专利名称：生产人参总皂甙或西洋参总皂甙的方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及人参或西洋参总皂甙的生产方法及其产品。
背景技术：
目前工业化生产人参总皂甙或西洋参总皂甙的方法大体可分为水醇法、盐析法、树脂法、氧化镁-树脂法等。其中树脂法的工艺比较先进，产品质量也比较好。
在树脂法工艺中，所采用的大孔吸附树脂交换柱的直径一般为Φ600-800mm，柱高一般为4-4.5m，所以其树脂的装量较大。而且在解析皂甙时需要使用大量的乙醇，一般为树脂装量的2-2.5倍，因而操作难度较大。在实际生产过程中由于乙醇易于挥发、滴漏以及浓度低于10％的乙醇一般不再回收利用等原因，造成了许多不应有的浪费，使得乙醇的消耗量很大。
据统计，采用树脂法生产人参总皂甙和西洋参总皂甙，其每生产1kg人参或西洋参总皂甙产品需消耗乙醇(95％)10-12kg左右。若在生产工艺流程中存在设备或工艺手段等方面的疏漏，则乙醇的消耗量可达到1kg产品消耗乙醇(95％)14-16kg左右。总皂甙产品的工厂成本一般为400-430元/kg左右，且产品的总皂甙含量一般只能达到75-80％。若使皂甙含量进一步提高5％，则产品收率会降低0.3-0.5％左右，产品的工厂成本会相应提高约10-20元/kg。因此，生产工艺的改革不仅要提高产品的质量，更重要的是降低产品的生产成本，只有这样才能取得更好的经济效益。
综上所述，至今为止现有技术中尚未披露能够大幅度降低乙醇消耗量且适于工业应用的人参或西洋参总皂甙生产方法。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种能够大幅度降低乙醇消耗量的人参或西洋参总皂甙的工业生产方法以及通过该方法所制备的产品。
本发明所提供的人参或西洋参总皂甙的生产方法包括以下步骤(1)、对人参或西洋参的茎和/或叶进行水浸提，水的加入量为所述茎和/或叶重量的5-20倍，以得到提取液；(2)、使步骤(1)所得到的提取液浓缩至原提取液体积或重量的1/3-1/10，碱化所得浓缩液，静置2-4小时后过滤；(3)、中和步骤(2)所得滤液，并使其浓缩至中和后体积或重量的1/3-1/8；(4)、将步骤(3)所得到的浓缩液的温度降至40℃以下，并向其中加入NaCl、(NH4)2SO4或KCl，加入量以使料液达到饱和状态为准，搅拌，然后静置6-24小时，使粗品总皂甙从浓缩液中晶析出来；(5)、向粗品总皂甙中加入浓度为60-80％的乙醇，其加入量为粗品总皂甙重量的5-20倍，搅拌，静置1-4小时后过滤；(6)、使步骤(5)所得到的滤液依次通过阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱，以进行脱盐和脱色；(7)、脱除乙醇，干燥所得浸膏。
在本发明所提供的方法中，所述人参或西洋参原料优选无杂质、无霉变的参叶和/或参茎，其中，所述参叶中绿叶/黄叶之比优选大于60％，进一步优选大于70％；所述参茎最好经粉碎后再用，例如，参茎的长度小于10-15厘米，优选小于8-10厘米。
下面按照本发明所述步骤，逐一详细说明，以便于本领域技术人员的理解。但本发明所述方法并不因此而受到任何限制。
(1)、对参叶和/或参茎进行浸提在本发明所提供的方法中，所述浸提进一步包括以下步骤向提取罐中加入所述参叶和/或参茎原料和水；向提取罐中加入絮凝剂和碱化剂；控制提取温度和提取时间；分出提取液。
