专利名称：薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法
技术领域：
本发明涉及植物化学与生物发酵领域，特别涉及薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁 净生产方法。
背景技术：
薯蓣皂素被称为“激素之母”，是合成抗炎激素、孕激素、性激素等多种留体激素药 物生产的重要中间体，具有较高的医药化工价值。薯蓣皂素主要以糖甙的形式存在于薯蓣 科植物黄姜、穿地龙等植物中，需要经过酸水解、提取才能获得。由于该类薯蓣科植物中植 物纤维占35 40 %，淀粉占45 50 %，水溶性物质占10 %，皂素含量仅占1 2. 5 %，其 经水解后含有大量的淀粉多糖，酸水解液给环境带来了严重的环境污染，高昂的治理费用 又使企业难以承受，成为制约薯蓣皂素产业发展的重要因素。为解决薯蓣皂素生产过程的污染问题，人们进行了长期艰苦的努力，并取得了一 定的成果，基本可以概述为利用水解酸废液发酵生产酒精、柠檬酸、葡萄糖，分离黄姜淀粉， 生物酶水解代替酸水解等方式，但仍然存在着水解液体积大、浓度低，浓缩能耗成本高，发 酵产物分离过程中同样产生大量废水等问题，因此只是相对程度降低污染程度，无法根本 解决环境污染问题。为此，我们经过反复探索，开发研制了薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方 法。目前生物饲料主要来源于粮食发酵，而黄姜、穿地龙中含有大量的淀粉和纤维素 成分，是生物饲料生产过程中所需的主要原料成分，同时又是薯蓣皂素生产过程中产生污 染的主要污染源。所以该种工艺方法的优点在于资源综合利用、生产环境无害化、降低 生产成本，且较现有的相关技术工艺简单、工艺稳定性好，其具有很好的经济效益和社会效
■、Λ
frff. ο经相关专利和现有技术文献检索结果显示，均未见本发明的“薯蓣皂素联产生物 蛋白饲料的洁净生产方法”的相关报道。
发明内容
为了克服现有薯蓣生产皂素的方法中存在的如产生大量废水、糖液浓度低脱水浓 缩生产成本高等缺点，综合利用资源，在生产环境无害化的同时降低生产成本，本发明提出 了薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法。本发明的目的在于提供薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，就是在薯蓣 皂素生产过程中，利用Ca2+或Ba2+与SO/—成盐沉降，滤渣体外脱酸循环洗涤方式在滤渣达 到脱酸目的的同时获得高浓度糖液，用于接种酵母发酵；从而能充分利用原植物中的淀粉 与纤维素成分联产生物蛋白饲料，同时达到洁净生产薯蓣皂素的目的。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净 生产方法，其特征在于其方法一包括以下步骤
(1)黄姜或穿地龙按常规方式粉碎磨浆，利用硫酸水解，过滤后的滤液经脱酸获得高浓度糖液，用于接种酵母发酵；(2)过滤后的滤渣经洗涤脱糖得高浓度糖液用于发酵，而得到的低浓度糖液套用 下批粉碎磨浆；(3)滤渣经洗涤脱糖所得固形物用于皂素提取；(4)提取后的纤维渣并入发酵液直接喷雾干燥，获得生物蛋白饲料；或者其方法二包括以下步骤(1)黄姜或穿地龙按常规方式粉碎磨浆，无菌接种酵母发酵至发酵液无淀粉反应， 水中糖浓度低于0. 5%，得发酵料；(2)将发酵料压滤，滤渣以酒精或丙酮提取，残渣并入滤液干燥得生物蛋白饲料；(3)提取液回收溶剂至净，以硫酸水解，水解料经脱酸获得糖液用于发酵种子培 养，固形物用于皂素提取。上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，所述的脱酸是利用Ca2+或Ba2+与SO/—成盐沉降，滤渣体外脱酸循 环洗涤方式在滤渣达到脱酸目的的同时获得高浓度糖液，用于接种酵母发酵。2、上述方案中，所述的洗涤脱糖采用少量多次的方式分别获得高浓度糖液和低浓 度糖液。