CN1394869A - 薯蓣皂甙和薯蓣皂甙元的提取方法 - Google Patents

Abstract

薯蓣皂甙和皂甙元的提取方法包括，取薯蓣植物根茎加水粉碎，用脂解酶发酵；酵后分离纤维素、木质素；回收上清液、悬浮液和淀粉，混合回收液和滤渣，沸后过滤，重复多次，滤渣备用；合并滤液，浓缩后用乙醇回流提取，冷后过滤，滤液减压浓缩，吸附、蒸干，以乙醇提取，添加乙醚，冷至室温，析出四糖皂甙；从上清液中回收乙醚、乙醇，沉淀出皂甙，烘干；淀粉和滤渣中加水，调整pH，加液化酶，液化彻底后分离尽三糖皂甙；调整pH，彻底糖化，过滤，收集滤渣；加入三糖皂素；加盐酸水解，水解完全后过滤，中和并用水洗至pH7，烘干；用溶剂汽油提尽皂甙元，蒸发回收汽油，冷至室温，分离出皂甙元；脱色后，在乙醇中重结晶，得皂甙元。

Description

薯蓣皂甙和薯蓣皂甙元的提取方法

技术领域本发明涉及一种从薯蓣科植物中提取皂甙的方法。具体说来，本发明涉及一种用生物技术提取薯蓣科植物中皂甙和皂甙元的方法。

背景技术

薯蓣科植物包括盾叶薯蓣(也称黄姜)、穿山龙(也称穿地龙)等，其中含有较为丰富的甾体皂甙，是合成甾体激素药物的重要原料。

现有技术中，从薯蓣科植物中提取皂甙的方法有很多，例如CN1008938中记载了一种以含薯蓣皂甙的薯蓣科植物为原料，使用黑曲霉菌发酵，可联合生产薯蓣皂甙和柠檬酸两项产品.通过发酵，薯蓣皂甙的分子结构保持不变，并使薯蓣皂甙的产率成倍提高；经过发酵，将淀粉转为柠檬酸进入液相，使投入水解过程的物料减少，酸、溶剂和能量的消耗降低，可使每吨薯蓣皂甙的生产成本降低约3万元。该方法中使用黑曲霉菌进行发酵，产生糖化酶来分解淀粉，但因未使用液化酶，使发酵时间延长很多，且降解很不完全，造成过滤困难，不能提高收率。该方法的提取物为水溶性四糖皂甙原盾叶皂甙。

此外，CN1289777中还记载了一种利用生物技术由黄姜类植物生产皂甙的工艺，其中a.先将鲜黄姜类植物在-10℃～-15℃下静止处理24小时，其间按根状茎重量的25％分四次添加水和浓度为1％的食盐水，而后升温至28℃，加水进行细胞膜透析；b.取透析液，用2N HCl在120℃下水解4小时，向水解液中加入培养好的，耐50℃高温的嗜热脂肪芽孢杆菌类的细菌液和60％乙醇(或甲醇)混合24小时，离心分离，过多级管式或柱式耐高温嗜热脂肪杆菌类吸附装置进行吸附，水洗，再加60％乙醇或甲醇混合洗脱后离心；c.取离心液冷却，结晶，离心，过滤，回收母液套用；d.采用c步骤纯化结晶后，离心过滤，回收母液套用，结晶在80℃下真空干燥、粉碎得产品。该方法中所使用的嗜热脂肪芽孢杆菌只起到溶剂汽油的溶脂作用，此外还得使用易燃易爆的乙醇和甲醇来提取，而水解步骤仍大量使用盐酸作催化剂，加大生产成本开造成环境污染。该方法的提取物为水不溶性三糖皂甙盾叶皂甙的水解产物。

发明内容

因此，本发明旨在克服上述现有技术的不足之处，提供一种能缩短水解时间、不对环境造成污染、既提取水溶性四糖皂甙原盾叶皂甙(本申请文件中简称皂甙)又提取水不溶性三糖皂甙盾叶皂甙水解产物(本申请文件中简称皂甙元)薯蓣皂甙及薯蓣皂甙元的方法。

