專利名稱：薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物化學(xué)與生物發(fā)酵領(lǐng)域，特別涉及薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔 凈生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
薯蕷皂素被稱為“激素之母”，是合成抗炎激素、孕激素、性激素等多種留體激素藥 物生產(chǎn)的重要中間體，具有較高的醫(yī)藥化工價值。薯蕷皂素主要以糖甙的形式存在于薯蕷 科植物黃姜、穿地龍等植物中，需要經(jīng)過酸水解、提取才能獲得。由于該類薯蕷科植物中植 物纖維占35 40 %，淀粉占45 50 %，水溶性物質(zhì)占10 %，皂素含量僅占1 2. 5 %，其 經(jīng)水解后含有大量的淀粉多糖，酸水解液給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，高昂的治理費用 又使企業(yè)難以承受，成為制約薯蕷皂素產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。為解決薯蕷皂素生產(chǎn)過程的污染問題，人們進(jìn)行了長期艱苦的努力，并取得了一 定的成果，基本可以概述為利用水解酸廢液發(fā)酵生產(chǎn)酒精、檸檬酸、葡萄糖，分離黃姜淀粉， 生物酶水解代替酸水解等方式，但仍然存在著水解液體積大、濃度低，濃縮能耗成本高，發(fā) 酵產(chǎn)物分離過程中同樣產(chǎn)生大量廢水等問題，因此只是相對程度降低污染程度，無法根本 解決環(huán)境污染問題。為此，我們經(jīng)過反復(fù)探索，開發(fā)研制了薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方 法。目前生物飼料主要來源于糧食發(fā)酵，而黃姜、穿地龍中含有大量的淀粉和纖維素 成分，是生物飼料生產(chǎn)過程中所需的主要原料成分，同時又是薯蕷皂素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污 染的主要污染源。所以該種工藝方法的優(yōu)點在于資源綜合利用、生產(chǎn)環(huán)境無害化、降低 生產(chǎn)成本，且較現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)工藝簡單、工藝穩(wěn)定性好，其具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效
■、Λ
frff. ο經(jīng)相關(guān)專利和現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索結(jié)果顯示，均未見本發(fā)明的“薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物 蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法”的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有薯蕷生產(chǎn)皂素的方法中存在的如產(chǎn)生大量廢水、糖液濃度低脫水濃 縮生產(chǎn)成本高等缺點，綜合利用資源，在生產(chǎn)環(huán)境無害化的同時降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明提出 了薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法。本發(fā)明的目的在于提供薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，就是在薯蕷 皂素生產(chǎn)過程中，利用Ca2+或Ba2+與SO/—成鹽沉降，濾渣體外脫酸循環(huán)洗滌方式在濾渣達(dá) 到脫酸目的的同時獲得高濃度糖液，用于接種酵母發(fā)酵；從而能充分利用原植物中的淀粉 與纖維素成分聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料，同時達(dá)到潔凈生產(chǎn)薯蕷皂素的目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈 生產(chǎn)方法，其特征在于其方法一包括以下步驟
