根莖類中藥渣的再利用方法及應用的製作方法
2024-03-28 20:15:05
專利名稱：根莖類中藥渣的再利用方法及應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於中藥廢棄物的發酵和生物提取領域，特別涉及中藥渣的再利用方法。
背景技術：
中藥渣是中藥材經一定溶媒或其他方式提取後所剩殘渣。目前這些中藥渣多被作為垃圾，這不僅是資源的極大浪費，同時也會對環境造成汙染。隨著畜牧業和養殖業的發展，傳統的飼料資源(各類糧食、麩皮、豆柏等)已不能滿足迅猛增長的飼料市場，並存在與人爭糧的弊端。中藥渣中除含有蛋白質、纖維素、還原糖、胺基酸等營養成分外，還含有多種功效成分。因此，以中藥渣為原料發酵生產功能飼料，既可以減輕環境汙染，又能解決日益緊迫的飼料短缺問題，同時這種新型飼料具有增強動物的免疫力、調節代謝，促進生長、改善肉質等保健功效，是ー項具有發展潛力的新技木。多菌種混合發酵可以產生複合酶系(如纖維素酶系的Cl酶和Cx酶、纖維ニ糖酶、澱粉酶和乳糖酶等)，除對纖維素類物質有較好的降解能力外，還能產生低聚糖等功能性次級代謝產物。
發明內容
本發明的目的之ー在於提供ー種根莖類中藥渣的預處理方法及中間產品，通過該方法處理所得的預處理料，可作原料進ー步提取木質素、纖維素或半纖維素。為實現上述目的，本發明的技術方案為根莖類中藥渣的預處理方法，具體包括以下步驟將根莖類中藥渣烘乾後，粉碎為粒徑不小於20目，加入水介質充分浸泡，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓カ不低於I. OMPa，蒸汽爆破預處理時間不低於2分鐘。浸泡時，加入相當於根莖類中藥渣體積O. 6-1. 5倍的水介質，浸泡時間不少於8小吋。浸泡過程對整齊爆破效果影響大。O. 6-1. 5倍的水介質可以促進半纖維素在整齊爆破中溶出，提高半纖維素的回收率。上述根莖類中藥包括黃芪、甘草、百合、白附片、白木、白芍、板藍根、柴胡、川芎、人參、三七、、葛根、地黃、天南星、知母、當歸、黃連、黃芩、川貝母、白芷、牛膝、天麻、天冬、大黃、木香、半夏、桔梗、元胡、蒼朮、黃精、何首烏、土茯苓、兩面針、丹參、黨參、貝母、白芷和麥冬及《中藥大辭典》中提及的其它根莖類中藥。通過實驗優選，根莖類中藥預處理的條件優選為蒸汽爆破預處理的壓カ為I. 5MPa，蒸汽爆破預處理時間為5分鐘。作為優選的，所述水介質中含有質量分數為2-5%的檸檬酸溶液。採用水介質作為浸泡溶液，除了經濟、簡便外，水介質是纖維素的溶脹劑。但作為優選，含有稀酸的水介質，可以促使蒸汽爆破過程中半纖維素的降解及木質素酯鍵的斷裂。所述的根莖類中藥渣的預處理方法獲得的蒸汽爆破預處理料，其含有木質素、纖維素和半纖維素。該蒸汽爆破預處理料回收木質素、纖維素和半纖維素的得率比傳統エ藝高。如該中間產物後續作為動物飼料，為提升ロ感，需進ー步去除木質素，木質素的去除可以用現有技術。本發明的目的之二在於提供一種對中藥廢渣的再利用方法和該方法製備的產品及其應用，其綠色環保，工藝成熟，成本低，運用該方法製備的產物可作動物飼料原料，該飼料原料富含益生菌。為實現上述目的，本發明的技術方案為基於所述的蒸汽爆破預處理料的再利用方法，將所述蒸汽爆破預處理料用纖維素酶和半纖維素酶酶解處理，得酶解產物，所述纖維素酶為葡聚糖內切酶、葡聚糖外切酶和纖維二糖酶和β -葡萄糖苷酶中任一種或多種，所述半纖維素酶為木聚糖酶和甘露聚糖酶中任一種或兩種，所述纖維素酶和半纖維素酶的質量相當於所述蒸汽爆破預處理料的1-4%。。進一步，將所述酶解產物作固體培養基，加入益生菌進行固體發酵，得發酵飼料。當蒸汽爆破預處理料作為發酵飼料的原料時，在酶解前用常規方法除去木質素，去除方法參見王華、陳明強等人發表的論文《木質素分離研究進展》，或其它常規方法。
