一種薯蕷皂甙元的生產新工藝的製作方法
2023-08-10 14:34:31
專利名稱：一種薯蕷皂甙元的生產新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種薯蕷皂甙元的生產新工藝。
背景技術：
從黃姜或穿山龍中提取的皂素(即薯蕷皂甙)，是甾體激素類藥物的前體，在合成甾體藥物的原料中佔70％。在世界藥物家族中，甾體激素藥物是僅次於抗菌素的第二大類藥物。據統計目前全世界生產的甾體激素藥物品種達292種之多。甾體激素藥物具有很強的抗感染、抗過敏、抗病毒和抗休克的藥理作用，在國內外臨床醫藥上廣為應用。至今薯蕷皂素仍是合成這類藥物最理想的原料。
自九十年代以來，國際市場甾體激素藥物銷售額每年以4.3％-8％左右遞增，與此同步，全球對皂素的需求量也以不低於6％的速度增長。據國外藥物專家預測未來20年以內，甾體激素藥業仍呈顯著上升態勢，其需求量將越來越大，歐洲將以每年5.2％，美國以4.4％，亞洲以7.7％，非洲、南美洲以13％猛增。
薯蕷皂素的傳統生產工藝為1、發酵與酸水解相結合提取皂甙元鮮姜清洗→粉碎→發酵→酸解→水洗中性→乾燥→汽油提取→皂甙元2、發酵法與酶解相結合提取皂甙元鮮姜清洗→粉碎→發酵→酶解→乾燥→汽油提取→皂甙元目前國內主要採用的是發酵與酸水解法提取皂甙元。
皂素生產存在的問題是技術上沒有大的突破，皂素生產一直延用自然發酵、稀鹽酸水解、溶劑汽油提取的生產工藝，所得皂素品質較低。傳統工藝在保留有效成分，去除無效成分方面，存在著能耗大、物耗大、有效成分損失大、雜質多、效率低、周期長、工序多、提取率不高等缺點。具體表現如下1、發酵周期長，易黴變，發酵不徹底。
2、水洗至中性時，耗水量大，汙染大，且造成皂甙元流失。
3、每噸成品耗酸最為15-18噸。
4、每噸成品損失汽油5-6噸。
發明內容
本發明的目的是提供一種工藝先進、投資少、原料消耗低、產品質量高、品質優、生產周期短、無汙染的一種薯蕷皂甙元的生產新工藝。
本發明的目的是這樣來實現的1、選取2-3年生黃姜或穿山龍根頸(含水率少於7％)進行粗粉碎使其粒度達2-3mm3，再用超微粉碎機粉碎至5-10um；2、在固形顆粒中，用90-95％乙醇或甲醇配合逆流式超聲循環提取機作細胞破壁處理，過濾收集浸提液，去除濾渣。將分離醇液作濃縮蒸餾，得A、乙醇溶劑精餾回收重複使用，乙醇濃縮液加入脫脂溶液減壓蒸乾，得總皂甙；B、乙醇濃縮至絮狀沉澱析出，用冷乙醇洗滌絮狀沉澱脫脂後，60-90℃加熱乾燥，得黃色肥皂狀固體。
3、在黃色肥皂狀固體中加入淨化水浸泡，體積為固體的10倍，低於95℃加熱以加快浸泡速度，30分鐘後濾出水液，將不溶物60-160℃乾燥。
4、乾燥物加90-95％乙醇或甲醇加熱至完全溶解；冷卻析出灰白色不溶固體，微孔膜過濾棄除析出雜質；85-120℃加熱濃縮回收醇液，醇溶液濃縮冷卻至完全析出絮狀沉澱，過濾濾出醇液；60-160℃乾燥析出絮狀沉澱得皂甙。
5、精製皂甙或總皂甙加熱溶解在15-35％鹽酸溶液內，加熱裂解4小時至液體變清，得鹽酸液及絮狀沉澱物，濾出酸液。
6、在絮狀沉澱物中用1％碳酸鈉中和，水洗至中性，低溫乾燥，得粗品皂甙元。
7、粗品皂甙元中逐加乙醇輔以低於80℃加熱至粗品皂甙元固形物完全溶解後，停止加熱；加入活性碳粉，醇液微孔膜過濾。
8、回收醇溶液，60-160℃低溫乾燥得精品皂甙元，或在80℃蒸發溶劑直接得精品皂甙元。
本工藝中應用到的新技術(1)超微粉碎技術；(2)高剪切技術；(3)逆流式超聲循環提取技術；(4)螺旋沉降分離技術；(5)採用化學溶劑往復浸提；(6)膜濾技術；(7)電透析技術。
本工藝中超聲波添加有機溶劑作破壁處理中所述的破壁處理需有機溶劑配合逆流式超聲循環提取機使用；本工藝中，有機溶劑均為回流式重複使用。
說明1總皂甙可以直接加酸裂解，不足是會夾帶大量雜質。降低皂甙元的品質。
2粗品皂甙可以採用電透析和電解技術分離甙元。
本發明應用到的新技術為(1)、超微粉碎技術粒徑小於10um的粉體顆粒為微粉顆粒，利用現代先進的機械粉碎技術將原料物質破碎為微粉顆粒的技術，稱為超微粉體或超微粉碎技術。