(1)黃姜或穿地龍按常規(guī)方式粉碎磨漿，利用硫酸水解，過濾后的濾液經(jīng)脫酸獲得高濃度糖液，用于接種酵母發(fā)酵；(2)過濾后的濾渣經(jīng)洗滌脫糖得高濃度糖液用于發(fā)酵，而得到的低濃度糖液套用 下批粉碎磨漿；(3)濾渣經(jīng)洗滌脫糖所得固形物用于皂素提??；(4)提取后的纖維渣并入發(fā)酵液直接噴霧干燥，獲得生物蛋白飼料；或者其方法二包括以下步驟(1)黃姜或穿地龍按常規(guī)方式粉碎磨漿，無菌接種酵母發(fā)酵至發(fā)酵液無淀粉反應(yīng)， 水中糖濃度低于0. 5%，得發(fā)酵料；(2)將發(fā)酵料壓濾，濾渣以酒精或丙酮提取，殘渣并入濾液干燥得生物蛋白飼料；(3)提取液回收溶劑至凈，以硫酸水解，水解料經(jīng)脫酸獲得糖液用于發(fā)酵種子培 養(yǎng)，固形物用于皂素提取。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述的脫酸是利用Ca2+或Ba2+與SO/—成鹽沉降，濾渣體外脫酸循 環(huán)洗滌方式在濾渣達(dá)到脫酸目的的同時獲得高濃度糖液，用于接種酵母發(fā)酵。2、上述方案中，所述的洗滌脫糖采用少量多次的方式分別獲得高濃度糖液和低濃 度糖液。3、上述方案中，發(fā)酵菌種為經(jīng)誘變選育、復(fù)壯獲得的酵母菌，發(fā)酵條件為種子罐培養(yǎng)基成份(W/V)母液糖5% 8%，尿素0. 2% 1%，豆餅粉3% 5%，磷酸 二氫鉀 0. 01% 0. 1% ；接種量0. 5 5%，溫度25 45°C，環(huán)境無菌空氣，培養(yǎng)時間攪拌培養(yǎng)5 50 小時；發(fā)酵罐培養(yǎng)基成分(W/V)母液糖8% 15%，尿素0.2% 1%，豆餅粉3% 5%，磷酸 二氫鉀0. 01% 0. 1%，玉米漿0.01% 1%，氯化鈉0. 01% 0. 8% ；接種量5 30%，溫度25 55°C，環(huán)境無菌空氣，培養(yǎng)時間攪拌培養(yǎng)5 120 小時。4、上述方案中，所述的母糖液為該方法中所述的高濃度糖液和原植物粉碎磨漿后 的漿料中的一種，糖濃度計量以葡萄糖含量為準(zhǔn)。本發(fā)明利用硫酸做催化劑水解薯蕷皂甙為薯蕷皂素，利用Ca2+或Ba2+與SO/—成鹽 沉降，濾渣體外脫酸循環(huán)洗滌方式在濾渣達(dá)到脫酸方式同時獲得良好的薯蕷皂素水解物和 提供能直接酵母發(fā)酵的高濃度糖液與纖維渣。本發(fā)明利用原植物中的大量淀粉與纖維素資源，通過酵母發(fā)酵，直接干燥獲得蛋 白飼料粉，解決薯蕷皂素生產(chǎn)的廢水、廢渣問題。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果1、本發(fā)明具有在不增加能耗的前提下，充分利用了原料中富含的淀粉多糖與纖維 素成分，無需濃縮獲得可直接用于發(fā)酵濃度的糖液，纖維粉無外來物污染，設(shè)備投入少，糖 收率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著；
2、本發(fā)明較現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)工藝簡單、工藝穩(wěn)定性好；3、本發(fā)明資源綜合利用、生產(chǎn)環(huán)境無害化、降低生產(chǎn)成本，因此具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


圖1為薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其方法一的流程圖。圖2為薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其方法二的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實施例一薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法取新鮮黃姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎機破碎，經(jīng)膠體磨加水適量，磨漿到60 目，置于水解罐中，加入濃硫酸到2. 