在本发明所提供的方法中，提取总皂甙所用的水可以是自然水，也可以是脱离子水、蒸馏水或纯净水。水中钙、镁等离子的含量应小于40-50mg/L，优选小于20-30mg/L，进一步优选小于8-10mg/L，其电导率优选小于50S/cm。
在浸提过程中，所述水的加入量为所述参叶和/或参茎原料重量的5-20倍，优选8-15倍，使水面高出原料料面10-15厘米左右为宜。
在浸提过程中，所述絮凝剂为Na2SO4或Al2(SO4)3，其加入量占参叶、参茎原料重量的1-8％，优选1.2-5％。所述碱化剂为CaCO3或CaO，其加入量占参叶、参茎原料的占原料的1-8％，优选1.2-5％。
在浸提过程中，所述提取温度为60-100℃，优选70-95℃。在具体实施过程中可以通过向提取罐夹层中通入蒸汽的方法对提取罐进行加热，并控制提取罐的温度。所述提取时间为1-4小时，优选2-3小时。这里所述的提取时间是从达到提取温度时开始计算的。在浸提过程中，为了使料液的浓度尽可能均匀，可以每间隔一定时间，例如，30分钟，开启料液泵一次，以实现料液在提取罐中的循环。此外，为了得到较好的提取效果，应确保提取罐中的参叶、参茎原料位于提取液的液面以下，必要时可采取机械压迫等措施。
对于提取罐中的同一批原料，所述浸提过程可进行1-5次，优选2-3次。而所得到的提取液可以单独进行后续处理，也可以合并后再进行后续处理。若采用多次浸提，例如，对于提取罐中的同一批原料浸提3次，其第3次浸提结束后，可用试剂测定第3次提取液的含甙量。如果含甙量很低，则第3次提取液最好不进入后续工艺流程，而是将其用来提取下一批参茎和/或参叶原料。
(2)、对提取液进行浓缩、碱化、静置、过滤首先，对上述提取液进行浓缩。各种常压浓缩设备、减压浓缩设备或薄膜蒸发设备等均可用于提取液的浓缩，其中，优选常压浓缩设备，进一步优选折流浓缩设备，例如，长春制药设备厂研制开发的折流浓缩设备。所述折流浓缩设备的工作压力控制在0.03-0.1Mpa，而且引风机的功率最好与之匹配。通过浓缩步骤使料液浓缩至原提取液体积或重量的1/3-1/10，优选1/4-1/8。
将所得浓缩液置于碱化槽中，按照浓缩液重量的0.05-0.5％加入Al2(SO4)3，使其充分溶解于浓缩液中，并搅拌均匀；然后用本领域常用的pH值调节剂，例如，可以使用新配制的石灰乳的上清液，将浓缩液的pH值调至呈碱性，优选pH＝12-13，并充分搅拌。
上述经碱化后的浓缩液静置2-4小时，然后过滤所述浓缩液，以得到透光度大于85％，优选大于90％的滤液，并将所得滤液注入中和槽中。这里所述的过滤步骤采用板框式过滤机、离心式过滤机或自然过滤等均可，滤布可采用621型滤布，约600-800目。
(3)、中和所得滤液，并进一步浓缩用酸中和所得滤液，使其pH值基本呈中性。例如，可用25％的H2SO4将滤液的pH值调至7-8。
所得中和液经常压浓缩设备或减压浓缩设备进一步浓缩，使其浓缩至原中和液体积或重量的1/3-1/8，优选1/4-1/6。
(4)、晶析和分离粗品总皂甙将中和后的浓缩液的温度降至40℃以下，优选降至20-35℃，进一步优选25-30℃，向浓缩液中加入NaCl、(NH4)2SO4或KCl，其加入量以使中和后的浓缩液在上述温度下达到饱和状态为准，充分搅拌，然后静置6-24小时，优选12-24小时，从而使粗品总皂甙从浓缩液中晶析出来。
完成晶析过程以后，对物料进行过滤，得到粗品总皂甙。这里所述的过滤步骤可以采用本领域常用的过滤设备，例如，板框式过滤机、离心式过滤机或自然过滤等均可。所得到的沉淀物即为粗品总皂甙，所得到的滤液可回收再用或用于生产农用肥料。