採用超微粉碎設備可將粉碎粒徑提高到5um-10um，植物粉末可以達到95％破壁水平。超微粉碎溫度可控制在中溫、低溫、超低溫，含有不同理化性質成分的藥材均可採用。並且此種新技術適合於不同質的藥材。超微粉末可使生藥中有效成分得以充分保留，有效成分的溶出更迅速、釋放更快、更充分，體內吸收過程更直接、快速，藥物利用率大大提高。
(2)、高剪切技術物料在進入高剪切乳化機的工作腔內後，瞬間承受幾十萬次剪切，同時產生的湍流使物料受到更強力的液力剪切。由於剪切、撞擊、擠壓、研磨等若干種破碎機理的綜合作用，使物料在極短的時間內就充分達到分散、混合、乳化、均質、破碎的目的，使目標產品加工工藝更優越，產品質量更穩定。
(3)、循環超聲提取技術超聲波在超聲提取過程中主要有三方面的作用。
①、超聲波在媒質中傳播可使媒質質點在其傳播空間內進入振動狀態強化溶質擴散、傳質，即超聲波機械機制。
②、超聲波在媒質質點傳播過程中其能量不斷被媒質質點吸收變成熱能，導致媒質質點溫度升高，即超聲波熱學機制。
③、同時當大能量的超聲波作用於提取介質，在振動處於稀疏狀態時，介質被撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時即閉合，閉合時產生高達幾千大氣壓的瞬時壓力，即空化現象。在超聲場中液體中的微小氣泡首先經歷氣泡的振蕩及生長過程，既穩態空化；然後是氣泡的壓縮和崩潰過程，既瞬態空化。空化中微小氣泡的爆裂產生的極大壓力造成被破碎物細胞壁及整個生物體破裂，而且整個破裂過程在瞬間完成，同時超聲波產生的振動作用加強了胞內物質的釋放、擴散及溶解。
超聲波破碎過程是一個物理過程，浸提過程中無化學反應，被浸提的生物活性物質保持不變，可極大地提高提取效率。超聲波作用時其效果不僅取決於超聲波的強度和頻率，而且與被破碎物的結構功能有一定關係。由於提取介質中氣泡尺寸不是單一的，而是存在一個分布範圍，所以超聲波頻率應有一定的範圍變化，即有一個帶寬。經過對超聲強化提取特性的系統研究，根據生化工程理論和方法，提出了物料循環，超聲場固定分布，物料與超聲場之間進行模擬移動，從而最大限度地提高了超聲場的利用率，同時解決了靜止物料超聲提取時作用範圍有限、提取原料有限的問題，通過採用循環流動和超聲場的合理設計，極大地增加了超聲場的物料處理量。
超聲提取技術的基本原理主要是利用超聲波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取，另外超聲波的次級效應，如機械振動、乳化、擴散、擊碎、化學效應等也能加速欲提取成分的擴散釋放並充分與溶劑混合，利於提取。與常規提取法相比，具有提取時間短、產率高、無需加熱等優點。超聲提取技術能避免高溫高壓對有效成分的破壞。
(4)、螺旋沉降分離技術螺旋沉降離心機是利用沉降原理將懸浮液中固、液相的密度差，在轉鼓內因高速旋轉所產生的離心力場使固相迅速沉降於轉鼓壁，從而使固、液兩相分離為沉渣和分離液，適用於體積濃度≤40％、固相密度大於液相密度、具有一定流動性的懸浮液的分離；具有分離因數高、工作連續、生產能力大、適應性好的特點，並能對多種物料進行澄清、脫水、分級操作。
(5)、採用化學溶劑往復浸提超聲處理後固體顆粒內部的目標溶質在溶劑中會因溶解度飽和造成溶解度降低，部分溶質被滯留在顆粒中；將分離後的固形顆粒作二次浸提使溶質更完全的溶出，提高提取率。而且澱粉在溶劑中的溶解度及微小，可以省略澱粉分離工藝，縮短了提取時間，簡化了提取工序，提高了產品的純度。
(6)、膜濾技術多空膜的分離機理主要是篩分作用；密緻膜的分離機理一般是溶解—擴散作用。前者主要用於超濾、微濾、滲析等；後者主要用於反滲透、氣體分離、滲透氣化等。液膜分離機理是溶解—擴散與促進傳遞。提高純化分離的純淨度(7)、電透析技術透析法是利用小分子物質在溶液中可通過半透膜，而大分子物質不能通過半透膜的性質來達到分離的一種純化方法。常用於分離純化分子質量較大的物質，以除去無機鹽、單糖、雙糖等雜質。透析是否成功與透析膜的規格關係極大，需要根據欲分離成分的具體情況而選擇。透析膜分為動物性膜、火棉膠膜、羊皮紙膜(硫酸紙膜)、蛋白質膠膜、玻璃紙膜等。透析過程中需要經常更換清水，使透析膜內外溶液的濃度差加大，以加快透析速度，必要時適當加熱，並加以攪拌。為了加快透析速度常在透析膜浸溶的溶劑兩端放置二個電極，通入直流電源，可使帶電荷離子的透析速度增加10倍以上。
