杜仲叶或杜仲树皮综合利用的方法与流程

本发明属于杜仲加工技术领域，具体涉及一种对杜仲叶或杜仲树皮综合利用的方法。

背景技术：

cn104292352a公开了一种杜仲精粉、杜仲多糖及杜仲胶联产提取分离方法，包括前处理步骤、提取步骤、管膜过滤步骤和成品制备步骤，所述的成品制备步骤包括杜仲精粉制备、杜仲水提多糖制备、杜仲碱提多糖制备和杜仲胶的制备；该发明的杜仲精粉、杜仲多糖及杜仲胶联产提取分离方法，有效实现杜仲生物质资源的综合开发利用，降低杜仲开发过程中的成本，拓展了杜仲高值化利用的途径；提取杜仲精粉和多糖后的提取物残渣，经过酶水解提取杜仲胶，大大降低了杜仲胶的提取成本，工艺步骤少，设备简单，操作方便，提取分离时间短，有利于杜仲胶的工业化生产，保持了胶体的生物特性、物理性能和物理状态，保持原有的分子结构和聚合度。

cn104292352a现有的缺点需要通过碱提取，存在严重污染环境的可能。而且杜仲多糖提取后不利于杜仲精粉中药效的发挥。现有的方法不能彻底打开植物组织的细胞壁，提取的粗胶中杜仲胶含量低，利用价值差。除此之外，现有的工艺往往是单一的提取杜仲胶或单一的获取杜仲精粉，且碱提取的碱液对种药物成分有显著降解，致使精粉的保健药效作用大打折扣，不能实现杜仲叶或杜仲树皮的综合开发利用。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种对杜仲叶或杜仲树皮综合利用的生产工艺。

本发明中采用生物酶法对杜仲叶或杜仲树皮酶解，获得的酶解液用于制备杜仲精粉、肥料和饲料，获得的固体残渣再经过进一步的酶解纯化制备杜仲粗胶，即通过一套完整的工艺来同时获取杜仲粗胶、杜仲精粉、饲料、肥料，实现对杜仲叶或杜仲树皮的综合利用。

本发明最大的特点是，原料杜仲叶或杜仲树皮与所采用的各种生物酶的酶解反应均在同一个酶解反应旋转罐中进行，包括后续的对于固体残渣的纯化酶解，也都在同个酶解反应旋转罐中进行。

采用sukaproac酶、果胶酶和纤维素酶依次分步酶解杜仲叶或杜仲树皮，获得酶解液和含胶固体残渣。

杜仲叶或杜仲树皮综合利用的方法，具体步骤如下：

(1)以杜仲叶或杜仲树皮为原料，依次采用sukaproac酶、果胶酶、纤维素酶参与酶解反应，获得酶解液和固体残渣；

(2)酶解液经过离心分离、膜过滤、浓缩、醇沉分离纯化、经环糊精包接且干燥，得杜种精粉；

离心分离所得粗渣用作肥料或用于生产肥料；

醇沉分离纯化步骤中所得沉淀应用于饲料或用于生产饲料；

(3)固体残渣经过sukaproac酶、碱性纤维素酶、au-pe89酶酶解纯化处理，获得杜仲粗胶。

离心分离包括一次离心分离和二次离心分离，两次离心分离所获得的沉淀均用作肥料或用于生产肥料。

酶解液为采用sukaproac酶酶解原料后获得的酶解液ⅰ；

或酶解液为：采用sukaproac酶酶解原料后，将获得的固体残渣再利用果胶酶酶解之后获得的酶解液ⅱ；

或酶解液为：采用sukaproac酶酶解原料后，所获固体残渣再由果胶酶酶解获得第二次固体残渣，再采用纤维素酶酶解第二次固体残渣，得到酶解液ⅲ；

或酶解液为：上述的酶解液ⅰ、酶解液ⅱ、酶解液ⅲ中的至少两种所组成的混合酶解液用于制备杜仲精粉。

对原料的酶解中，sukaproac酶、果胶酶和中性纤维素酶的用量分别占原料重量的3～6％、4-6％、2～4％；对固体残渣的纯化酶解中，sukaproac酶、碱性纤维素酶、au-pe89酶分别占原料总重的0.4-1.5％、0.5-2％、0.5-2％。

用于制备杜仲精粉的混合酶解液采用离心分离的方式连续除渣所得粗滤液，再采用膜精滤的方法以pp膜过滤所得的粗滤液，获得清澈透亮深黄色精滤液。精滤液在真空条件下于60℃左右浓缩，蒸馏水分回收率90％，得浓缩浸膏。