(5)对所得到的粗品总皂甙进行醇分离向粗品总皂甙中加入浓度为60-80％的乙醇，优选60-75％的乙醇，其加入量为粗品总皂甙重量的5-20倍，优选8-15倍。充分搅拌，静置1-4小时之后过滤，得滤液。对所得滤渣可重复上述醇分离步骤。合并所得到的醇分离滤液。
(6)对醇分离所得到的滤液进行脱盐、脱色处理脱盐可选用阳离子交换树脂，例如，可选用山东济宁鲁抗制药厂生产的001×16树脂或南开大学树脂厂生产的D-72树脂。脱盐的目的是脱去解析液中的钙、镁、铝等离子以及砷、铅、汞等重金属元素，从而提高产品质量。
脱色可选用阴离子交换树脂，例如，可选用山东济宁鲁抗制药厂生产的D-941树脂或南开大学树脂厂生产的D-280树脂。脱色的目的是脱去解析液中的叶绿素、黄色素、褐色素等色素，从而提高产品的品质，使所得到的皂甙的颜色更为纯净。
在脱盐、脱色过程中，最好使料液流经脱盐离子交换树脂柱后，在重力的作用下自流到脱色离子交换树脂柱中。所述脱盐和脱色离子交换树脂柱的径高比优选φ∶h＝1∶6-8。
在所述脱盐、脱色过程中，交换速度最好控制在100-150Kg/h，可通过流量计监测，测电导率小于50S/cm。当料液完成脱盐、脱色交换过程到达树脂柱下端面时，可由脱盐树脂柱上方加入自然水或脱离子水，进行压柱。用试剂和酒精计监测脱色树脂柱下方流出的交换液，当用试剂测定流出的液体不含皂甙，且酒精的浓度小于10％时，说明脱盐、脱色过程完成。因所得到的脱盐、脱色交换液含有大量的乙醇，所以交换液最好贮存在密闭的容器中。
(7)、脱除乙醇，干燥所得浸膏对于乙醇的脱除和回收以及皂甙产品的浓缩、干燥，本发明没有特殊的要求，可以采用任何本领域常用的设备和方法，例如，利用乙醇回收塔或减压浓缩设备回收乙醇，回收温度可控制在75-80℃左右，回收压力可控制在0.05-0.08Mpa之间，所回收的乙醇可以循环再利用。回收乙醇后所得浸膏的密度一般为1.04-1.06g/cm3。对浸膏进行浓缩，例如，在常压下浓缩，温度控制在90-95℃，间接加热的蒸汽压力控制在0.05-0.1Mpa，可以得到密度为1.20-1.30g/cm3的浓浸膏。用40％的乙醇或纯净水将浓浸膏的密度调至1.07-1.10g/cm3之间，借助于喷雾干燥设备即可制得总皂甙成品。所述喷雾干燥设备的压缩空气可控制在4Mpa，物料出口温度为110-130℃，其进口温度为180-210℃。所得到的总皂甙成品可以按照常规方法进行质量检验和包装。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下方面(1)本发明所提供的人参或西洋参总皂甙生产方法将晶析法和树脂法科学地组合为一个新的制备工艺。经多次对比实验证明与树脂法相比，所得到的新的制备工艺不仅流程短，而且乙醇的消耗量大幅度降低，其用量仅为树脂法的25％甚至更低。(2)采用本发明所述方法制备的人参或西洋参总皂甙产品的纯度高，其总皂甙含量可大于等于85％，甚至大于等于90％。(3)本发明所用设备的尺寸缩小，很大程度上减少了设备投入。例如，树脂法工艺需吸附树脂柱φ∶h＝1000mm∶6m，脱盐离子柱φ∶h＝800mm∶4.8m，脱色树脂柱φ∶h＝800mm∶4.8m；而本发明不需要吸附树脂柱，且脱盐和脱色树脂柱的φ∶h＝300mm∶1.8m。(4)由于本发明不需要吸附树脂柱，所采用的脱盐、脱色离子交换树脂柱的直径也小于常规的树脂法，不仅可减少树脂的装量，而且也相应地减少了处理树脂所需要的酸和碱的量。因此，本发明所述方法的经济效益和社会效益都是显著的。