5N濃度，按常規(guī)方式加壓水解，放入帶有篩網(wǎng)和攪拌的 壓濾清洗器中壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH6-7，過濾，濾液投入壓濾清洗器 中攪拌洗滌濾渣脫酸，壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH6-7，過濾，濾液投入壓 濾清洗器中攪拌洗滌濾渣脫酸，如此循環(huán)到壓濾清洗器出液PH6-7，壓縮空氣壓干，得到濾 液為18%的糖漿液。再于壓濾清洗器中加入水適量，攪拌洗滌濾渣，壓濾，濾液用于下批磨 漿，濾渣氣流干燥，用120#汽油熱回流滲濾提取皂素，濃縮結(jié)晶得皂素產(chǎn)品，殘渣用蒸汽回 收溶劑后，氣流干燥，得纖維渣。取母液糖(上述18%糖漿液)適量，加入適量水，調(diào)母糖 液為5%，再分別加入輔料，使其比例分別為豆餅粉4%，尿素0.5%，磷酸二氫鉀0. 06%，高 壓濕熱滅菌后，無菌環(huán)境下接種酵母菌，接種量3 %，于30°C，無菌環(huán)境下通氣攪拌培養(yǎng)15 小時，含糖量低于0.5%，得到種子液。取剩余母液糖(上述18%糖漿液)，調(diào)配處方為母 液糖15 %，尿素1 %，豆餅粉4 %，磷酸二氫鉀0.1%，玉米漿1 %，氯化鈉0.6%，接種上述種 子培養(yǎng)液，接種量30%，于32°C，無菌環(huán)境下，通氣攪拌培養(yǎng)72小時，至含糖量低于0. 5% 止，加入提取后的纖維渣，直接噴霧干燥，獲得生物蛋白飼料。實施例二 薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法取新鮮黃姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎機破碎，經(jīng)膠體磨加水適量，磨漿到80 目，置于水解罐中，加入濃硫酸到2N濃度，按常規(guī)方式加壓水解，放入帶有篩網(wǎng)和攪拌的壓 濾清洗器中壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH7，過濾，濾液投入壓濾清洗器中攪 拌洗滌濾渣脫酸，壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH7，過濾，濾液投入壓濾清洗 器中攪拌洗滌濾渣脫酸，如此循環(huán)到壓濾清洗器出液PH7，壓縮空氣壓干，得到濾液為17% 的糖漿液。再于壓濾清洗器中加入水適量，攪拌洗滌濾渣，壓濾，濾液用于下批磨漿，濾渣氣 流干燥，用120#汽油熱回流滲濾提取皂素，濃縮結(jié)晶的皂素產(chǎn)品，殘渣用蒸汽回收溶劑后， 氣流干燥，得纖維渣。取母液糖(上述17%糖漿液)適量，加入適量水，調(diào)母糖液為6%，再 分別加入輔料，使其比例分別為豆餅粉5%，尿素0. 7%，磷酸二氫鉀0. 08%，高壓濕熱滅菌 后，無菌環(huán)境下接種酵母菌，接種量5%，于25°C，無菌環(huán)境下通氣攪拌培養(yǎng)20小時，含糖 量低于0.5%，得到種子液。取剩余母液糖(上述17%糖漿液)，調(diào)配處方為母液糖10%， 尿素1 %，豆餅粉3 %，磷酸二氫鉀0. 08 %，玉米漿0. 08 %，氯化鈉0.2%，接種上述種子培養(yǎng) 液，接種量25%，于28°C，無菌環(huán)境下，通氣攪拌培養(yǎng)80小時，至含糖量低于0. 5%止，加入提取后的纖維渣，直接噴霧干燥，獲得生物蛋白飼料。實施例三薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法取新鮮黃姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎機破碎，經(jīng)膠體磨加水適量磨漿到60 目，測含糖量為20 %，加入其它輔料使達(dá)到母液糖10 %，尿素0. 7 %，豆餅粉3 %，磷酸二氫 鉀0. 08 %，玉米漿0. 09%，氯化鈉0. 4%，無菌接種酵母菌種子，接種量30%，于40°C，無 菌環(huán)境下，通氣攪拌培養(yǎng)72小時，至發(fā)酵液無淀粉反應(yīng)，水中糖濃度低于0. 5%，得發(fā)酵料， 將發(fā)酵料壓濾，分別得濾液跟濾渣。濾渣以酒精或丙酮提取，提取殘渣并入濾液干燥得生物 蛋白飼料。提取液回收溶液至凈，加入濃硫酸到2. 5N濃度，按常規(guī)方式加壓水解，放入帶 有篩網(wǎng)和攪拌的壓濾清洗器中壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH6-7，過濾，濾液 投入壓濾清洗器中攪拌洗滌濾渣脫酸，壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH6-7，過 濾，濾液投入壓濾清洗器中攪拌洗滌濾渣脫酸，如此循環(huán)到壓濾清洗器出液PH6-7，壓縮空 氣壓干，得到濾液，測定含糖量15 %，作為種子培養(yǎng)基糖液，按下列處方調(diào)配培養(yǎng)基母液 糖6 %，尿素0. 