醇沉采用的为体积浓度95％的乙醇(食用乙醇)与浓缩浸膏，混合成最终酒精浓度为75％～80％的溶液，沉淀16h，得上层含药物成分酒精溶液，和下层粘稠沉淀。

酒精溶液中的药物成分采用β-环糊精包接，包接温度50～60℃，包接时间1～3h；包接比例为：浸膏:环糊精＝2:8；干燥温度：50～90℃；时间：8～12h，使物料含水量：<10％。

本发明的构思是，杜仲叶或杜仲树皮中含有大量的杜仲活性药物成分以及大量的杜仲胶，发明人在生物酶降解杜仲植物组织生产过程中，得到含杜仲天然药物的酶解液，和不降解的含杜仲胶残存固体物。酶解液经过粗滤(离心分离获得的粗滤液)、精滤(膜过滤获得精滤液)得含杜仲药物成分的清液，再经低温真空浓缩，酒精消毒、沉淀去除无药效成分，含药酒精浸膏与β-环糊精混合，包合药物成分形成含药微囊粉，再经减压低温干燥制成杜仲精粉。粗滤过程中分离的固体植物碎屑用作林间腐殖生物肥；酒精消毒得到的沉淀与精饲料混合干燥生产杜仲无抗饲料粉。而酶解反应旋转罐中保留的残渣中含有大量杜仲胶，经过进一步的二次纯化酶酶解分解夹杂其中的残存植物碎屑，得到较高含量的杜仲粗胶。

杜仲胶是一种橡塑二重性性质优异的生物基高分子新材料---硬橡胶，其用途广泛，性能优良，可用于制备绿色轮胎、航空轮胎、舰艇涂料、潜艇消音瓦、海底电缆等；而且本发明人还发现，在生产杜仲精粉时，得到上品保健粉，和杜仲饲料粉；粗滤分离的植物碎屑可用作肥料，而且杜仲饲料喂养的家禽或家畜抗病能力强，且其肉质鲜美，是一种不含抗生素且具抗菌消炎作用的无抗饲料，提高了肉类食品的安全性；所得的不含化学试剂的植物碎屑肥料具有是一种天然的植物腐质肥，维护了林地绿色生态环境，有利于作物的生长、提高作物的抗病害能力、和生态的绿色循环。

cn104292352a背景技术中披露的联产提取杜仲精粉、杜仲多糖及杜仲胶的方法，主要是在杜仲水提多糖制备过程中分离出的滤液经过滤脱色和浓缩干燥步骤制得杜仲精粉；管膜过滤获得的滤渣中加入复合酶水解后，利用高压清洗设备冲洗木质素残渣，得到杜仲粗胶。

本发明与上述的方法最大的不同在于：

(1)本发明将提取杜仲粗胶、杜仲精粉及获得家畜饲料和林地肥料，均在同一个工艺路线中实现了，对于杜仲叶及杜仲树皮原料的进行了充分的资源化和增值化的综合利用；

(2)本发明采用了特定的生物酶以特定的工艺进行酶解，获得了含有杜仲活性药效成分的酶解液以及含有大量杜仲胶的固体残渣；对于较难降解的杜仲叶或杜仲树皮，本发明利用sukaproac酶、果胶酶和中性纤维素酶依次泥化、瓦解、破坏植物组织结构和细胞壁，使其便于提取杜仲胶，也便于后续的含杜仲活性药物成分的精粉的制备；

且本发明中所采用的生物酶，作用条件温和，作用时间短，提取效率高，能够降解90％左右的植物组织；

(3)对于杜仲精粉的制取，采用了二次离心除渣、膜过滤、浓缩、醇沉的工艺，

相对于现有技术中对酶解液直接醇沉的工艺，本发明中杜仲精粉的提取率及含量更高；

(4)本发明所获得的杜种饲料及杜仲肥料，对于改善目前养殖业的饲料组分，以及改善土质，起到了显著的功效。

附图说明

图1为本发明中的工艺流程图；

图2为实施例1中获得的杜仲胶的实物图；

图3为实施例2中获得的杜仲胶的实物图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

本发明中所用到的原料及实验试剂，购自以下的厂家：

sukaproac酶：夏盛生物科技有限公司提供；

果胶酶：夏盛生物科技；

中性纤维素酶：金源生物化工；

碱性纤维素酶：滨森荞生物科技；

au-pe89酶：金源生物化工；

na2hpo4：食用纯；连云港东泰食品配料有限公司；

柠檬酸：食用级纯；潍坊英轩实业有限公司；

酶解反应旋转罐：市售；

实施例1

(1)以非落地的杜仲叶为原料，去泥沙及杂物；

(2)将na2hpo4、柠檬酸制成ph为3.0左右的缓冲溶液ⅰ，缓冲溶液ⅰ的质量浓度约为1.3％；

取占原料杜仲叶重量的4％的sukaproac酶溶于缓冲溶液ⅰ中，得混合溶液酶液ⅰ(sukaproac酶的酶活为90u/ml；)；原料杜仲叶与酶液ⅰ的重量比为：1∶3；