技术方案

上述发明目的通过本发明提供的薯蓣皂甙和薯蓣皂甙元的提取方法得以实现。

本发明方法包括1)使用新鲜或者干燥的薯蓣科植物根状茎作原料，以干燥薯蓣科植物根状茎作原料时，须将干料用水浸泡24小时后沥出多余水；2)在原料中加水，将之粉碎；3)向粉碎的原料中添加脂肪酶，搅拌下40℃发酵30小时，并在发酵过程中维持pH7，将纤维素、木质素之类杂质以滤渣形式初步分离出来；4)发酵后，静置10小时，使淀粉沉降，分别回收上清液、悬浮液和淀粉，先将悬浮液和步骤3)中的滤渣混合，添加悬浮液、上清液及/或清水，使固液比为1∶3至1∶4，煮沸1小时后，进行过滤，如此再重复多次，收回滤渣备用；5)合并多次滤液，减压浓缩至10°Be，添加乙醇，使溶液中乙醇含量为80％(重量)，回流提取1小时，冷却后进行过滤，如此再重复多次，收回滤渣备用，合并多次滤液，减压浓缩至20°Be，以多孔性吸附剂吸附浓缩液，蒸干水分，以纯度为95％以上的乙醇提取蒸干物，冷至室温，在提出液中添加能使皂甙沉淀出来的有效量乙醚，使水溶性四糖皂甙沉淀出来；6)倾出上清液，分别回收乙醚和乙醇，沉淀出水溶性四糖皂甙，在80℃下将之烘干，收取四糖皂甙；7)取步骤4中的滤渣和淀粉，向其中加水，使固体物约占30％(重量)，调整pH至6.0～6.4，添加液化酶，在搅拌情况下液化至碘试液呈微黄色后，即行多次分离，将纤维素、木质素与  三糖皂甙彻底分离，收集所得三糖皂甙，纤维素、木质素可留作其他用途；8)调整步骤7中所分离液化液的pH值至4.0～4.5，在60±2℃下，搅拌糖化24小时，无水酒精无白色沉淀即糖化彻底，然后进行过滤，分别收集滤渣和滤液：9)合并步骤7中的三糖皂甙和步骤8中的滤渣，向其中添加2mol盐酸进行水解，水解完全后过滤，回收酸液以备后用，以1％(重量)氢氧化钠中和至pH6，然后用水清洗固体物至pH7，在80℃下烘至水分6％以下；10)将烘干物投入提取罐，用120^#溶剂汽油提尽皂甙，蒸发回收溶剂汽油至皂甙元与溶剂汽油之比为1∶40，然后冷却至室温，分离出皂甙元；11)将步骤10所得皂甙元用活性炭脱色，再在乙醇中重结晶，即得纯净皂甙元。

本发明还提供了一种薯蓣皂甙和薯蓣皂甙元的提取方法，其特征在于，该方法包括1)使用新鲜或者干燥的薯蓣科植物根状茎作原料，以干燥薯蓣科植物根状茎作原料时，须将干料用水浸泡24小时后沥出多余水；2)在原料中加水，将之粉碎；3)向粉碎的原料中添加脂肪酶，搅拌下40℃发酵30小时，并在发酵过程中维持pH7，将纤维素、木质素之类杂质以滤渣形式初步分离出来；4)发酵后，静置10小时，使淀粉沉降，分别回收上清液、悬浮液和淀粉，先将悬浮液和步骤3)中的滤渣混合，添加悬浮液、上清液及/或清水，使固液比为1∶3至1∶4，煮沸1小时后，进行过滤，如此再重复多次，收回滤渣备用；5)合并多次滤液，冷却沉淀出糊化淀粉、糊精之类大分子杂质后，收取上清液，再在沉淀物中加水提尽有效成分后，将所得提取液与上清液合并，过滤除去大分子杂质，减压浓缩至20°Be，以多孔性吸附剂吸附浓缩液，蒸干水分，以纯度为95％以上的乙醇回流提取有效成分，冷至室温，在提出液中添加能使皂甙沉淀出来的有效量乙醚，将水溶性四糖皂甙析出；6)倾出上清液，分别回收乙醚和乙醇，在80℃下将之烘干，收取四糖皂甙；7)取步骤4中的滤渣和淀粉，向其中加水，使固体物约占30％(重量)，调整pH至6.0～6.4，添加液化酶，在搅拌情况下液化至碘试液呈微黄色后.即行多次分离，将纤维素、木质素与三糖皂甙彻底分离，收集所得三糖皂甙，纤维素、木质素可留作其他用途；8)调整步骤7中所分离液化液的pH值至4.0～4.5，在60±2℃下，搅拌糖化24小时，无水酒精无白色沉淀即糖化彻底，然后进行过滤，分别收集滤渣和滤液；9)合并步骤7中的三糖皂甙和步骤8中的滤渣，向其中添加2mol盐酸进行水解，水解完全后过滤，回收酸液以备后用，以1％(重量)氢氧化钠中和固体物至pH6，然后用水清洗固体物至pH7，在80℃下烘至水分6％以下；10)将烘干物投入提取罐，用120^#溶剂汽油提尽皂甙元，蒸发回收溶剂汽油至皂甙元与溶剂汽油之比为1∶40，然后冷却至室温，分离出皂甙元；11)将步骤10所得皂甙元用活性炭脱色，再在乙醇中重结晶，即得纯净皂甙元