進一步，所述發酵工藝具體為益生菌為枯草芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、和產朊假絲酵母菌的混合物，所述枯草芽孢桿菌乳酸芽孢桿菌嗜酸乳桿菌產朊假絲酵母菌的重量比為2 I 2 1，益生菌菌種總接種重量為2-6%，固體培養基中加有相當於固體培養及質量50%的水介質，發酵溫度為35°C，初始pH值為6-7，發酵時間為6天，發酵終止時菌體含量為6. 5 X 108cfu/g。作為優選，所述固體培養基中加入相當於固體培養基質量10-30%的輔料，所述輔料(添加劑)按重量份計由以下組分組成麩皮5-10份，豆柏5-10份，氯化鈉O. 2-0. 5份。所述的再利用方法製備的產物在生物飼料中的應用。本發明的目的之三在於提供一種生物飼料，該生物飼料是利用根莖類中藥渣為原料，通過生物發酵工藝製備而成的，該飼料營養豐富，口感好。為實現上述目的，本發明的技術方案為生物飼料，按重量份計具體由以下組分組成所述發酵飼料80-100份，薄荷醇
O.8-1. 2份，乙基麥芽酚2-5份。其中，添加配方量的薄荷醇和乙基麥芽酚，是為了調和中藥渣的口感。更多的有益效果，詳見具體實施方式
。
具體實施例方式實施例中，纖維素含量的檢測方式為範氏纖維素含量檢測方法。半纖維素含量I原理用沸騰的質量體積分數為80%硝酸鈣溶液使澱粉溶解，同時將幹擾測定半纖維素的溶於水的其它碳水化合物除掉。將沉澱用蒸餾水衝洗以後，用較高濃度的鹽酸，大大縮短半纖維素的水解時間，水解得到的糖溶液，稀釋到一定體積，用氫氧化鈉溶液中和，其中的總糖量用銅碘法測定。2半纖維素含量的測定所需溶液(I)質量體積分數為80%硝酸鈣溶液(2)2mol/l鹽酸(3)酚酞指示劑(4)2mol/l氫氧化鈉溶液(5)鹼性銅試劑(配置方法稱取無水Na2CO3 40g，溶於IOOml蒸餾水中，溶後加酒石酸7. 5g若不易溶解可稍加熱，冷卻後移入IOOOml的容量瓶中。另取純結晶CuS044.5g溶200ml蒸餾水中，溶後再將此溶液傾入上述容量瓶內，加蒸餾水至IOOOml刻度，放置備用)(6)草酸-硫酸混合液(7)質量體積分數為O. 5%的澱粉溶液(8)0. lmol/1硫代硫酸鈉溶液。3實驗步驟(3個平行)(I)稱取自然風乾的生物質粉末O. 1-0. 2g，數值為η ；(2)裝入IOml離心管中，加入IOmL 80 %的硝酸鈣溶液，蓋好加熱至沸騰，在慢慢沸騰的情況下加熱5min ；(3)分步離心，分別用IOmL熱水洗滌沉澱3次，之後加5ml丙酮再洗3次；(4)在沉澱中加入IOmL 2mol/l的鹽酸，攪勻，沸水浴中不停攪拌情況下微沸45min ；·
(5)離心，殘渣分別用IOmL蒸餾水衝洗三次，衝洗後的水溶液合併在離心液中。(注意離心液千萬別倒掉了，要倒在三角瓶中)；(6)加入I滴酹酞,用2mol/l氫氧化鈉溶液中和到顯橙紅色(或者成為玫瑰色)；(7)轉入IOOmL的容量瓶，稀釋到刻度；(8)用乾燥濾紙過濾到乾燥燒杯中(注拋棄最初濾出的少量濾液)(9)移液管吸取IOmL濾液裝入大試管中，加入IOmL鹼性銅試劑，蓋好在沸水中煮15min ；(10)冷卻，加入5mL草酸-硫酸混合液(加酸混合的時候必須在不斷攪拌的情況下加入)，再加入O. 5mL O. 5%澱粉，用O. lmol/1硫代硫酸鈉溶液滴定至藍色消失，用去bmL ；(11)取IOmL鹼性銅試劑,加5mL草酸-硫酸混合液,再加IOmL濾液,加入O. 5mL
0.5%的澱粉，O. OlN硫代硫酸鈉溶液滴定至藍色消失，用去a mL(做空白對照)(12)生物質中半纖維素的含量計算公式纖維素的百分含量為=O.9 X 100 X [248-(a_b)] (a_b)/(1000Xn)實施例I本實施例中的根莖類中藥，以黃芪渣為例。黃芪渣是以蒸餾水為溶劑充分提取完有效藥物成分後的中藥渣。將黃芪渣烘乾後，粉碎為粒徑20目的粉末，加入相當於中藥渣體積O. 6倍的蒸餾水充分浸泡，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓力為
