专利名称：复合酶制剂及在薯蓣皂素生产中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及植物皂甙的提取，具体地说是一种复合酶制剂及在薯蓣皂素生产中的 应用。
背景技术：
盾叶薯蓣，又称黄姜，为多年生草质藤本植物，干盾叶薯蓣中含植物纤维33%—40 %，淀粉45%—55 %，水溶物质9%—13 %，皂素含量2%—5 %。其块茎有较高的药用和化工 价值，经过加工可提取皂素、双稀等医药、化工用品，目前可以合成氢化可的松、强的松、地 塞米松等上百种留体激素类药物。是激素类药物必不可少的成份，被喻为“激素之母”，并广 泛应用于化妆、保健、避孕镇痛、麻醉等类药物，是一种市场需求较为稳定的药材。我国生产 的皂素占全世界的60 %，居世界第一。目前生产工艺主要是自然发酵法，即将新鲜的薯蓣 或干薯蓣经水洗一粉碎一自然发酵一酸解一洗涤一干燥一皂素水解物一萃取一结晶一 产品包装。在该传统工艺中需使用2mol/L — 2. 5mol/L的盐酸溶液，在130°C条件下，对80% 以上的固型物进行酸水解，生产1吨皂素需耗50吨薯蓣干药材，耗盐酸19吨，产生废酸12 吨(酸0. 13N以上，含有机物2. 8%)，高浓度有机废水1500吨以上，其COD高达130000mg/L， BOD高达8000mg/L，pHl. 0-2.0。薯蓣中的有效成分利用率低，成本高，对环境污染大。多年 来人们提出了多种皂素清洁提取法，攻克的重点是产生污物最多的得到皂素水解物之前工 段。但由于技术不成熟未能从根本上解决污染问题或缺乏经济可行性等种种原因始终未能 投入到工业化生产中。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合酶制剂及在薯蓣皂素生产中的应用。本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种复合酶制剂，它包括二套复 合酶制剂，I型复合酶制剂包括碱性果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素酶、单宁酶，每 克I型复合酶制剂中，碱性果胶酶的酶活力为3000IU/g，纤维素酶的酶活力为180IU/g，木 聚糖酶的酶活力为6000IU/g，半纤维素酶的酶活力为1500IU/g，单宁酶的酶活力为80IU/ g ； II型复合酶制剂包括葡糖化酶、3 "葡萄糖苷酶，每克II型复合酶制剂中，葡糖化酶的酶 活力为150IU/g，葡萄糖苷酶的酶活力为120IU/g。一种上述复合酶制剂在薯蓣皂素生产中的应用，它包括下列步骤
⑴原料的预处理；洗去薯蓣表面的泥沙和其它杂质，将鲜薯蓣粉碎成浆，或将干薯蓣粉 碎至40目；
⑵复合酶制剂配制I型复合酶制剂包括碱性果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素 酶、单宁酶，每克I型复合酶制剂中，碱性果胶酶的酶活力为3000IU/g，纤维素酶的酶活力 为180IU/g，木聚糖酶的酶活力为6000IU/g，半纤维素酶的酶活力为1500IU/g，单宁酶的酶 活力为80IU/g ； II型复合酶制剂包括葡糖化酶、0 -葡萄糖苷酶，每克II型复合酶制剂中， 葡糖化酶的酶活力为150IU/g，葡萄糖苷酶的酶活力为120IU/g;⑶一次水解调整固液比为1 :3-6，pH值为6. 0-8. 5，以薯蓣干重计，加入I型复合酶制 剂 0. 6 % -1 %，在 40°C -50°C温度下水解 10h-14h ；
⑷二次水解将经步骤⑶得到的料液调PH为5. 5-6. 0，以薯蓣干重计，加入II型复合酶 制剂 0. 1 % -1 %，在 60°C _70°C温度下水解 1. 5h-2h ；
(5)将经步骤⑷得到的料液经过滤，滤渣再用水洗，过滤使其固液分离，固形物经酸解、 水洗酸、压滤，烘干后得皂素水解物；然后按皂素提取常规工艺萃取、结晶得到皂素成品。本发明为将污染物——废糖液回收利用，在步骤(5)中，将滤液压滤水洗，滤液经降 压浓缩，当浓缩液中固型物达到40 % 45 %时，高温灭菌后包装。本发明为将污染物——废糖液回收利用，在步骤(5)中，将滤液压滤水洗，滤液经降 压浓缩，当浓缩液中固型物达到40 % 45 %时，喷雾干燥包装得粗糖粉。由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，采用本发明的复合酶制 剂生产薯蓣皂素，可促进黄姜有效成分的释放，提高收率，从本质上解决水解薯蓣皂苷所用 的酸，总用酸量比传统工艺降低70%以上，从而降低生产成本，同时可将污染物——废糖液 回收利用，有效解决了皂素生产中的水污染问题，污染物总量减少85%以上，减少皂素生产 企业40%的废水排放量。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1