作为工艺废水的糖液经加酵母发酵，蒸馏制取乙醇。或者经脱色、浓缩、精制成葡萄糖。

在本发明提供的方法中，所述脂肪酶优选采用AS 2.1405、AS 21203或嗜热脂肪芽孢杆菌脂肪酶。所述液化酶为选自枯草杆菌所产生的BF 7658a型淀粉酶或地衣芽孢杆菌所产生的耐高温液化酶。优选的是，所述多孔性吸附剂选自活性炭、硅藻土、膨润土或者沸石。

有益效果

本发明利用生物技术，采用优良菌种发酵水解，优选最佳条件、最佳提取工艺，以薯蓣科植物，例如盾叶薯蓣(又称黄姜)为原料，薯蓣皂甙提取工艺与传统的化工技术提取相比较，其显著优越点有以下几个方面：

一、本发明方法用生物活性作催化剂，有效物质均能被分离提取，因此对环境不会造成污染，使生产过程文明化，水解条件温和，可以使水不溶性皂甙得率提高10％左右。还能以高收率回收水溶性皂甙，避免被废弃的水溶性皂甙本身对环境的污染。

二、由于以优良生物菌种作催化剂，常温，常压即可满足生产条件，减少耐压、耐腐蚀的设备，可减少固定资产的投入。

三、黄姜中所含淀粉，经分离精制后，有90％以上可以得到有效利用，可避免因抛弃而造成的环境污染。

四、由于初水解干燥物的减少等因素。可以使生产量大幅度提高。

五、大量节约生产成本：1、采用生物优良菌种作催化剂与大量的化工酸、碱催化剂以现在的市场价格，按单位需要量相比较，可节约资金约60％。2、由于水解先期的薯蓣皂甙或与淀粉、纤维素、木质素等成分的彻底分离，初水解干燥物减少90％，干燥物的晾晒设备，及晾晒费用相应同比例减少。基于初水解干燥物的减少，提取工序中，提取设备、消耗的溶剂亦相应同比减少。3、由于常温常压即可满足生产条件，可相应的减少能源的消耗。

六、此种工艺，一般种植农户，有几样简单的设备即可就地进行水解初产物的加工。一方面取得初水解干燥物工序的加工费用，另一方面因就地加工而省去大量的搬转运输费用，将会产生极大的社会效益和经济效益。