具体实施例方式
下面的实施例将进一步说明本发明所提供的方法，但本发明并不因此而受到任何限制。
实施例1该实施例说明采用本发明所提供的方法，可大幅度降低乙醇的消耗量，并制得合格的人参总皂甙产品。
将人参的参叶和粉碎后长度小于10厘米的参茎共100公斤加入提取罐中，并向提取罐中注入脱离子水800公斤，加入絮凝剂Al2(SO4)3(工业品，经粉碎，＜10目)2公斤，加入碱化剂CaO(优质品，潮解成粉末后使用)2公斤。提取温度为90-95℃，提取时间为2小时。上述第一次浸提结束后，由提取罐中排出提取液。向上述提取罐中再次注入脱离子水700公斤，开始进行第二次浸提，重复上述步骤，提取时间为3小时。第二次浸提结束后，由提取罐中排出二次提取液。向上述提取罐中第三次注入脱离子水500公斤，开始进行第三次浸提，重复上述步骤，提取时间为1小时。在第三次提取过程中，可以不加絮凝剂和碱化剂。合并三次浸提所得到的提取液，并对合并后的提取液进行浓缩、碱化、静置、过滤，其中，所用浓缩设备为国内长春制药设备厂研制开发的折流浓缩设备。中和所得滤液，并使其浓缩至原中和液重量的1/5左右。将所得浓缩液的温度降至25-30℃，向浓缩液中加入11公斤(NH4)2SO4(工业品，经粉碎＜20目)，充分搅拌，然后静置15小时，使粗品总皂甙从浓缩液中晶析出来，分离粗品总皂甙。向粗品总皂甙中加入浓度为70-75％的乙醇60公斤，充分搅拌，静置2小时之后过滤，并对所得滤渣再次进行醇分离，合并两次醇分离所得到的滤液，并对其进行脱盐、脱色处理。脱盐所用阳离子交换树脂的型号为001×16树脂，由山东济宁鲁抗制药厂生产。脱色所用阴离子交换树脂的型号为D-941树脂，由山东济宁鲁抗制药厂生产。脱盐、脱色离子交换树脂柱的径高比φ∶h＝1∶6。从脱盐脱色后的交换液中回收乙醇，皂甙产品浓缩干燥。经检测所得产品中人参总皂甙的含量为90％。该实施例中人参总皂甙产品的收率为5.5％，其每生产1kg总皂甙产品的乙醇(95％)消耗量为3kg左右。
实施例2该实施例说明采用本发明所提供的方法，可大幅度降低乙醇的消耗量，并制得合格的西洋参总皂甙产品。
将西洋参的参叶和粉碎后长度小于10厘米的参茎共100公斤加入提取罐中，并向提取罐中注入脱离子水800公斤，加入絮凝剂Al2(SO4)3(工业品，经粉碎，＜10目)2公斤，加入碱化剂CaO(优质品，潮解成粉末后使用)2公斤。提取温度为90-95℃，提取时间为2小时。上述第一次浸提结束后，由提取罐中排出提取液。向上述提取罐中再次注入脱离子水700公斤，开始进行第二次浸提，重复上述步骤，提取时间为3小时。第二次浸提结束后，由提取罐中排出二次提取液。向上述提取罐中第三次注入脱离子水500公斤，开始进行第三次浸提，重复上述步骤，提取时间为1小时。在第三次提取过程中，可以不加絮凝剂和碱化剂。合并上述三次提取液，并对合并后的提取液进行浓缩、碱化、静置、过滤，其中，所用浓缩设备为国内长春制药设备厂研制开发的折流浓缩设备。中和所得滤液，并使其浓缩至原中和液重量的1/5左右。将所得浓缩液的温度降至25-30℃，向浓缩液中加入11公斤NaCl(工业品，经粉碎＜20目)，充分搅拌，然后静置20小时，使粗品总皂甙从浓缩液中晶析出来，分离粗品总皂甙。向粗品总皂甙中加入浓度为70-75％的乙醇60公斤，充分搅拌，静置2小时之后过滤，并对所得滤渣再次进行醇分离，合并两次醇分离所得到的滤液，并对其进行脱盐、脱色处理。脱盐所用阳离子交换树脂的型号为D-72树脂，由南开大学树脂厂生产。脱色所用阴离子交换树脂的型号为D-280树脂，由南开大学树脂厂生产。脱盐、脱色离子交换树脂柱的径高比φ∶h＝1∶8。从脱盐脱色后的交换液中回收乙醇、皂甙产品浓缩干燥。经检测所得产品中西洋参总皂甙的含量为92％。该实施例中西洋参总皂甙产品的收率为5％，其每生产1kg总皂甙产品的乙醇(95％)消耗量为3.5kg。
