌剂B，其中乳酸菌：酵母菌：根霉菌质量配比为1-2:4-6:1，其加入量为黄姜液质量的2.6%-4%。