七、由于此项工艺不会造成环境污染，特别是南水北调工程启动后，地处汉江中、上游的地区，更应提倡和推广。

八、现有提取方法使用大量盐酸，使用后酸液中固形物含量很高，酸液无回收使用价值，本方法中仅使用少量酸液，使用后固形物含量极微，故可回收多次使用。

具体实施方式

实施例1

本实施例用鲜盾叶薯蓣(也称黄姜)作原料按本发明方法提取薯蓣皂甙。

使用100g二年生鲜盾叶薯蓣作原料。加水粉碎，向粉碎的原料中以6μ/g的量添加脂肪酶AS 2.1405，搅拌下40℃发酵30小时，并在发酵过程中维持pH7，将纤维素、木质素之类杂质以滤渣形式初步分离出来。发酵后，静置10小时，使淀粉沉淀，分别回收上清液、悬浮液和淀粉，先将悬浮液和滤渣混合，使固液比为1∶3至1∶4，煮沸1小时后，进行过滤，如此再重复二次，收回滤渣备用。合并三次滤液，减压浓缩至10°Be，添加乙醇，使溶液中乙醇含量为80％(重量)，回流提取1小时，冷却后进行过滤，如此再重复二次，收回滤渣备用。合并三次滤液，减压浓缩至20°Be，浓缩液中添加硅藻土，以吸附浓缩液，蒸干硅藻土中的水分，以纯度为95％以上的乙醇提取蒸干物，冷至室温，在提出物中添加1/3乙醚，沉淀出水溶性四糖皂甙原盾叶皂甙A和B。倾出上清液，分别回收乙醚和乙醇，沉淀出水溶性四糖皂甙原盾叶皂甙A和B，在80℃下将之烘干，回收。取滤渣和淀粉，向其中加水，使固体物约占30％(重量)，调整pH至6.0～6.4，添加地衣芽孢杆菌的耐高温液化酶，在搅拌情况下液化至碘试剂呈微黄色后，即行多次分离，将纤维素、木质素与水不溶性三糖皂甙盾叶皂甙A和B彻底分离，收集所得皂甙，纤维素、木质素可留作其创用途。调整所分离出液化液的pH值至4.0～4.5，在60±2℃下，边搅拌边糖化24小时，以无水酒精不出现白色沉淀作糖化彻底，然后过滤，分别收集滤渣和滤液。合并分离出的皂甙和滤出的糖渣，向其中添加2mol盐酸进行水解，水解完全后进行过滤，回收酸液以备后用，以1％(重量)氢氧化钠中和至pH6，然后用清水清洗至pH7，在80℃下烘至水分6％以下。将烘干物投入脂肪提取器，用120^#溶剂汽油提尽皂甙，蒸发回收溶剂汽油至皂甙元与溶剂汽之比为1∶40，然后冷却至室温，分离出皂甙元。将所得皂甙元用活性炭脱色，再在乙醇中重结晶，即得纯净皂甙元。

经称量，实得皂甙1.2g，以干黄姜中皂甙含量为5％计，皂甙收率为88％。实得皂甙元0.75g。所得淀粉(12.1g)和滤渣中残留淀粉，经糖化后可用酵母发酵，蒸馏制得酒精，或滤后的糖液经脱色精制后，获得全糖或葡萄糖多种产品。本方法所产生的废水颜色呈微淡黄色，pH6.6～6.9，其中不含水溶性皂甙，不会毒害冷血动物，对环境不会造成污染。

对比例1

本对比例用鲜盾叶薯蓣作原料，按酸水解法提取薯蓣皂甙元。

使用100g二年生鲜盾叶薯蓣作原料，切成2mm厚的薄片，加入1000ml的2mol盐酸，水浴回流水解4小时。搅拌情况下，用1％氢氧化钠缓慢中和至pH5，用250目滤布自然过滤，然后水洗至pH7，滤尽水分后，在80℃下将之烘干，至含水量小于5％，用石油醚提取10小时，蒸除石油醚至25ml，冷至室温，静置12小时，用慢速定量滤纸过滤，而后在60℃下烘至绝干，得0.68g皂甙元。本方法不能提取皂甙，皂甙元收率低于实施例1中按本发明方法所得，所产生的废水颜色呈棕褐色，pH小于4，废水中所含水溶性皂全随废水流掉，使鱼类等冷血动物遭受毒害，造成环境污染。

Claims (5)

1.薯蓣皂甙和薯蓣皂甙元的提取方法，其特征在于，该方法包括1)使用新鲜或者干燥的薯蓣科植物根状茎作原料，以干燥薯蓣科植物根状茎作原料时，须将干料用水浸泡24小时后沥出多余水；2)在原料中加水，将之粉碎；3)向粉碎的原料中添加脂肪酶，搅拌下40℃发酵30小时，并在发酵过程中维持pH7，将纤维素、木质素之类杂质以滤渣形式初步分离出来；4)发酵后，静置10小时，使淀粉沉降，分别回收上清液、悬浮液和淀粉，先将悬浮液和步骤3)中的滤渣混合，添加悬浮液、上清液及/或清水，使固液比为1∶3至1∶4，煮沸1小时后，进行过滤，如此再重复多次，收回滤渣备用；5)合并多次滤液，减压浓缩至10°Be，添加乙醇，使溶液中乙醇含量为80％(重量)，回流提取1小时，冷却后进行过滤，如此再重复多次，收回滤渣备用，合并多次滤液，减压浓缩至20°Be，以多孔性吸附剂吸附浓缩液，蒸干水分，以纯度为95％以上的乙醇提取蒸干物，冷至室温，在提出液中添加能使皂甙沉淀出来的有效量乙醚，使水溶性四糖皂甙析出；6)倾出上清液，分别回收乙醚和乙醇，沉淀出水溶性四糖皂甙，在80℃下将之烘干，收取四糖皂甙；7)取步骤4中的滤渣和淀粉，向其中加水，使固体物约占30％(重量)，调整pH至6.0～6.4，添加液化酶，在搅拌情况下液化至碘试液呈微黄色后，即行多次分离，将纤维素、木质素与水三糖皂甙彻底分离，收集所得三糖皂甙，纤维素、木质素可留作其他用途；8)调整步骤7中所分离液化液的pH值至4.0～4.5，在60±2℃下，搅拌糖化24小时，无水酒精无白色沉淀即糖化彻底，然后进行过滤，分别收集滤渣和滤液；9)合并步骤7中的三糖皂甙和步骤8中的滤渣，向其中添加2mol盐酸进行水解，水解完全后过滤，回收酸液以备后用，以1％(重量)氢氧化钠中和固体物至pH6，然后用水清洗固体物至pH7，在80℃下烘至水分6％以下；10)将烘干物投入提取罐，用120^#溶剂汽油提尽皂甙，蒸发回收溶剂汽油至皂甙元与溶剂汽油之比为1∶40，然后冷却至室温，分离出皂甙元；11)将步骤10所得皂甙元用活性炭脱色，再在乙醇中重结晶，即得纯净皂甙元；12)作为工艺废水的糖液经加酵母发酵，蒸馏制取乙醇，或者经脱色、浓缩、精制成葡萄糖。