1.OMPa，蒸汽爆破預處理時間為2分鐘。對比例將黃芪渣烘乾後，粉碎為粒徑20目的粉末，加入相當於中藥渣體積O. 6倍的蒸餾水充分浸泡，得預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓力為l.OMPa，蒸汽爆破預處理時間為2分鐘。將蒸汽爆破預處理料中的纖維素和半纖維素的含量按上述方法檢測，蒸汽爆破預處理料中提取纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的纖維素含量提高了 18%，蒸汽爆破預處理料中提取半纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的半纖維素含量提高了13%。實施例2本實施例中的根莖類中藥，以甘草渣為例。甘草渣是以蒸餾水為溶劑充分提取完有效藥物成分後的中藥渣。將甘草渣烘乾後，粉碎為粒徑20目的粉末，加入相當於中藥渣體積I. 5倍的蒸餾水充分浸泡，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓力為
I.OMPa，蒸汽爆破預處理時間為2分鐘。對比例將甘草渣烘乾後，粉碎為粒徑20目的粉末，加入相當於中藥渣體積1.5倍的蒸餾水充分浸泡，得預處理料。將蒸汽爆破預處理料中的纖維素和半纖維素的含量按上述方法檢測，蒸汽爆破預處理料中提取纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的纖維素含量提高了 22%，蒸汽爆破預處理料中提取半纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的半纖維素含量提高了19%。
實施例3本實施例中的根莖類中藥，以甘草渣為例。甘草渣是以蒸餾水為溶劑充分提取完有效藥物成分後的中藥渣。將甘草渣烘乾後，粉碎為粒徑30目的粉末，加入相當於中藥渣體積O. 8倍的蒸餾水充分浸泡(8小時)，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓力為I. 5MPa，蒸汽爆破預處理時間為5分鐘。對比例將甘草渣烘乾後，粉碎為粒徑30目的粉末，加入相當於中藥渣體積O. 8倍的蒸餾水充分浸泡(8小時)，得預處理料。將蒸汽爆破預處理料中的纖維素和半纖維素的含量按上述方法檢測，蒸汽爆破預處理料中提取纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的纖維素含量提高了 16%，蒸汽爆破預處理料中提取半纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的半纖維素含量提高了15%。實施例4本實施例中的根莖類中藥，以甘草渣為例。甘草渣是以蒸餾水為溶劑充分提取完有效藥物成分後的中藥渣。將甘草渣烘乾後，粉碎為粒徑30目的粉末，加入相當於中藥渣體積O. 8倍質量體積分數為2%的檸檬酸水溶液充分浸泡(12小時)，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓力為I. 5MPa，蒸汽爆破預處理時間為5分鐘。對比例將甘草渣烘乾後，粉碎為粒徑30目的粉末，加入相當於中藥渣體積O. 8倍蒸餾水充分浸泡(12小時)，得預處理料。將蒸汽爆破預處理料中的纖維素和半纖維素的含量按上述方法檢測，蒸汽爆破預處理料中提取纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的纖維素含量提高了 32%，蒸汽爆破預處理料中提取半纖維素的含量比對比例提及的預處理料中的半纖維素含量提高了28%。實施例5分別以提取有效藥物成份後的黃芪、甘草、百合、白附片、白朮、白芍、板藍根、柴胡、川芎、人參、三七、、葛根、地黃、天南星、知母、當歸、黃連、黃芩、川貝母、白芷、牛膝、天麻、天冬、大黃、木香、半夏、桔梗、元胡、蒼朮、黃精、何首烏、土茯苓、兩面針、丹參、黨參、貝母、白芷和麥冬的中藥渣為原料，粉碎為粒徑30目的粉末，加入相當於中藥渣體積O. 8倍質量體積分數為5%的檸檬酸水溶液充分浸泡(12小時)，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓力為I. 5MPa，蒸汽爆破預處理時間為5分鐘。