对比例1该对比例说明采用常规树脂法制备人参总皂甙的工艺流程以及乙醇、树脂等原材料的消耗情况。
将人参的参叶和粉碎后长度小于10厘米的参茎共100公斤加入提取罐中，并向提取罐中注入脱离子水1000公斤，加入絮凝剂Al2(SO4)3(工业品，经粉碎，＜10目)3公斤，加入碱化剂CaO(优质品，潮解成粉末后使用)3公斤。提取温度为90-95℃，提取时间为2小时。上述第一次浸提结束后，由提取罐中排出提取液。向上述提取罐中再次注入脱离子水900公斤，开始进行第二次浸提，重复上述浸提步骤，提取时间为3小时。第二次浸提结束后，由提取罐中排出二次提取液。向上述提取罐中第三次注入脱离子水600公斤，开始进行第三次浸提，重复上述浸提步骤，提取时间为1小时。
将上述三次浸提所得到的提取液注入提取液贮槽，取少量提取液溶解占提取液量0.3％的Al2(SO4)3，然后将其加入贮槽中，并充分搅拌。用碱化剂CaO将提取液的pH值调节至pH＝13。提取液静置12小时后过滤。
用大孔吸附树脂柱对滤液进行交换，所用树脂的型号为860021，其生产厂家为山东济宁鲁抗制药厂，树脂柱的径高比为1∶8。用脱离子水充分洗涤吸附饱和的树脂柱。向水洗后的树脂柱中注入70％的乙醇，对树脂柱进行解析，乙醇的注入量为树脂量的2.5倍。滤除所得解析液中的微量残渣，对所得滤液进行脱盐和脱色处理。所选用的脱盐离子交换树脂的型号为001×16，生产厂家为山东济宁鲁抗制药厂，其树脂柱的径高比φ∶h＝1∶8，交换速度为100-150Kg/h。所选用的脱色离子交换树脂的型号为D-941，生产厂家为山东济宁鲁抗制药厂，其树脂柱的径高比φ∶h＝1∶8，交换速度为100-150Kg/h。当用试剂测定流出的液体不含皂甙，且其酒精的浓度小于10％时，说明脱盐、脱色过程完成。回收乙醇，所得产品喷雾干燥即可得到人参总皂甙产品，其总皂甙的含量为75.5％。该对比例中人参总皂甙产品的收率为4.5-5.0％左右，其每生产1kg总皂甙产品的乙醇(95％)消耗量为12-14kg。
权利要求
1.一种生产人参总皂甙或西洋参总皂甙的方法，包括以下步骤(1)对人参或西洋参的茎和/或叶进行水浸提，水的加入量为所述茎和/或叶重量的5-20倍，以得到提取液；(2)使步骤(1)所得到的提取液浓缩至原提取液体积或重量的1/3-1/10，碱化所得浓缩液，静置2-4小时后过滤；(3)中和步骤(2)所得滤液，并使其浓缩至中和后体积或重量的1/3-1/8；(4)将步骤(3)所得到的浓缩液的温度降至40℃以下，并向其中加入NaCl、(NH4)2SO4或KCl，加入量以使料液达到饱和状态为准，搅拌，然后静置6-24小时，使粗品总皂甙从浓缩液中晶析出来；(5)向粗品总皂甙中加入浓度为60-80％的乙醇，其加入量为粗品总皂甙重量的5-20倍，搅拌，静置1-4小时后过滤；(6)使步骤(5)所得到的滤液依次通过阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱，以进行脱盐和脱色；(7)脱除乙醇，干燥所得浸膏。