一种酵母发酵提取黄姜皂素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物生物发酵技术领域，涉及通过黄姜提取皂素的方法，更具体地说 是一种通过酵母发酵提取黄姜皂素的方法。 技术背景
[0002] 黄姜，学名盾叶薯蓣，是薯蓣科薯蓣属植物，为我国特有的野生植物资源。黄姜的 根状茎内含有丰富的薯蓣皂甙元，薯蓣皂甙元俗称薯蓣皂素。薯蓣皂素广泛存在于薯蓣属 植物中，其中，黄姜中皂素的含量是最高的。
[0003] 在我国，人们对黄姜的利用有着悠久的历史，可食用、可入药，是我国传统中药材。 黄姜中的皂素具有雌激素作用，可降低胆固醇、止咳、祛痰、脱敏、恢复病变组织以及刺激肝 素细胞与胆汁分泌，其结构经改造或修饰后，还被广泛用于留体抗炎药、留体避孕药的半合 成原料，如可的松、强的松、培地米松等数百种不同的留体激素类药物，且价格昂贵，有"药 物黄金"的美誉，是一种很有开发潜力的植物资源。
[0004]目前，我国进行皂素提取的工厂普遍采用Rothrok首创的直接酸水解法。操作方 法为： 1、 将黄姜(含水量为63%~70%)洗净粉碎后加入发酵罐中，蒸汽加热，间歇通入水蒸汽维 持温度在40°C，维持该温度发酵3~5天； 2、 将发酵后的黄姜移入水解釜中，加入约2倍量（占黄姜投入数量的2倍，V/W)的 10115%的盐酸溶液，密闭，升温至110°C，水解约8小时，过程中间歇放气。之后降温、静置、 抽滤； 3、 向滤渣中缓缓加入4%~5%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7,静置、抽滤，将所得水解 物在95 °C下干燥，得干燥水解物； 4、 将水解物投入提取器中，加入白汽油，搅拌升温，回流提取10h后降温，浓缩、蒸馏后 得固体蒸馏物，在95 °C下干燥得皂素粗品。
[0005] 5、将所得粗品投入石油醚中重结晶，石油醚用量为粗品重量的2~3倍（V/W)。搅拌 升温至回流，回流约2h。之后降温、静置、抽滤，在95°C下干燥得纯品。
[0006] 该反应式为：
此方法使用时间虽久远，但仍存在诸多问题： 1、以该方法提取皂素收率较低，产品折干产率仅为1. 5%，间接提高了生产成本。
[0007] 2、废水排放量巨大，空间占用率大，对生产设备的要求高。
[0008] 皂素生产中的废水主要来自于发酵：在蒸汽环境下，40°C下发酵3~5天，在此期 间会产生大量的冷凝水，占废水总量的50%以上。以原料投料量150吨记，产品约为0. 83 吨，废水排放量可达到700吨~800吨，其中，来自于发酵过程中的废水约有400吨。且污 水处理费用昂贵，处理设备要求高。这是目前皂素生产中面临的最主要、最严峻的问题。中 国专利公开的"一种从黄姜中提取皂素的方法（200310111641. 6 )，黄姜经水洗净、粉碎、发 酵和加酸水解后，离心分离固体物（水解物）和酸性水溶液，用一种有机溶剂萃取固体物， 皂素被萃入有机相中，经返萃取去除其它成分后，将有机溶剂蒸馏回收，重用，沉淀析出的 即为皂素，经烘干即得产品。该方提取皂素时不必先用大量水将酸性水解物洗至中性并烘 干，可以节约用水，但仍没有较好地解决提取率低，废水排放量大的问题。
【发明内容】
[0009] 为了克服现有皂素提取工艺中存在的问题，本发明目的是提供一种通过酵母发酵 提取黄姜皂素的方法，采用生物酶技术，提高产品的收率，在源头减少废水的排放量，大大 降低污水的处理费用，缩短生产周期，降低生产成本。
