专利名称：生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法。属于由薯蓣植物提取薯蓣皂素的技术。
背景技术：
薯蓣科(Dioscorea)是单子叶植物，约10属650种，广泛分布于全球热带和温带。薯蓣植物是一类极其重要的经济作物，其中多数类的块茎可作为食用、药用和工业原料。30多种药用薯蓣体内含有薯蓣皂素(diosgenin)。我国仅有薯蓣属，约50种，其中均含有薯蓣皂素，约占全世界含有薯蓣皂素植物的50％以上。薯蓣皂素是合成甾体类药物的重要的起始原料，由它经裂解、氧化的产物再经消除反应后生成的醋酸孕甾双烯醇酮产物是制备甾体类药物的重要的医药中间体，由它可得到数千种甾体类药物，因此薯蓣皂素被医药界称为“药用黄金”。
我国从1958年开始对野生薯蓣资源进行普查，80年代后期开始大量生产薯蓣皂素。到目前为止，我国生产皂素的厂家已有50多家，年产量达500吨，出口量居世界第二。由于甾体类药物消耗量巨大，市场广阔，效益颇丰，作为原料的薯蓣皂素的需求量也日益增加。因此加强对新薯蓣资源的人工栽培和薯蓣皂素成分的最大限度的提取分离技术的研究是摆在各国科学工作者面前的重要课题。
目前用于生产薯蓣皂素的植物主要有盾叶薯蓣(Dioscoreazingiberensis Wight)、穿龙薯蓣(Dioscorea nipponica Makino)、黄山药(Dioscorea panthaica Prain et Burk)和柴黄姜(Dioscorea nipponica Makinosubsp rosthomii(Prain et Burk)Ting)等，但是用的最多的是盾叶薯蓣和穿龙薯蓣，它们分别含有薯蓣皂素是2.5％和1.5％。目前国内用于提取薯蓣皂素的方法主要是采用直接酸水解后再用有机溶剂萃取的方法。由于水解的不彻底性，该方法只能提取植物中约50％的皂素成分，不仅薯蓣皂素的提取率偏低，而且能源消耗高，污染物的排放量大，最终提高了皂素的生产成本，经济效益很难近一步提高。因此最大限度地提取植物中皂素的量是目前急需解决的问题。资料研究表明，生物酶对薯蓣属植物的作用可以促使薯蓣皂苷向薯蓣皂苷元的转化，从而可以提高薯蓣皂素(薯蓣皂苷元)的提取量。鉴于此理论，国外已有在水解前预先进行自然发酵的提取方法来提高薯蓣皂素的提取收率的研究。但是由于植物体内生物酶的种类有限，使得该技术的发展受到极大的制约。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用生物酶催化协同浸取提取薯蓣植物中的薯蓣皂素的方法。该方法具有薯蓣皂素提取率高和生产成本低的特点。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。以包括盾叶薯蓣、穿龙薯蓣、黄山药和柴黄姜为原料，经过包括粉碎、生物酶催化、酸水解、洗涤、干燥、浸取和结晶的过程提取薯蓣皂素的工艺方法，其特征在于生物酶催化是在含有3％～12％的内酶和外酶的水溶液中于25～60℃下进行24～72h；采用浓度为1～5mol/L的酸溶液并按1g原料加2～6mL的酸溶液，于18～30℃进行酸水解1～6h；洗涤采用2％～5％的碱式盐水溶液洗至中性；浸取采用非极性溶剂并按固液体积比为1∶40～60的溶剂量回流4～8h。
上述的内酶为纤维素酶、蛋白质酶；外酶为苦杏仁酶、粗橙皮苷酶和果胶酶。
上述的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸和磷酸的水溶液。
上述的碱式盐水溶液为碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸氢钠和磷酸氢钾的水溶液。
上述的非极性溶剂为正己烷、石油醚、汽油、丁烷、正戊烷和环己烷。
本发明的优点在于生物酶催化与浸取过程的协同的作用，有利于薯蓣属植物中的薯蓣皂苷转化为薯蓣皂苷元，从而提高了薯蓣皂素提取率，增加了产量，并且生产工艺过程简单，废物排放低，生产成本低。
具体实施例方式
实施例一将50g穿地龙粉碎成40～50目置于生物发酵罐中，加定量的水在温度30～40℃下通过内酶处置48h实现酶催化；过滤后置于定量的3mol/L的盐酸中，并于25℃进行酸水解5h；水解后的穿地龙粉体再用3％的Na2CO3水溶液洗涤至中性，而后于50～60℃干燥；将干燥后的水解物用3000mL的120号汽油在提取罐中回流6h，然后用减压蒸发器回收汽油并将产物结晶，最后在80～100℃真空干燥箱中干燥得皂素0.562g，产率可达70％以上。产品经红外光谱测定，结果与文献相吻合(IR(KBr)νcm-11237，1049，980，918，898，864)；熔点为198℃；元素分析结果为C77.96％，H10.11％与计算值(78.21％和10.21％)一致。