3、上述方案中，发酵菌种为经诱变选育、复壮获得的酵母菌，发酵条件为种子罐培养基成份(W/V)母液糖5% 8%，尿素0. 2% 1%，豆饼粉3% 5%，磷酸 二氢钾 0. 01% 0. 1% ；接种量0. 5 5%，温度25 45°C，环境无菌空气，培养时间搅拌培养5 50 小时；发酵罐培养基成分(W/V)母液糖8% 15%，尿素0.2% 1%，豆饼粉3% 5%，磷酸 二氢钾0. 01% 0. 1%，玉米浆0.01% 1%，氯化钠0. 01% 0. 8% ；接种量5 30%，温度25 55°C，环境无菌空气，培养时间搅拌培养5 120 小时。4、上述方案中，所述的母糖液为该方法中所述的高浓度糖液和原植物粉碎磨浆后 的浆料中的一种，糖浓度计量以葡萄糖含量为准。本发明利用硫酸做催化剂水解薯蓣皂甙为薯蓣皂素，利用Ca2+或Ba2+与SO/—成盐 沉降，滤渣体外脱酸循环洗涤方式在滤渣达到脱酸方式同时获得良好的薯蓣皂素水解物和 提供能直接酵母发酵的高浓度糖液与纤维渣。本发明利用原植物中的大量淀粉与纤维素资源，通过酵母发酵，直接干燥获得蛋 白饲料粉，解决薯蓣皂素生产的废水、废渣问题。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果1、本发明具有在不增加能耗的前提下，充分利用了原料中富含的淀粉多糖与纤维 素成分，无需浓缩获得可直接用于发酵浓度的糖液，纤维粉无外来物污染，设备投入少，糖 收率高，经济效益显著；
2、本发明较现有的相关技术工艺简单、工艺稳定性好；3、本发明资源综合利用、生产环境无害化、降低生产成本，因此具有很好的经济效益和社会效益。
图1为薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其方法一的流程图。图2为薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其方法二的流程图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述。实施例一薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法取新鲜黄姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎机破碎，经胶体磨加水适量，磨浆到60 目，置于水解罐中，加入浓硫酸到2. 5N浓度，按常规方式加压水解，放入带有筛网和搅拌的 压滤清洗器中压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH6-7，过滤，滤液投入压滤清洗器 中搅拌洗涤滤渣脱酸，压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH6-7，过滤，滤液投入压 滤清洗器中搅拌洗涤滤渣脱酸，如此循环到压滤清洗器出液PH6-7，压缩空气压干，得到滤 液为18%的糖浆液。再于压滤清洗器中加入水适量，搅拌洗涤滤渣，压滤，滤液用于下批磨 浆，滤渣气流干燥，用120#汽油热回流渗滤提取皂素，浓缩结晶得皂素产品，残渣用蒸汽回 收溶剂后，气流干燥，得纤维渣。取母液糖(上述18%糖浆液)适量，加入适量水，调母糖 液为5%，再分别加入辅料，使其比例分别为豆饼粉4%，尿素0.5%，磷酸二氢钾0. 06%，高 压湿热灭菌后，无菌环境下接种酵母菌，接种量3 %，于30°C，无菌环境下通气搅拌培养15 小时，含糖量低于0.5%，得到种子液。取剩余母液糖(上述18%糖浆液)，调配处方为母 液糖15 %，尿素1 %，豆饼粉4 %，磷酸二氢钾0.1%，玉米浆1 %，氯化钠0.6%，接种上述种 子培养液，接种量30%，于32°C，无菌环境下，通气搅拌培养72小时，至含糖量低于0. 5% 止，加入提取后的纤维渣，直接喷雾干燥，获得生物蛋白饲料。