将原料杜仲叶与酶液ⅰ加入到酶解反应旋转罐中于50℃酶解10h，得酶解液ⅰ；

分离出酶解液ⅰ，含胶的固体残渣ⅰ仍保留于酶解反应旋转罐中，备用；排放出的酶解液ⅰ进入制备杜仲精粉的工序；

(3)将na2hpo4和柠檬酸配制成的ph3.8左右的缓冲溶液ⅱ；缓冲溶液ⅱ的质量浓度约为1.6％；

取占原料杜仲叶重量的4.5％的果胶酶，溶于缓冲溶液ⅱ中，得酶液ⅱ；果胶酶的酶活为75u/ml；原料与酶液ⅱ的重量比为1∶3；

将固体残渣ⅰ与酶液ⅱ在酶解旋转反应罐中于45℃下酶解9h，得酶解液ⅱ和固体残渣ⅱ；

分离出所得的酶解液ⅱ，罐体中保留固体残渣ⅱ；排放出的酶解液ⅱ进入制备杜仲精粉的工序；

(4)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph＝3.7的缓冲溶液ⅲ；缓冲溶液ⅲ的质量浓度为2.2％；

取占原料杜仲叶重量的3％的中性纤维素酶，溶于缓冲溶液ⅲ中，得酶液ⅲ；中性纤维素酶的酶活为120u/ml；原料与酶液ⅲ的重量比为1∶2；

将酶液ⅲ与固体残渣ⅱ在旋转酶解反应旋转罐中混合，于55℃酶解12小时，得酶解液ⅲ和固体残渣ⅲ，分离出酶解液ⅲ，固体残渣ⅲ仍保留于罐体中；排放出的酶解液ⅲ进入制备杜仲精粉的工序；

(5)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph为3.0的缓冲液；在缓冲液中加入占杜仲叶重量0.8％的sukaproac酶，得酶液ⅳ，sukaproac酶的酶活为80u/ml，原料与酶液ⅳ的重量比为1∶3；将酶液ⅳ与固体残渣ⅲ混合，于旋转酶解反应旋转罐中在50℃下混合酶解20小时；得酶解液ⅳ和固体残渣ⅳ，排放出酶解液ⅳ，并用清水洗涤保留在罐体中的高含胶量固体残渣ⅳ；

(6)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph为6.2左右的缓冲液，在缓冲液中加入占杜仲叶重量1.5％的碱性纤维素酶，碱性纤维素酶的酶活为150u/ml，得酶液ⅴ，原料与酶液ⅴ的重量比为1∶3；然后将步骤(5)经过洗涤的固体残渣ⅳ与酶液ⅴ置于酶解反应旋转罐中旋转混合，于55℃下酶解30h；获得酶解液ⅴ和固体残渣ⅴ，排放出酶解液ⅴ，并用清水洗涤保留在罐体中的高含胶量固体残渣ⅴ；

(7)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph为6.8的缓冲液，在缓冲液中加入占杜仲叶重量1.0％的au-pe89酶，au-pe89酶的酶活为400u/ml，得酶液ⅵ，原料与酶液ⅵ的重量比为1∶2；将酶液ⅵ与保留于酶解罐中的固体残渣ⅴ旋转混合，在酶解反应旋转罐中于55℃下酶解36h；分离出酶解液，保留固体残渣于罐体中；采用清水洗涤，收集杜仲胶，于离心机上离心干燥，得杜仲粗胶；

(8)取步骤(2)、(3)、(4)中的酶解液ⅰ、酶解液ⅱ和酶解液ⅲ合并后，离心分离，该步骤包括一次离心分离和二次离心分离；

一次离心分离的条件是：采用卧螺离心机，转鼓转速1000r/h，螺旋差转速：10-25r/h，最大分离因数：3000；

二次离心分离的条件是：采用管式离心机离心，转速16300r/min，分离因数：15620；将两次离心所得的沉淀直接用作肥料，或者是添加在肥料中；

过滤时，pp膜过滤的条件是：温度≤35℃，ph值：3-11，膜后压力：p<0.2mpa，截留分子量：25万道尔顿；

将所得的上清液浓缩，浓缩至原酶解液体积的10％，浓缩的温度小于或等于60℃，浓缩时的真空度为-0.08mpa～0.09mpa；

在浓缩后的浸膏中加入体积浓度为95％的食用乙醇，混合成最终酒精浓度为75％乙醇溶液，醇沉分离15小时左右；醇沉分离所得的沉淀直接与精饲料混合成杜仲饲料；或将其烘干后添加在饲料中；