一种复合酶制剂，它包括二套复合酶制剂，I型复合酶制剂包括碱性果胶酶、纤维 素酶、木聚糖酶、半纤维素酶、单宁酶，每克I型复合酶制剂中，碱性果胶酶的酶活力为 3000IU/g，纤维素酶的酶活力为180IU/g，木聚糖酶的酶活力为6000IU/g，半纤维素酶的酶 活力为1500IU/g，单宁酶的酶活力为80IU/g;II型复合酶制剂包括葡糖化酶、葡萄糖 苷酶，每克II型复合酶制剂中，葡糖化酶的酶活力为150IU/g，葡萄糖苷酶的酶活力为 120IU/g。本发明依据黄姜的组成成分，针对性的选择了二套复合酶制剂，I型复合酶制剂， 用于疏松发散薯蓣组织结构，使薯蓣组织中的淀粉，果胶，各类低聚糖充分游离出来，并将 皂甙充分暴露；再用II型复合酶制剂将淀粉、纤维二糖、半纤维素、果胶等水解成水溶性多 糖、果胶酸和葡萄糖，形成水溶性固型物含量较高的且较易进行固液分离的浆液，从而将不 含皂甙的浆液收集利用，将含有皂甙的固型物分离出来供酸解，减少酸解物总量，同时使皂 甙进一步脱离薯蓣组织结构，便于酸直接作用于皂甙上得到皂甙元，降低酸解用酸浓度。一种如上所述复合酶制剂在薯蓣皂素生产中的应用，它包括下列步骤
⑴原料的预处理；洗去薯蓣表面的泥沙和其它杂质，将鲜薯蓣粉碎成浆，或将干薯蓣粉 碎至40目；
⑵复合酶制剂配制I型复合酶制剂包括碱性果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素 酶、单宁酶，每克I型复合酶制剂中，碱性果胶酶的酶活力为3000IU/g，纤维素酶的酶活力 为180IU/g，木聚糖酶的酶活力为6000IU/g，半纤维素酶的酶活力为1500IU/g，单宁酶的酶 活力为80IU/g ； II型复合酶制剂包括葡糖化酶、0 -葡萄糖苷酶，每克II型复合酶制剂中， 葡糖化酶的酶活力为150IU/g，葡萄糖苷酶的酶活力为120IU/g;⑶一次水解调整固液比为1 :3-6 (本实施例为1 :3)，pH值为6. 0-8. 5 (本实施例为 6)，以薯蓣干重计，加入I型复合酶制剂0.6 % -1 % (本实施例为0.6 %)，在40°C -50°C (本实施例为45°C)温度下水解10h-14h (本实施例为10h)，其间间歇开启搅拌装置；
由于薯蓣中含有较高的单宁物质，该物质对酶有较强的抑制作用，该物质存在会使酶 的作用效率大幅度下降。因此，本发明在一次复合酶水解中，加入单宁酶将单宁水解，使其 丧失对酶的抑制能力，有利于其它各酶充分发挥作用。薯蓣中的主要组成物质为纤维素、半纤维素、淀粉和木聚糖等，它们相互是以粘贴 或镶嵌或共价键化学键形式结合的。碱性果胶酶的作用在于分解粘贴物质一果胶，使薯蓣 组织松散，组织中细胞离间，为其它崩溃细胞壁的纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶疏通进 入薯蓣组织的通道和细胞接触面，并利于薯蓣皂甙暴露。纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶 随碱性果胶酶疏通的通道快速进入薯蓣组织，并在细胞表面快速分解细胞壁上的相应物 质，使得细胞壁崩溃，从而释放出被细胞壁包裹的淀粉，皂甙，糖等物质。为后续酶继续水解 淀粉、糖创造条件，亦为酸水解皂甙生成皂甙元创造条件。⑷二次水解将经步骤⑶得到的料液调pH为5. 5-6. 0 (本实施例为6)，以薯蓣干 重计，加入II型复合酶制剂0. 1 % -1 % (本实施例为0. 1 %)，在60°C -70°C (本实施例为 60°C)温度下水解1. 5h-2h (本实施例为1. 5h)；
在二次复合酶水解中，本发明以接力方式连续酶解薯蓣组织与组织释放物。加入葡糖 化酶、3葡萄糖苷酶它能将由一次复合酶水解分解出的生淀粉、纤维二糖继续水解为葡萄 糖，使薯蓣酶解液分为不含皂甙的杂糖杂酸溶液和含皂甙的疏松固形物两部分。(5)将经步骤⑷得到的料液送过滤机过滤，滤渣再用水洗两遍，过滤使其固液分离， 固形物经酸解、水洗酸、压滤，烘干后得皂素水解物；然后按皂素提取常规工艺萃取、结晶得 到皂素成品。在传统工艺中，废糖液与废酸液混合在一起，废糖液含非水溶性糖，水洗量大，难 以回收利用。本发明为将污染物——废糖液回收利用，在步骤(5)中，将滤液压滤水洗，滤液 经降压浓缩，当浓缩液中固型物达到40 % 45 %时，高温灭菌后包装，可供发酵工业、饲料 工业、生物有机肥工业做原料使用。本发明采用酶解取代传统发酵法，使疏松薯蓣结构过程变的可控，酶解取代大部 分酸解，比传统工艺降低盐酸用量70 %以上，提高皂素水解物中的皂素收率14 % %以上； 且将原污染物——废糖液回收利用占薯蓣干重的40-45%的杂糖等，实现变废为宝，清洁生 产。本发明方法实用，效果显著，使污染物总量减少85%以上，减少皂素生产企业40%的废 水排放量，且皂素质量和产量均有提高，生产成本下降。实施例2:
在步骤⑶一次水解中，调整固液比为1 :6，pH值为6.0，以薯蓣干重计，加入I型复合酶 制剂1 %，在45°C温度下水解10h。在步骤⑷二次水解中，调pH为6. 0，以薯蓣干重计，加入II型复合酶制剂0. 5 %，在 65 °C温度下水解1. 5h。本发明为将污染物——废糖液回收利用，在步骤(5)中，将滤液压滤水洗，滤液经降 压浓缩，当浓缩液中固型物达到40 % 45 %时，喷雾干燥包装得粗糖粉，可供发酵工业、饲 料工业、生物有机肥工业做原料使用。
余同实施例1。
权利要求
一种复合酶制剂，其特征是它包括二套复合酶制剂，Ⅰ型复合酶制剂包括碱性果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素酶、单宁酶，每克Ⅰ型复合酶制剂中，碱性果胶酶的酶活力为3000IU/g，纤维素酶的酶活力为180IU/g，木聚糖酶的酶活力为6000IU/g，半纤维素酶的酶活力为1500IU/g，单宁酶的酶活力为80IU/g；Ⅱ型复合酶制剂包括葡糖化酶、β-葡萄糖苷酶，每克Ⅱ型复合酶制剂中，葡糖化酶的酶活力为150IU/g，β-葡萄糖苷酶的酶活力为120IU/g。
2.一种如权利要求1所述复合酶制剂在薯蓣皂素生产中的应用，其特征是它包括下列 步骤⑴原料的预处理；洗去薯蓣表面的泥沙和其它杂质，将鲜薯蓣粉碎成浆，或将干薯蓣粉 碎至40目；⑵复合酶制剂配制I型复合酶制剂包括碱性果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素 酶、单宁酶，每克I型复合酶制剂中，碱性果胶酶的酶活力为3000IU/g，纤维素酶的酶活力 为180IU/g，木聚糖酶的酶活力为6000IU/g，半纤维素酶的酶活力为1500IU/g，单宁酶的酶 活力为80IU/g ； II型复合酶制剂包括葡糖化酶、0 -葡萄糖苷酶，每克II型复合酶制剂中， 葡糖化酶的酶活力为150IU/g，葡萄糖苷酶的酶活力为120IU/g;⑶一次水解调整固液比为1 :3-6，pH值为6. 0-8. 5，以薯蓣干重计，加入I型复合酶制 剂 0. 6 % -1 %，在 40°C -50°C温度下水解 10h-14h ；⑷二次水解将经步骤⑶得到的料液调PH为5. 5-6. 0，以薯蓣干重计，加入II型复合酶 制剂 0. 1 % -1 %，在 60°C _70°C温度下水解 1. 5h-2h ；(5)将经步骤⑷得到的料液经过滤，滤渣再用水洗，过滤使其固液分离，固形物经酸解、 水洗酸、压滤，烘干后得皂素水解物；然后按皂素提取常规工艺萃取、结晶得到皂素成品。
3.根据权利要求2所述的复合酶制剂在薯蓣皂素生产中的应用，其特征是在步骤(5) 中，将滤液压滤水洗，滤液经降压浓缩，当浓缩液中固型物达到40 % 45 %时，高温灭菌后 包装。
4.根据权利要求2所述的复合酶制剂在薯蓣皂素生产中的应用，其特征是在步骤(5) 中，将滤液压滤水洗，滤液经降压浓缩，当浓缩液中固型物达到40 % 45 %时，喷雾干燥包 装得粗糖粉。
全文摘要
本发明公开了一种复合酶制剂，Ⅰ型复合酶制剂包括碱性果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素酶、单宁酶，Ⅱ型复合酶制剂包括葡糖化酶、β-葡萄糖苷酶，其在薯蓣皂素生产中的应用，它包括原料的预处理；用Ⅰ型复合酶制剂一次水解；用Ⅱ型复合酶制剂二次水解；再将料液过滤使其固液分离，固形物经酸解、水洗酸、压滤，烘干后得皂素水解物，然后按皂素提取常规工艺萃取、结晶得到皂素成品，本发明复合酶制剂生产薯蓣皂素，可促进黄姜有效成分的释放，提高收率，总用酸量比传统工艺降低70%以上，同时可将污染物——废糖液回收利用，有效解决了皂素生产中的水污染问题，污染物总量减少85%以上，减少皂素生产企业40％的废水排放量。
文档编号C12N9/16GK101857855SQ20101021745
公开日2010年10月13日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者李忠兴, 杨忠义, 白汉云 申请人:沅江浣溪沙酶技术有限公司