实施例二 薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法取新鲜黄姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎机破碎，经胶体磨加水适量，磨浆到80 目，置于水解罐中，加入浓硫酸到2N浓度，按常规方式加压水解，放入带有筛网和搅拌的压 滤清洗器中压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH7，过滤，滤液投入压滤清洗器中搅 拌洗涤滤渣脱酸，压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH7，过滤，滤液投入压滤清洗 器中搅拌洗涤滤渣脱酸，如此循环到压滤清洗器出液PH7，压缩空气压干，得到滤液为17% 的糖浆液。再于压滤清洗器中加入水适量，搅拌洗涤滤渣，压滤，滤液用于下批磨浆，滤渣气 流干燥，用120#汽油热回流渗滤提取皂素，浓缩结晶的皂素产品，残渣用蒸汽回收溶剂后， 气流干燥，得纤维渣。取母液糖(上述17%糖浆液)适量，加入适量水，调母糖液为6%，再 分别加入辅料，使其比例分别为豆饼粉5%，尿素0. 7%，磷酸二氢钾0. 08%，高压湿热灭菌 后，无菌环境下接种酵母菌，接种量5%，于25°C，无菌环境下通气搅拌培养20小时，含糖 量低于0.5%，得到种子液。取剩余母液糖(上述17%糖浆液)，调配处方为母液糖10%， 尿素1 %，豆饼粉3 %，磷酸二氢钾0. 08 %，玉米浆0. 08 %，氯化钠0.2%，接种上述种子培养 液，接种量25%，于28°C，无菌环境下，通气搅拌培养80小时，至含糖量低于0. 5%止，加入提取后的纤维渣，直接喷雾干燥，获得生物蛋白饲料。实施例三薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法取新鲜黄姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎机破碎，经胶体磨加水适量磨浆到60 目，测含糖量为20 %，加入其它辅料使达到母液糖10 %，尿素0. 7 %，豆饼粉3 %，磷酸二氢 钾0. 08 %，玉米浆0. 09%，氯化钠0. 4%，无菌接种酵母菌种子，接种量30%，于40°C，无 菌环境下，通气搅拌培养72小时，至发酵液无淀粉反应，水中糖浓度低于0. 5%，得发酵料， 将发酵料压滤，分别得滤液跟滤渣。滤渣以酒精或丙酮提取，提取残渣并入滤液干燥得生物 蛋白饲料。提取液回收溶液至净，加入浓硫酸到2. 5N浓度，按常规方式加压水解，放入带 有筛网和搅拌的压滤清洗器中压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH6-7，过滤，滤液 投入压滤清洗器中搅拌洗涤滤渣脱酸，压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH6-7，过 滤，滤液投入压滤清洗器中搅拌洗涤滤渣脱酸，如此循环到压滤清洗器出液PH6-7，压缩空 气压干，得到滤液，测定含糖量15 %，作为种子培养基糖液，按下列处方调配培养基母液 糖6 %，尿素0. 4 %，豆饼粉3 %，磷酸二氢钾0.05%，高压湿热灭菌后，无菌环境下接种酵母 菌，接种量0. 5%，于42°C，无菌环境下通气搅拌培养24小时，至含糖量低于0. 5%止，接种 下批发酵。再于压滤清洗器中加入水适量，搅拌洗涤滤渣，压滤，滤液用于下批磨浆，滤渣干 燥后，用120#汽油热溶、过滤、冷却结晶，得皂素产品。实施例四薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法取新鲜黄姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎机破碎，经胶体磨加水适量磨浆到80 目，测含糖量25%，加入其它辅料使达到母液糖12%，尿素1%，豆饼粉5%，磷酸二氢钾 0. 1%，玉米浆0. 1%，氯化钠0.8%，无菌接种酵母菌种子，接种量20%，于361，无菌环境 下，通气搅拌培养48小时，至发酵液无淀粉反应，水中糖浓度低于0. 5%，得发酵料，将发酵 料压滤，分别得滤液跟滤渣。滤渣以酒精或丙酮提取，提取残渣并入滤液干燥得生物蛋白 饲料。