专利名称：一种薯蓣皂甙元的生产新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薯蓣皂甙元的生产新工艺。
背景技术：
从黄姜或穿山龙中提取的皂素(即薯蓣皂甙)，是甾体激素类药物的前体，在合成甾体药物的原料中占70％。在世界药物家族中，甾体激素药物是仅次于抗菌素的第二大类药物。据统计目前全世界生产的甾体激素药物品种达292种之多。甾体激素药物具有很强的抗感染、抗过敏、抗病毒和抗休克的药理作用，在国内外临床医药上广为应用。至今薯蓣皂素仍是合成这类药物最理想的原料。
自九十年代以来，国际市场甾体激素药物销售额每年以4.3％-8％左右递增，与此同步，全球对皂素的需求量也以不低于6％的速度增长。据国外药物专家预测未来20年以内，甾体激素药业仍呈显著上升态势，其需求量将越来越大，欧洲将以每年5.2％，美国以4.4％，亚洲以7.7％，非洲、南美洲以13％猛增。
薯蓣皂素的传统生产工艺为1、发酵与酸水解相结合提取皂甙元鲜姜清洗→粉碎→发酵→酸解→水洗中性→干燥→汽油提取→皂甙元2、发酵法与酶解相结合提取皂甙元鲜姜清洗→粉碎→发酵→酶解→干燥→汽油提取→皂甙元目前国内主要采用的是发酵与酸水解法提取皂甙元。
皂素生产存在的问题是技术上没有大的突破，皂素生产一直延用自然发酵、稀盐酸水解、溶剂汽油提取的生产工艺，所得皂素品质较低。传统工艺在保留有效成分，去除无效成分方面，存在着能耗大、物耗大、有效成分损失大、杂质多、效率低、周期长、工序多、提取率不高等缺点。具体表现如下1、发酵周期长，易霉变，发酵不彻底。
2、水洗至中性时，耗水量大，污染大，且造成皂甙元流失。
3、每吨成品耗酸最为15-18吨。
4、每吨成品损失汽油5-6吨。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺先进、投资少、原料消耗低、产品质量高、品质优、生产周期短、无污染的一种薯蓣皂甙元的生产新工艺。
本发明的目的是这样来实现的1、选取2-3年生黄姜或穿山龙根颈(含水率少于7％)进行粗粉碎使其粒度达2-3mm3，再用超微粉碎机粉碎至5-10um；2、在固形颗粒中，用90-95％乙醇或甲醇配合逆流式超声循环提取机作细胞破壁处理，过滤收集浸提液，去除滤渣。将分离醇液作浓缩蒸馏，得A、乙醇溶剂精馏回收重复使用，乙醇浓缩液加入脱脂溶液减压蒸干，得总皂甙；B、乙醇浓缩至絮状沉淀析出，用冷乙醇洗涤絮状沉淀脱脂后，60-90℃加热干燥，得黄色肥皂状固体。
3、在黄色肥皂状固体中加入净化水浸泡，体积为固体的10倍，低于95℃加热以加快浸泡速度，30分钟后滤出水液，将不溶物60-160℃干燥。
4、干燥物加90-95％乙醇或甲醇加热至完全溶解；冷却析出灰白色不溶固体，微孔膜过滤弃除析出杂质；85-120℃加热浓缩回收醇液，醇溶液浓缩冷却至完全析出絮状沉淀，过滤滤出醇液；60-160℃干燥析出絮状沉淀得皂甙。
5、精制皂甙或总皂甙加热溶解在15-35％盐酸溶液内，加热裂解4小时至液体变清，得盐酸液及絮状沉淀物，滤出酸液。
6、在絮状沉淀物中用1％碳酸钠中和，水洗至中性，低温干燥，得粗品皂甙元。
7、粗品皂甙元中逐加乙醇辅以低于80℃加热至粗品皂甙元固形物完全溶解后，停止加热；加入活性碳粉，醇液微孔膜过滤。
8、回收醇溶液，60-160℃低温干燥得精品皂甙元，或在80℃蒸发溶剂直接得精品皂甙元。
本工艺中应用到的新技术(1)超微粉碎技术；(2)高剪切技术；(3)逆流式超声循环提取技术；(4)螺旋沉降分离技术；(5)采用化学溶剂往复浸提；(6)膜滤技术；(7)电透析技术。
本工艺中超声波添加有机溶剂作破壁处理中所述的破壁处理需有机溶剂配合逆流式超声循环提取机使用；本工艺中，有机溶剂均为回流式重复使用。
说明1总皂甙可以直接加酸裂解，不足是会夹带大量杂质。降低皂甙元的品质。
2粗品皂甙可以采用电透析和电解技术分离甙元。
本发明应用到的新技术为(1)、超微粉碎技术粒径小于10um的粉体颗粒为微粉颗粒，利用现代先进的机械粉碎技术将原料物质破碎为微粉颗粒的技术，称为超微粉体或超微粉碎技术。