分別得到不同的蒸汽爆破預處理料。實施例6效果觀察通過對實施例5中的纖維素、半纖維素的提取和含量測定，上述各種中藥渣製備的蒸汽爆破預處理料與未經蒸汽爆破處理的中藥渣相比，纖維素的收率平均提高了 15%，半纖維素的收率平均提高了 20%。通過SEM圖比較，未經蒸汽爆破處理的中藥渣原料表面平滑，緻密有序，此種規整的結構後續纖維素和半纖維素的提取；蒸汽爆破預處理料表面出現大量的孔洞，長條狀結構已消失，物料已經完全呈現出無規則的結構，說明其離子液體處理已經破壞了其結晶結構。蒸汽爆破處理後物料的無規則結構使其比表面積大大增加。
實施例7在實施例I方法製備的(黃芪渣)蒸汽爆破預處理料用纖維素酶酶解處理，得酶解產物，所述纖維素酶為葡聚糖內切酶和葡聚糖外切酶的混合物，該混合物的酶活力300IU/100mL，工藝參數為45°C條件下，30轉/分鐘，酶解時間為48小時，所述纖維素酶的質量相當於所述蒸汽爆破預處理料的千分之一，酶解後得固體培養基。實施例8在實施例4方法製備的(甘草渣)蒸汽爆破預處理料用纖維素酶酶解處理，得酶解產物，所述纖維素酶為葡聚糖內切酶、葡聚糖外切酶和纖維二糖酶和葡萄糖苷酶的混合物，其酶活力300IU/100mL，所述半纖維素酶為木聚糖酶和甘露聚糖酶的混合物，其酶活力400IU/100mL，所述纖維素酶的質量相當於所述蒸汽爆破預處理料的千分之四，所述半纖維素酶的質量相當於所述蒸汽爆破預處理料的千分之一；酶解工藝參數為在45°C條件下，30轉/分鐘，酶解時間為48小時所述酶解產物得固體培養基。實施例9為了提聞口感，實施例8和9的整齊爆破預處理液在酶解如，將木質素去除後，再進行酶解，木質素的去除工藝具體為去除方法參見王華、陳明強等人發表的論文《木質素分離研究進展》，或其它常規方法。實施例10分別以實施例9製備的兩種固體培養基(簡稱甘草渣料固體培養基和黃芪渣料固體培養基)為發酵養料，進行發酵，發酵工藝為益生菌為枯草芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、產朊假絲酵母菌的混合菌，混合菌種按重量比計算益生菌為枯草芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、產朊假絲酵母菌的比例2 I 2 1，水分與固體培養基的質量比為I : 2，發酵溫度為35°C，初始pH值為6-7，發酵時間為6天，發酵終止時菌體含量為6.5X108cfu/g。發酵後，得兩種發酵飼料。實施例11以實施例9製備的甘草渣料固體培養基為發酵養料，進行發酵。固體培養基中加入相當於固體培養基質量10%的添加劑，所述添加劑按重量份計由以下組分組成麩皮10份，豆柏5份，氯化鈉I份。發酵工藝為益生菌為枯草芽孢桿菌乳酸芽孢桿菌嗜酸乳桿菌產朊假絲酵母菌為2 I 2 1，水分與固體培養基的質量比為I : 2，發酵溫度為35°C，初始pH值為6-7，發酵時間為6天，菌體含量為I. 5 X 108cfu/g。發酵後，發酵飼料。實施例12以實施例9製備的黃芪渣料固體培養基為發酵養料，進行發酵。固體培養基中加入相當於固體培養基質量30%的添加劑，所述添加劑按重量份計由以下組分組成麩皮5份，豆柏10份，氯化鈉0.5份。發酵工藝為益生菌為枯草芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、產朊假絲酵母菌的混合菌，混合菌種按重量比計算益生菌為枯草芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、產朊假絲酵母菌的比例為2 I 2 1，水分與固體培養基的質量比為I : 2，發酵溫度為35°C，初始pH值為6-7，發酵時間為6天，菌體含量為1.5X108cfu/go發酵後，得發酵飼料。實施例12以實施例11中製備的所述粗飼料為基礎飼料，配製生物飼料，按重量份計具體由以下組分組成所述粗飼料100份，薄荷醇O. 8份，乙基麥芽酚2份。 