实施例二将100g穿地龙粉碎成20～30目置于生物发酵罐中，加入5g苦杏仁酶，并使酶催化温度为30～40℃，同时加入定量的水处置24h；过滤后置于400mL的3mol/L的硫酸中，并于30℃进行酸水解5h；然后用3％的磷酸氢钠水溶液将水解物洗涤至中性，而后于50～60℃干燥；将干燥后的穿地龙粉体用400mL的环己烷在提取罐中回流6h，然后用减压蒸发器回收环己烷并将产物结晶，最后在80～100℃真空干燥箱中干燥后得皂素1.35g，产率可达90％以上。产品经红外光谱测定，结果与文献相吻合(IR(KBr)νcm-11238，1050，978，919，897，865)；熔点为197℃；元素分析结果为C78.12％，H10.15％与计算值(78.21％和10.21％)一致。
实施例三将50g盾叶薯蓣(黄姜)粉碎成20～30目置于生物发酵罐中，加入4g果胶酶，并使酶催化温度为50℃，同时加入定量的水处置48h；过滤后置于300mL的3mol/L的硝酸中，并于25℃进行酸水解5h；然后用3％的磷酸钠水溶液将盾叶薯蓣粉体洗涤至中性，而后于50～60℃干燥；将干燥后的水解物用2500mL的正戊烷在提取罐中回流8h，然后用减压蒸发器回收戊烷并将产物结晶，最后在80～100℃真空干燥箱中干燥得皂素1.2g，产率可达95％以上。产品经红外光谱测定，结果与文献相吻合(IR(KBr)νcm-11236，1048，975，917，899，863)；熔点为197℃；元素分析结果为C79％，H10.01％与计算值(78.21％和10.21％)一致。
权利要求
1.一种生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法，该方法以包括盾叶薯蓣、穿龙薯蓣、黄山药和柴黄姜为原料，经过包括粉碎、生物酶催化、酸水解、洗涤、干燥、浸取和结晶的过程，其特征在于生物酶催化是在含有3％～12％的内酶和外酶的水溶液中于25～60℃下进行24～72h；采用浓度为1～5mol/L的酸溶液并按1g原料加2～6mL的酸溶液，于18～30℃进行酸水解1～6h；洗涤采用2％～5％的碱式盐水溶液洗至中性；浸取采用非极性溶剂并按固液体积比为1∶40～60的溶剂量回流4～8h。
2.按权利要求1所述的生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法，其特征在于内酶为纤维素酶、蛋白质酶；外酶为苦杏仁酶、粗橙皮苷酶和果胶酶。
3.按权利要求1所述的生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法，其特征在于酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸和磷酸的水溶液。
4.按权利要求1所述的生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法，其特征在于碱式盐水溶液为碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸氢钠和磷酸氢钾的水溶液。
5.按权利要求1所述的生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法，其特征在于非极性溶剂为正己烷、石油醚、汽油、丁烷、正戊烷和环己烷。
全文摘要
本发明公开了一种利用生物酶催化协同浸取提取薯蓣皂素的方法，属于由薯蓣植物提取薯蓣皂素的技术。该方法以包括盾叶薯蓣、穿龙薯蓣、黄山药和柴黄姜为原料，经过包括粉碎、生物酶催化、酸水解、洗涤、干燥、浸取和结晶的过程。其特征在于生物酶催化是在含有3％～12％的内酶和外酶的水溶液中于25～60℃下进行；酸水解采用浓度为1～5mol/L的酸溶液于18～30℃进行；洗涤采用2％～5％的碱式盐水溶液洗至中性；浸取采用非极性溶剂并按固液体积比为1∶40～60的溶剂量进行回流。本发明的优点在于提高了薯蓣皂素的提取率，增加了产量，并且生产工艺过程简单，废物排放低，生产成本低。
文档编号C12P33/00GK1441059SQ0310531
公开日2003年9月10日 申请日期2003年2月24日 优先权日2003年2月24日
发明者张裕卿, 王榕树, 张裕霞 申请人:天津大学