提取液回收溶液至净，加入浓硫酸到2N浓度，按常规方式加压水解，放入带有筛网 和搅拌的压滤清洗器中压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH7，过滤，滤液投入压滤 清洗器中搅拌洗涤滤渣脱酸，压滤，滤液加入中和器，加入碳酸钙调节到PH7，过滤，滤液投 入压滤清洗器中搅拌洗涤滤渣脱酸，如此循环到压滤清洗器出液PH6. 5，压缩空气压干，得 到滤液，测定含糖量18%，作为种子培养基糖液，按下列处方调配培养基母液糖8%，尿素 0.6%,豆饼粉5 %，磷酸二氢钾0.1%，高压湿热灭菌后，无菌环境下接种酵母菌，接种量 5%，于25°C，无菌环境下通气搅拌培养45小时，至含糖量低于0. 5%止，接种下批发酵。再 于压滤清洗器中加入水适量，搅拌洗涤滤渣，压滤，滤液用于下批磨 浆，滤渣干燥后，用120# 汽油热溶、过滤、冷却结晶，得皂素产品。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其特征在于其包括以下步骤(1)黄姜或穿地龙按常规方式粉碎磨浆，利用硫酸水解，过滤后的滤液经脱酸获得高浓度糖液，用于接种酵母发酵；(2)过滤后的滤渣经洗涤脱糖得高浓度糖液用于发酵，而得到的低浓度糖液套用下批粉碎磨浆；(3)滤渣经洗涤脱糖所得固形物用于皂素提取；(4)提取后的纤维渣并入发酵液直接喷雾干燥，获得生物蛋白饲料；或者包括以下步骤(1)黄姜或穿地龙按常规方式粉碎磨浆，无菌接种酵母发酵至发酵液无淀粉反应，水中糖浓度低于0.5％，得发酵料；(2)将发酵料压滤，滤渣以酒精或丙酮提取，残渣并入滤液干燥得生物蛋白饲料；(3)提取液回收溶剂至净，以硫酸水解，水解料经脱酸获得糖液用于发酵种子培养，固形物用于皂素提取。
2.按照权利要求1所述薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其特征在于所述 的脱酸是利用Ca2+或Ba2+与SO/—成盐沉降，滤渣体外脱酸循环洗涤方式在滤渣达到脱酸目 的的同时获得高浓度糖液，用于接种酵母发酵。
3.按照权利要求1所述薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其特征在于所述 的洗涤脱糖采用少量多次的方式分别获得高浓度糖液和低浓度糖液。
4.按照权利要求1所述薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其特征在于发酵 菌种为经诱变选育、复壮获得的酵母菌，发酵条件为禾中子罐培养基成份(W/ν):母液糖5% 8%，尿素0.2% 1%，豆饼粉3% 5%，磷酸二氢 钾 0. 01% 0. 1% ；接种量0. 5 5%，温度25 45°C，环境无菌空气，培养时间搅拌培养5 50小时；发酵罐培养基成分(W/ν)母液糖8% 15%，尿素0.2% 1%，豆饼粉3% 5%，磷酸二氢 钾0.01% 0. 1%，玉米浆0.01% 1%，氯化钠0. 01% 0. 8% ；接种量5 30%，温度25 55°C，环境无菌空气，培养时间搅拌培养5 120小时。
5.按照权利要求4所述薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其特征在于所述 的母糖液为该方法中所述的高浓度糖液和原植物粉碎磨浆后的浆料中的一种，糖浓度计量 以葡萄糖含量为准。
全文摘要
本发明公开了薯蓣皂素联产生物蛋白饲料的洁净生产方法，其特征在于在薯蓣皂素生产过程中，充分利用原植物中的淀粉与纤维素成分，用酵母发酵联产生物蛋白饲料，同时达到洁净生产薯蓣皂素的目的。该种工艺方法的优点在于资源综合利用、生产环境无害化、降低生产成本，其具有很好的经济效益和社会效益。
文档编号A23K1/14GK101816372SQ20101017363
公开日2010年9月1日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者刘强, 庄大伟, 张蕾, 陈刚 申请人:湘西自治州奥瑞克医药化工有限责任公司