对所得的含杜仲药物的乙醇溶液浸膏与环糊精在液相中包接；采用β-环糊精搅拌包接，包接温度50℃，包接时间2h；包接比例为：浸膏:环糊精＝2:8；干燥温度：50～90℃；时间：8～12h，使物料含水量：<10％；(以下实施例中包接均同此条件，不再赘述)

杜仲精粉中药性成分的提取率、含量是主要的参数，其中提取率按照以下计算方法：

含量的计算方法：

根据上述的公式计算，实施例1中，杜仲药物成分的提取率为85.9％，精粉中的含量为25.1％。

经检测，所得的杜仲叶粗胶中含胶量约为98.2％。

检测方法如下：

重量法：天平上准确称取60℃干燥4h恒重酶解杜仲胶5.000克，小心包裹于60℃恒重已知质量的定性滤纸中，棉线捆扎成筒形，于烘箱中60℃烘至恒重，得原纸包样品质量，置于500ml索氏提取器的提取管中，筒形滤纸包不高于虹吸管口，提取瓶中加入300ml环己烷溶剂，加热至80℃，回流提取8～10h，小心取出样品纸包，于烘箱中60℃烘至恒重，得抽提纸包样品质量。

原纸包样品质量－抽提纸包样品质量＝杜仲胶质量，

(杜仲胶质量)÷(原纸包样品质量－滤纸质量)×100％＝杜仲胶含量％。

以下的实施例如无特殊说明，均由此方法来检测。

实施例2

(1)以杜仲树皮为原料，除去树皮表面的粗皮，保留内层干净含胶韧皮；

(2)将na2hpo4、柠檬酸制成ph为3.0左右的缓冲溶液ⅰ，缓冲溶液ⅰ的质量浓度约为1.3％；

取占原料杜仲树皮重量的3.5％的sukaproac酶(sukaproac酶的酶活为500u/ml；)溶于缓冲溶液ⅰ中，得混合溶液酶液ⅰ；原料杜仲树皮与酶液ⅰ的重量比为：1∶3；

将原料杜仲树皮与酶液ⅰ加入到酶解反应旋转罐中于50℃酶解10h，得酶解液ⅰ；

分离出酶解液ⅰ，含胶的固体残渣ⅰ仍保留于酶解反应旋转罐中，备用；排放出的酶解液ⅰ进入制备杜仲精粉的工序；

(3)将na2hpo4和柠檬酸配制成的ph3.8左右的缓冲溶液ⅱ；缓冲溶液ⅱ的质量浓度约为1.6％；

取占原料杜仲树皮重量的3.5％的果胶酶，溶于缓冲溶液ⅱ中，得酶液ⅱ；果胶酶的酶活为75u/ml；原料与酶液ⅱ的重量比为1∶3；

将固体残渣ⅰ与酶液ⅱ在酶解旋转反应罐中于45℃下酶解9h，得酶解液ⅱ和固体残渣ⅱ；

分离出所得的酶解液ⅱ，罐体中保留固体残渣ⅱ；排放出的酶解液ⅱ进入制备杜仲精粉的工序；

(4)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph＝3.7的缓冲溶液ⅲ；缓冲溶液ⅲ的质量浓度为2.2％；

取占原料杜仲树皮重量的4％的中性纤维素酶，溶于缓冲溶液ⅲ中，得酶液ⅲ；原料与酶液ⅲ的重量比为1∶3；中性纤维素酶的酶活为120u/ml；

将酶液ⅲ与固体残渣ⅱ在旋转酶解反应旋转罐中混合，于55℃酶解12小时，得酶解液ⅲ和固体残渣ⅲ，分离出酶解液ⅲ，固体残渣ⅲ仍保留于罐体中；排放出的酶解液ⅲ进入制备杜仲精粉的工序；