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的水浸提具体包括以下步骤向提取罐中加入参叶和/或参茎原料和水，所述的水选自自然水、脱离子水、蒸馏水或纯净水中的任一种；向提取罐中加入絮凝剂和碱化剂；控制提取温度为60-100℃、提取时间为1-4小时。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的絮凝剂为Na2SO4或Al2(SO4)3，其加入量为参叶和/或参茎原料重量的1-8％；所述碱化剂为CaO或CaCO3，其加入量为参叶和/或参茎原料重量的1-8％。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的絮凝剂为Al2(SO4)3，其加入量为参叶和/或参茎原料重量的1.2-5％；所述碱化剂为CaO，其加入量为参叶和/或参茎原料重量的1.2-5％。
5.按照权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的提取液的浓缩采用折流浓缩设备，且经步骤(2)所得到的滤液的透光度大于85％。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的粗品总皂甙的晶析是使中和后的浓缩液的温度降至20-35℃，向浓缩液中加入NaCl或(NH4)2SO4，静置6-24小时。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，使所述中和后的浓缩液的温度降至25-30℃，向浓缩液中加入(NH4)2SO4，静置12-24小时。
8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)是向粗品总皂甙中加入浓度为60-75％的乙醇，其加入量为粗品总皂甙重量的8-15倍，搅拌，静置1-4小时后过滤，收集滤液。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(6)所述的脱盐、脱色过程中，使料液流经脱盐离子交换树脂柱后，在重力的作用下自流到脱色离子交换树脂柱中；且所述脱盐和脱色离子交换树脂柱的径高比φ∶h＝1∶6-8；脱盐离子交换树脂的型号为001×16或D-72，脱色离子交换树脂的型号为D-941或D-280。
10.按照权利要求1-9中任一项所述的方法制备的人参总皂甙或西洋参总皂甙产品，其特征在于，所述产品中人参总皂甙或西洋参总皂甙的含量大于等于85％。
全文摘要
一种生产人参总皂甙或西洋参总皂甙的方法，包括以下步骤(1)对人参或西洋参的茎和/或叶进行浸提，以得到提取液；(2)对步骤(1)得到的提取液进行浓缩、碱化、静置、过滤；(3)中和步骤(2)所得滤液，并进一步浓缩；(4)使粗品总皂甙从步骤(3)所得到的浓缩液中晶析出来；(5)对所得到的粗品总皂甙进行醇分离；(6)对醇分离后所得到的滤液进行脱盐、脱色；(7)脱除乙醇，干燥所得浸膏。该方法简化了提取皂甙的工艺流程，使乙醇的消耗量仅为树脂法的25％甚至更低。此外，该方法所制备的产品中人参总皂甙或西洋参总皂甙的含量大于等于85％。
文档编号A61K36/258GK1903873SQ20051008713
公开日2007年1月31日 申请日期2005年7月27日 优先权日2005年7月27日
发明者常景兴, 常海波, 刘铁英, 徐吉利, 白桦 申请人:中辰国际集团有限公司