采用超微粉碎设备可将粉碎粒径提高到5um-10um，植物粉末可以达到95％破壁水平。超微粉碎温度可控制在中温、低温、超低温，含有不同理化性质成分的药材均可采用。并且此种新技术适合于不同质的药材。超微粉末可使生药中有效成分得以充分保留，有效成分的溶出更迅速、释放更快、更充分，体内吸收过程更直接、快速，药物利用率大大提高。
(2)、高剪切技术物料在进入高剪切乳化机的工作腔内后，瞬间承受几十万次剪切，同时产生的湍流使物料受到更强力的液力剪切。由于剪切、撞击、挤压、研磨等若干种破碎机理的综合作用，使物料在极短的时间内就充分达到分散、混合、乳化、均质、破碎的目的，使目标产品加工工艺更优越，产品质量更稳定。
(3)、循环超声提取技术超声波在超声提取过程中主要有三方面的作用。
①、超声波在媒质中传播可使媒质质点在其传播空间内进入振动状态强化溶质扩散、传质，即超声波机械机制。
②、超声波在媒质质点传播过程中其能量不断被媒质质点吸收变成热能，导致媒质质点温度升高，即超声波热学机制。
③、同时当大能量的超声波作用于提取介质，在振动处于稀疏状态时，介质被撕裂成许多小空穴，这些小空穴瞬时即闭合，闭合时产生高达几千大气压的瞬时压力，即空化现象。在超声场中液体中的微小气泡首先经历气泡的振荡及生长过程，既稳态空化；然后是气泡的压缩和崩溃过程，既瞬态空化。空化中微小气泡的爆裂产生的极大压力造成被破碎物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，同时超声波产生的振动作用加强了胞内物质的释放、扩散及溶解。
超声波破碎过程是一个物理过程，浸提过程中无化学反应，被浸提的生物活性物质保持不变，可极大地提高提取效率。超声波作用时其效果不仅取决于超声波的强度和频率，而且与被破碎物的结构功能有一定关系。由于提取介质中气泡尺寸不是单一的，而是存在一个分布范围，所以超声波频率应有一定的范围变化，即有一个带宽。经过对超声强化提取特性的系统研究，根据生化工程理论和方法，提出了物料循环，超声场固定分布，物料与超声场之间进行模拟移动，从而最大限度地提高了超声场的利用率，同时解决了静止物料超声提取时作用范围有限、提取原料有限的问题，通过采用循环流动和超声场的合理设计，极大地增加了超声场的物料处理量。
超声提取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取，另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。与常规提取法相比，具有提取时间短、产率高、无需加热等优点。超声提取技术能避免高温高压对有效成分的破坏。
(4)、螺旋沉降分离技术螺旋沉降离心机是利用沉降原理将悬浮液中固、液相的密度差，在转鼓内因高速旋转所产生的离心力场使固相迅速沉降于转鼓壁，从而使固、液两相分离为沉渣和分离液，适用于体积浓度≤40％、固相密度大于液相密度、具有一定流动性的悬浮液的分离；具有分离因数高、工作连续、生产能力大、适应性好的特点，并能对多种物料进行澄清、脱水、分级操作。
(5)、采用化学溶剂往复浸提超声处理后固体颗粒内部的目标溶质在溶剂中会因溶解度饱和造成溶解度降低，部分溶质被滞留在颗粒中；将分离后的固形颗粒作二次浸提使溶质更完全的溶出，提高提取率。而且淀粉在溶剂中的溶解度及微小，可以省略淀粉分离工艺，缩短了提取时间，简化了提取工序，提高了产品的纯度。
(6)、膜滤技术多空膜的分离机理主要是筛分作用；密致膜的分离机理一般是溶解—扩散作用。前者主要用于超滤、微滤、渗析等；后者主要用于反渗透、气体分离、渗透气化等。液膜分离机理是溶解—扩散与促进传递。提高纯化分离的纯净度(7)、电透析技术透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质来达到分离的一种纯化方法。常用于分离纯化分子质量较大的物质，以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。透析是否成功与透析膜的规格关系极大，需要根据欲分离成分的具体情况而选择。透析膜分为动物性膜、火棉胶膜、羊皮纸膜(硫酸纸膜)、蛋白质胶膜、玻璃纸膜等。透析过程中需要经常更换清水，使透析膜内外溶液的浓度差加大，以加快透析速度，必要时适当加热，并加以搅拌。为了加快透析速度常在透析膜浸溶的溶剂两端放置二个电极，通入直流电源，可使带电荷离子的透析速度增加10倍以上。