實施例13以實施例12中製備的所述發酵飼料為基礎飼料，配製生物飼料，按重量份計具體由以下組分組成所述發酵飼料80份，薄荷醇I. 2份，乙基麥芽酚5份。實施例13製備的生物飼料，經檢測，益生菌等各項指標參數和所述發酵飼料相同。以100頭空腹豬進行口感測試，90 %的豬選擇食用所述生物飼料。實施例10-13方法製備的飼料，在整個生產過程中安全、順暢。半成品及成品各檢驗項目均達到《微生態飼料添加劑(企業)質量標準》的各項指標之上，充分證明了本添加劑生產工藝穩定，按照《微生態飼料添加劑生產規範》(草案)所制定的添加劑質量穩定、安全有效，可進行規模化生產。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.根莖類中藥渣的預處理方法，其特徵在於，具體包括以下步驟根莖類中藥渣烘乾後，粉碎為粒徑不小於20目，加入相當於根莖類中藥渣體積O. 6-1. 5倍的水介質充分浸泡，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓カ不低於I. OMPa，蒸汽爆破預處理時間不低於2分鐘。
2.根據權利要求I所述的根莖類中藥渣的預處理方法，其特徵在於述蒸汽爆破預處理的壓カ為I. 5MPa，蒸汽爆破預處理時間為5分鐘。
3.根據權利要求I所述的根莖類中藥渣的預處理方法，其特徵在於所述水介質中含有質量體積分數為2-5%的檸檬酸。
4.權利要求I或2所述的根莖類中藥渣的預處理方法獲得的蒸汽爆破預處理料。
5.基於權利要求4所述的蒸汽爆破預處理料的再利用方法，其特徵在於，將所述蒸汽爆破預處理料用纖維素酶和半纖維素酶酶解處理，得酶解產物，所述纖維素酶為葡聚糖內切酶、葡聚糖外切酶和纖維ニ糖酶和葡萄糖苷酶中任ー種或多種，所述半纖維素酶為木聚糖酶和甘露聚糖酶中任ー種或兩種，所述纖維素酶和/或半纖維素酶的質量相當於所述蒸汽瀑破預處理料的1-4%。。
6.根據權利要求5所述的蒸汽爆破預處理料的再利用方法，其特徵在於，將所述酶解產物作固體培養基，加入益生菌進行固體發酵，得發酵飼料。
7.根據權利要求6所述的蒸汽爆破預處理料的再利用方法，其特徵在於，所述發酵エ藝具體為益生菌為枯草芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、和產朊假絲酵母菌的混合物，所述枯草芽孢桿菌乳酸芽孢桿菌嗜酸乳桿菌產朊假絲酵母菌的重量比為2:1:2: 1，益生菌菌種總接種重量為2-6%，固體培養基中加有相當於固體培養及質量50%的水介質，發酵溫度為35 V，初始pH值為6-7，發酵時間為6天，發酵終止時菌體含量為 6. 5X108cfu/go
8.根據權利要求7所述的蒸汽爆破預處理料的再利用方法，其特徵在於，所述固體培養基中加入相當於固體培養基質量10-30%的輔料，所述輔料按重量份計由以下組分組成麩皮5-10份，豆柏5-10份，氯化鈉O. 2-0. 5份。
9.權利要求4所述的再利用方法製備的產物在生物飼料中的應用。
10.ー種生物發酵飼料，其特徵在於，按重量份計具體由以下組分組成所述發酵飼料80-100份，薄荷醇O. 8-1. 2份，こ基麥芽酚2-5份。
全文摘要
本發明屬於中藥廢棄物生物提取和發酵領域，具體涉及根莖類中藥渣的預處理方法，步驟根莖類中藥渣烘乾後，粉碎為粒徑不小於20目，加入相當於根莖類中藥渣體積0.6-1.5倍的水介質充分浸泡，並進行蒸汽爆破預處理，得蒸汽爆破預處理料；所述蒸汽爆破預處理的壓力不低於1.0MPa，蒸汽爆破預處理時間不低於2分鐘；該方法得到的預處理方法獲得的蒸汽爆破預處理料經酶解後，進行發酵，可作為生物飼料或飼料添加劑；本發明綠色環保，將中藥渣變廢為寶，成為合生元生物飼料；預處理料也可以用於木質素、纖維素和半纖維素的提取。
文檔編號D21B1/36GK102864671SQ20121032179
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月3日 優先權日2012年9月3日
發明者吳力克, 賈愛青, 王欣 申請人:濰坊天健源新農業科技有限公司