[0010] 为实现上述目的，本发明的实施方案为：一种酵母发酵提取黄姜皂素的方法，发酵 黄姜时所用到的酵母为面包酵母、食品酵母或药用酵母中的任意一种酵母。所述酵母的加 入量为黄姜重量的0. 5%~2. 5%，发酵温度20°C~40°C，发酵时间1~3天。
[0011] 工艺方法包括以下步骤： (1) 将黄姜洗净、粉碎，加入黄姜重量的〇. 5%~2. 5%的酵母，搅拌均匀，在20°C~40°C下 发酵1~3天； (2) 将发酵后的黄姜加入浓度为10%~15%的盐酸溶液，升温至100°C~110°C，水解 7. 8-8. 5小时，降温、静置、抽滤； (3) 向滤渣中缓缓加入氢氧化钠溶液，调节pH值为7,静置、抽滤，将所得水解物在95°C 下干燥，得干燥水解物； (4) 将水解物投入加入白汽油，搅拌升温，提取10h后降温，浓缩、蒸馏后得固体蒸馏 物，在95 °C下干燥得皂素粗品。
[0012] (5)将所得粗品投入石油醚中重结晶，搅拌升温至回流1. 5-2. 5h，降温、静置、抽 滤，在95°C下干燥得纯品。
[0013] 作为优化，步骤（2)中，黄姜和盐酸溶液的重量体积配比为1:2。
[0014] 作为优化，步骤（3)中，所述氢氧化钠溶液的浓度为4%~5%。
[0015] 作为优化，步骤（5)中，所述石油醚和皂素粗品的体积重量比为2~3:1 本发明的技术要点在于酵母的种类、用量以及发酵时间和温度，重点解决了皂素生产 周期长、产率低以及生产过程中废水排放量巨大等问题。与现有技术相比所具有的积极效 果在于： 1、产品收率明显提升，生产周期缩短：a.发酵是一个让植物组织破碎的过程，在发酵 时加入一定量的酵母，可以更快更完全的破解植物组织，使有效成分更快、更充分的暴露出 来。以同一批黄姜的生产结果进行比较，传统工艺中，150吨黄姜生产约0. 83吨的皂素；改 用新工艺后，150吨黄姜可生产约0.94吨皂素，收率由过去的1. 5%提升到1. 7左右％ ;b.在 发酵时加入酵母，可以使有效成分更快的暴露出来。过去发酵的时间是3~5天，甚至更长， 改用新工艺后发酵时间为1~3天，生产时的周期明显缩短。
[0016] 2、废水的排出量大大减少：以前采用蒸汽加热，在发酵过程中会引入大量的冷凝 水，占废水总量的50%以上。新工艺中，将黄姜清洗粉碎后加入酵母，于恒温设备中发酵，在 此过程中不会引入新的冷凝水。使污水的排放量大大减少。过去每批次产生的废水约为 700吨~800吨，改进后废水排出量为400吨~500吨。大大减少了污水的处理费用，降低了 生产成本。
【附图说明】
[0017] 图1为酵母发酵提取黄姜皂素的方法的流程示意图。
[0018]
【具体实施方式】： 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：下述各实施例仅用于说明本发明而并非 对本发明的限制。本发明所用试剂及反应设备均为市售产品。
[0019] 实施例1 : 黄姜皂素的提取，具体方法和步骤如下： 1、发酵：将150g(含水量约为63%)黄姜洗净、粉碎，加入面包酵母0. 75g，搅拌均匀，密 封，在40°C下发酵3天。
[0020] 2、酸解：将发酵后的黄姜移入水解釜中，加入10%的盐酸溶液300ml，密闭，升温至 110°C，水解约8小时，过程中间歇放气，之后降温、静置、抽滤； 3、 向滤渣中缓缓加入4%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7,静置、抽滤，将所得水解物在 95 °C下干燥，得干燥水解物； 4、 将水解物投入提取器中，加入白汽油，搅拌升温，回流提取10h后降温，浓缩、蒸馏后 得固体蒸馏物，在95 °C下干燥得皂素粗品。
[0021] 5、将所得粗品投入石油醚中