新工艺与传统工艺成本对比(以每吨成品比较)
四
附图为本发明一种黄姜提取皂甙元的新工艺的工艺图。
五、具体具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明1、称取干黄姜1000Kg，粗粉碎至2-5mm3，再微粉碎至400目。
2、将粉料投入高剪切乳化罐内，添加含水乙醇或甲醇，剪切30min。
3、将剪切后的黄姜用超声波处理60min，分离固体颗粒得乙醇溶剂。
4、乙醇溶剂蒸馏浓缩至干，得残留物总皂甙。
5、总皂甙加水混悬，弃除溶解糖液，不溶物80℃干燥，加20％盐酸加热反应4小时。
6、滤除酸液，将酸解沉淀加1％碳酸钠中和，水洗至中性，后干燥得粗品皂甙元。
7、加无水乙醇溶解粗品皂甙元，并加入总量1％的活性碳粉加热溶解。过滤分离碳粉，并将过滤溶剂经微孔膜滤除杂质后，减压蒸发至絮状沉淀析出，冷却溶剂，将絮状沉淀吸滤后80℃蒸干得精制皂甙元25公斤。
权利要求
1.一种薯蓣皂甙元的生产新工艺，其工艺如下(1)、选取2-3年生黄姜或穿山龙根颈(含水率少于7％)进行粗粉碎使其粒度达2-3mm3，再用超微粉碎机粉碎至5-10um。(2)、在固形颗粒中，用90-95％乙醇或甲醇配合逆流式超声循环提取机作细胞破壁处理；过滤收集浸提滤液，去除滤渣。将分离的醇液作浓缩蒸馏，得A、乙醇溶剂精馏回收重复使用，乙醇浓缩液加入脱脂溶液减压蒸干，得总皂甙；B、乙醇浓缩至絮状沉淀析出，用冷乙醇洗涤絮状沉淀脱脂后，60-90℃加热干燥，得黄色肥皂状固体。(3)、在黄色肥皂状固体中加入净化水浸泡，体积为固体的10倍，低于95℃加热以加快浸泡速度，30分钟后滤出水液，将不溶物60-160℃干燥。(4)、干燥物加90-95％乙醇或甲醇加热至完全溶解；冷却析出灰白色不溶固体，微孔膜过滤弃除析出杂质；85-120℃加热浓缩回收醇液，醇溶液浓缩冷却至完全析出絮状沉淀，过滤滤出醇液；60-160℃干燥析出絮状沉淀得精制皂甙。(5)、精制皂甙或总皂甙加热溶解在15-35％盐酸溶液内，加热裂解4小时至液体变清，得盐酸液及絮状沉淀物，滤出酸液。(6)、在絮状沉淀物中用1％碳酸钠中和，水洗至中性，低温干燥，得粗品皂甙元。(7)、粗品皂甙元中逐加乙醇辅以低于80℃加热至粗品皂甙元固形物完全溶解后，停止加热；加入活性碳粉，醇液微孔膜过滤。(8)、回收醇溶液，60-160℃低温干燥得精品皂甙元，或在80℃蒸发溶剂直接得精品皂甙元。
2.根据权利要求1所述一种薯蓣皂甙元的生产新工艺，其应用到的新技术(1)超微粉碎技术；(2)高剪切技术；(3)逆流式超声循环提取技术；(4)螺旋沉降分离技术；(5)采用化学溶剂往复浸提；(6)膜滤技术；(7)电透析技术。
3.根据权利要求1所述一种薯蓣皂甙元的生产新工艺其特征在于采用逆流式超声循环提取机添加有机溶剂配合对黄姜或穿山龙作破壁处理。
4.根据权利要求1所述的一种薯蓣皂甙元的生产生产新工艺，其特征在于采用乙醇或甲醇溶剂配合提取设备濅提出水溶性皂甙。
5.根据权利要求1所述的一种薯蓣皂甙元的生产新工艺，采用真空浓缩蒸馏回收溶剂。
6.根据权利要求1所述的一种薯蓣皂甙元的生产新工艺，其特征在采用活性碳粉剂吸附溶剂中的杂质和色素。
7.根据权利要求1所述的一种薯蓣皂甙元的生产新工艺，其特征在于采用超微粉碎设备进行超微粉碎。
全文摘要
本发明提供一种薯蓣皂甙元的生产新工艺。它以2－3年生黄姜或穿山龙根颈为原料，其工艺为原料→超微粉碎→超声提取→精馏→水解→溶解提纯→精馏→皂甙→裂解→精馏→皂甙元。本发明提供一种薯蓣皂甙元的生产新工艺，其工艺先进、投资少、原料消耗低、产品质量高、品质优、生产周期短、无污染。
文档编号C07J75/00GK1793162SQ20051002274
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者王喜军 申请人:王喜军