2.薯蓣皂甙和薯蓣皂甙元的提取方法，其特征在于，该方法包括1)使用新鲜或者干燥的薯蓣科植物根状茎作原料，以干燥薯蓣科植物根状茎作原料时，须将干料用水浸泡24小时后沥出多余水；2)在原料中加水，将之粉碎；3)向粉碎的原料中添加脂肪酶，搅拌下40℃发酵30小时，并在发酵过程中维持pH7，将纤维素、木质素之类杂质以滤渣形式初步分离出来；4)发酵后，静置10小时，使淀粉沉降，分别回收上清液、悬浮液和淀粉，先将悬浮液和步骤3)中的滤渣混合，添加悬浮液、上清液及/或清水，使固液比为1∶3至1∶4，煮沸1小时后，进行过滤，如此再重复多次，收回滤渣备用；5)合并多次滤液，冷却沉淀出糊化淀粉、糊精之类大分子杂质后，收取上清液，再在沉淀物中加水提尽有效成分后，将所得提取液与上清液合并，过滤除去大分子杂质，减压浓缩至20°Be，以多孔性吸附剂吸附浓缩液，蒸干水分.以纯度为95％以上的乙醇回流提取有效成分，冷至室温，在提出液中添加能使皂甙沉淀出来的有效量乙醚，将水溶性四糖皂甙析出；6)倾出上清液，分别回收乙醚和乙醇，在80℃下将之烘干，收取四糖皂甙；7)取步骤4中的滤渣和淀粉，向其中加水，使固体物约占30％(重量)，调整pH至6.0～6.4，添加液化酶，在搅拌情况下液化至碘试液呈微黄色后，即行多次分离，将纤维素、木质素与三糖皂甙彻底分离，收集所得三糖皂甙，纤维素、木质素可留作其他用途；8)调整步骤7中所分离液化液的pH值至4.0～4.5，在60±2℃下，搅拌糖化24小时，无水酒精无白色沉淀即糖化彻底，然后进行过滤，分别收集滤渣和滤液；9)合并步骤7中的三糖皂甙和步骤8中的滤渣，向其中添加2mol盐酸进行水解，水解完全后过滤，回收酸液以备后用，以1％(重量)氢氧化钠中和固体物至pH6，然后用水清洗固体物至pH7，在80℃下烘至水分6％以下；10)将烘干物投入提取罐，用120^#溶剂汽油提尽皂甙元，蒸发回收溶剂汽油至皂甙元与溶剂汽油之比为1∶40，然后冷却至室温，分离出皂甙元；11)将步骤10所得皂甙元用活性炭脱色，再在乙醇中重结晶，即得纯净皂甙元；12)作为工艺废水的糖液经加酵母发酵，蒸馏制取乙醇，或者经脱色、浓缩、精制成葡萄糖。

3.权利要求1至2中任何一项所述的薯蓣科植物中皂甙提取方法，其特征在于，所述脂肪酶为AS 2.1405、AS21203或嗜热脂肪芽孢杆菌脂肪酶。

4.权利要求1至3中任何一项所述的薯蓣科植物中皂甙提取方法，其特征在于，所述液化酶为选自枯草杆菌所产生的BF 7658a型淀粉酶或地衣芽孢杆菌所产生的耐高温液化酶。

5.权利要求1至4中任何一项所述的薯蓣科植物中皂甙提取方法，其特征在于，所述多孔性吸附剂选自活性炭、硅藻土、膨润土、沸石。