(5)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph为3.0的缓冲液；在缓冲液中加入占杜仲树皮重量0.8％的sukaproac酶，sukaproac酶的酶活为800u/ml，原料与酶液ⅳ的重量比为1∶3；得酶液ⅳ，将酶液ⅳ与固体残渣ⅲ混合，于旋转酶解反应旋转罐中在50℃下混合酶解20小时；得酶解液ⅳ和固体残渣ⅳ，排放出酶解液ⅳ，并用清水洗涤保留在罐体中的高含胶量固体残渣ⅳ；

(6)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph为6.2左右的缓冲液，在缓冲液中加入占杜仲树皮重量1.5％的碱性纤维素酶，碱性纤维素酶的酶活为150u/ml，原料与酶液ⅴ的重量比为1∶3；得酶液ⅴ，然后将步骤(5)经过洗涤的固体残渣ⅳ与酶液ⅴ置于酶解反应旋转罐中旋转混合，于55℃下酶解30h；获得酶解液ⅴ和固体残渣ⅴ，排放出酶解液ⅴ，并用清水洗涤保留在罐体中的高含胶量固体残渣ⅴ；

(7)将na2hpo4和柠檬酸配制成ph为6.8的缓冲液，在缓冲液中加入占杜仲树皮重量1.2％的au-pe89酶，au-pe89酶的酶活为800u/ml，得酶液ⅵ，原料与酶液ⅵ的重量比为1∶4；将酶液ⅵ加与保留于酶解罐中的固体残渣ⅴ旋转混合，在酶解反应旋转罐中于55℃下酶解36h；分离出酶解液，保留固体残渣于罐体中；采用清水洗涤，收集杜仲胶，于离心机上离心干燥，得杜仲粗胶；

(8)取步骤(2)、(3)、(4)中的酶解液ⅰ、酶解液ⅱ和酶解液ⅲ合并后，离心分离，该步骤包括一次离心分离和二次离心分离；

一次离心分离的条件是：采用卧螺离心机，转鼓转速1000r/h，螺旋差转速：10-25r/h，分离因数：3000；

二次离心分离的条件是：采用管式离心机离心，转速16300r/min，分离因数：15620；将两次离心所得的沉淀直接用作肥料，或者是添加在肥料中；

过滤时，pp膜过滤的条件是：温度≤35℃，ph值：3-11，膜后压力：p<0.2mpa，截留分子量：25万道尔顿；

将所得的上清液浓缩，浓缩至原酶解液体积的10％，浓缩的温度小于或等于60℃，浓缩时的真空度为-0.08mpa～0.09mpa；

在浓缩后的浸膏中加入体积浓度为95％的乙醇混合成终浓度为75％乙醇溶液，醇沉分离15小时左右；醇沉分离所得的沉淀直接作为饲料；或将其烘干后添加在饲料中；

对所得的含杜仲药物的乙醇溶液浸膏与环糊精在液相中包接；采用β-环糊精搅拌包接，包接温度55℃，包接时间2.5h；包接比例为：浸膏:环糊精＝2:8；干燥温度：60℃；时间：10h，使物料含水量：<10％；(以下实施例中包接均同此条件，不再赘述)

经检测，所得的杜仲树皮粗胶中含胶量约为92.9％；

杜仲精粉中杜仲活性成分的提取率是85.4％，含量是25.3％。

实施例3

取实施例1中步骤(8)中的醇沉后所得的沉淀，烘干至其水分含量到5％左右，取出5个不同批次的样品(制备方法完全相同，仅仅是批次不同)，记作a、b、c、d、e，经过微生物检测，检测它们对于大肠杆菌、葡萄球菌、沙门氏菌的抑制作用，结果如下：(抑制率％)

检测方法参见唐静、谈满良等人在《中国科技论文在线》中发明的《多孔板-mtt比色法测定植物抗菌成分对细菌的抑制活性》；

从以上表格中的数据可以看出，当本发明中获得的醇沉沉淀用于饲料时，对于葡萄球菌有较强的抑制作用，对于沙门氏菌有一定的抑制作用，因此，将其应用于饲料后，会提高家禽、家畜或鱼类的抗病能力。申请人将该饲料应用于生猪、肉鸡的喂养中，实验证明，生猪的肉质中胶原蛋白增高，口感更佳，其煮熟的时间约为普通猪肉的2倍。

实施例4

将实施例1中获得的饲料应用于肉猪的饲养中，每100斤饲料中含有60斤本发明的饲料，；待肉猪宰割时，检测猪肉的形态(简称杜仲猪肉)，与市售猪肉(简称对照猪肉)相比，结果发现，杜仲猪肉其肌纤维更细，肌纤维越细，其肌内脂肪的沉积量要多于肌纤维粗的猪肉，肌内脂肪含量高，肉质细腻且嫩度及口感风味要更好。