新工藝與傳統工藝成本對比(以每噸成品比較)
四
附圖為本發明一種黃姜提取皂甙元的新工藝的工藝圖。
五、具體具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明1、稱取幹黃姜1000Kg，粗粉碎至2-5mm3，再微粉碎至400目。
2、將粉料投入高剪切乳化罐內，添加含水乙醇或甲醇，剪切30min。
3、將剪切後的黃姜用超聲波處理60min，分離固體顆粒得乙醇溶劑。
4、乙醇溶劑蒸餾濃縮至幹，得殘留物總皂甙。
5、總皂甙加水混懸，棄除溶解糖液，不溶物80℃乾燥，加20％鹽酸加熱反應4小時。
6、濾除酸液，將酸解沉澱加1％碳酸鈉中和，水洗至中性，後乾燥得粗品皂甙元。
7、加無水乙醇溶解粗品皂甙元，並加入總量1％的活性碳粉加熱溶解。過濾分離碳粉，並將過濾溶劑經微孔膜濾除雜質後，減壓蒸發至絮狀沉澱析出，冷卻溶劑，將絮狀沉澱吸濾後80℃蒸乾得精製皂甙元25公斤。
權利要求
1.一種薯蕷皂甙元的生產新工藝，其工藝如下(1)、選取2-3年生黃姜或穿山龍根頸(含水率少於7％)進行粗粉碎使其粒度達2-3mm3，再用超微粉碎機粉碎至5-10um。(2)、在固形顆粒中，用90-95％乙醇或甲醇配合逆流式超聲循環提取機作細胞破壁處理；過濾收集浸提濾液，去除濾渣。將分離的醇液作濃縮蒸餾，得A、乙醇溶劑精餾回收重複使用，乙醇濃縮液加入脫脂溶液減壓蒸乾，得總皂甙；B、乙醇濃縮至絮狀沉澱析出，用冷乙醇洗滌絮狀沉澱脫脂後，60-90℃加熱乾燥，得黃色肥皂狀固體。(3)、在黃色肥皂狀固體中加入淨化水浸泡，體積為固體的10倍，低於95℃加熱以加快浸泡速度，30分鐘後濾出水液，將不溶物60-160℃乾燥。(4)、乾燥物加90-95％乙醇或甲醇加熱至完全溶解；冷卻析出灰白色不溶固體，微孔膜過濾棄除析出雜質；85-120℃加熱濃縮回收醇液，醇溶液濃縮冷卻至完全析出絮狀沉澱，過濾濾出醇液；60-160℃乾燥析出絮狀沉澱得精製皂甙。(5)、精製皂甙或總皂甙加熱溶解在15-35％鹽酸溶液內，加熱裂解4小時至液體變清，得鹽酸液及絮狀沉澱物，濾出酸液。(6)、在絮狀沉澱物中用1％碳酸鈉中和，水洗至中性，低溫乾燥，得粗品皂甙元。(7)、粗品皂甙元中逐加乙醇輔以低於80℃加熱至粗品皂甙元固形物完全溶解後，停止加熱；加入活性碳粉，醇液微孔膜過濾。(8)、回收醇溶液，60-160℃低溫乾燥得精品皂甙元，或在80℃蒸發溶劑直接得精品皂甙元。
2.根據權利要求1所述一種薯蕷皂甙元的生產新工藝，其應用到的新技術(1)超微粉碎技術；(2)高剪切技術；(3)逆流式超聲循環提取技術；(4)螺旋沉降分離技術；(5)採用化學溶劑往復浸提；(6)膜濾技術；(7)電透析技術。
3.根據權利要求1所述一種薯蕷皂甙元的生產新工藝其特徵在於採用逆流式超聲循環提取機添加有機溶劑配合對黃姜或穿山龍作破壁處理。
4.根據權利要求1所述的一種薯蕷皂甙元的生產生產新工藝，其特徵在於採用乙醇或甲醇溶劑配合提取設備濅提出水溶性皂甙。
5.根據權利要求1所述的一種薯蕷皂甙元的生產新工藝，採用真空濃縮蒸餾回收溶劑。
6.根據權利要求1所述的一種薯蕷皂甙元的生產新工藝，其特徵在採用活性碳粉劑吸附溶劑中的雜質和色素。
7.根據權利要求1所述的一種薯蕷皂甙元的生產新工藝，其特徵在於採用超微粉碎設備進行超微粉碎。
全文摘要
本發明提供一種薯蕷皂甙元的生產新工藝。它以2－3年生黃姜或穿山龍根頸為原料，其工藝為原料→超微粉碎→超聲提取→精餾→水解→溶解提純→精餾→皂甙→裂解→精餾→皂甙元。本發明提供一種薯蕷皂甙元的生產新工藝，其工藝先進、投資少、原料消耗低、產品質量高、品質優、生產周期短、無汙染。
文檔編號C07J75/00GK1793162SQ20051002274
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月28日 優先權日2005年12月28日
發明者王喜軍 申請人:王喜軍