4 %，豆餅粉3 %，磷酸二氫鉀0.05%，高壓濕熱滅菌后，無菌環(huán)境下接種酵母 菌，接種量0. 5%，于42°C，無菌環(huán)境下通氣攪拌培養(yǎng)24小時，至含糖量低于0. 5%止，接種 下批發(fā)酵。再于壓濾清洗器中加入水適量，攪拌洗滌濾渣，壓濾，濾液用于下批磨漿，濾渣干 燥后，用120#汽油熱溶、過濾、冷卻結(jié)晶，得皂素產(chǎn)品。實施例四薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法取新鮮黃姜，用水洗去表面泥沙，使用破碎機破碎，經(jīng)膠體磨加水適量磨漿到80 目，測含糖量25%，加入其它輔料使達(dá)到母液糖12%，尿素1%，豆餅粉5%，磷酸二氫鉀 0. 1%，玉米漿0. 1%，氯化鈉0.8%，無菌接種酵母菌種子，接種量20%，于361，無菌環(huán)境 下，通氣攪拌培養(yǎng)48小時，至發(fā)酵液無淀粉反應(yīng)，水中糖濃度低于0. 5%，得發(fā)酵料，將發(fā)酵 料壓濾，分別得濾液跟濾渣。濾渣以酒精或丙酮提取，提取殘渣并入濾液干燥得生物蛋白 飼料。提取液回收溶液至凈，加入濃硫酸到2N濃度，按常規(guī)方式加壓水解，放入帶有篩網(wǎng) 和攪拌的壓濾清洗器中壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH7，過濾，濾液投入壓濾 清洗器中攪拌洗滌濾渣脫酸，壓濾，濾液加入中和器，加入碳酸鈣調(diào)節(jié)到PH7，過濾，濾液投 入壓濾清洗器中攪拌洗滌濾渣脫酸，如此循環(huán)到壓濾清洗器出液PH6. 5，壓縮空氣壓干，得 到濾液，測定含糖量18%，作為種子培養(yǎng)基糖液，按下列處方調(diào)配培養(yǎng)基母液糖8%，尿素 0.6%,豆餅粉5 %，磷酸二氫鉀0.1%，高壓濕熱滅菌后，無菌環(huán)境下接種酵母菌，接種量 5%，于25°C，無菌環(huán)境下通氣攪拌培養(yǎng)45小時，至含糖量低于0. 5%止，接種下批發(fā)酵。再 于壓濾清洗器中加入水適量，攪拌洗滌濾渣，壓濾，濾液用于下批磨 漿，濾渣干燥后，用120# 汽油熱溶、過濾、冷卻結(jié)晶，得皂素產(chǎn)品。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其特征在于其包括以下步驟(1)黃姜或穿地龍按常規(guī)方式粉碎磨漿，利用硫酸水解，過濾后的濾液經(jīng)脫酸獲得高濃度糖液，用于接種酵母發(fā)酵；(2)過濾后的濾渣經(jīng)洗滌脫糖得高濃度糖液用于發(fā)酵，而得到的低濃度糖液套用下批粉碎磨漿；(3)濾渣經(jīng)洗滌脫糖所得固形物用于皂素提取；(4)提取后的纖維渣并入發(fā)酵液直接噴霧干燥，獲得生物蛋白飼料；或者包括以下步驟(1)黃姜或穿地龍按常規(guī)方式粉碎磨漿，無菌接種酵母發(fā)酵至發(fā)酵液無淀粉反應(yīng)，水中糖濃度低于0.5％，得發(fā)酵料；(2)將發(fā)酵料壓濾，濾渣以酒精或丙酮提取，殘渣并入濾液干燥得生物蛋白飼料；(3)提取液回收溶劑至凈，以硫酸水解，水解料經(jīng)脫酸獲得糖液用于發(fā)酵種子培養(yǎng)，固形物用于皂素提取。
2.按照權(quán)利要求1所述薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其特征在于所述 的脫酸是利用Ca2+或Ba2+與SO/—成鹽沉降，濾渣體外脫酸循環(huán)洗滌方式在濾渣達(dá)到脫酸目 的的同時獲得高濃度糖液，用于接種酵母發(fā)酵。
3.按照權(quán)利要求1所述薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其特征在于所述 的洗滌脫糖采用少量多次的方式分別獲得高濃度糖液和低濃度糖液。
4.按照權(quán)利要求1所述薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其特征在于發(fā)酵 菌種為經(jīng)誘變選育、復(fù)壯獲得的酵母菌，發(fā)酵條件為禾中子罐培養(yǎng)基成份(W/ν):母液糖5% 8%，尿素0.2% 1%，豆餅粉3% 5%，磷酸二氫 鉀 0. 01% 0. 1% ；接種量0. 5 5%，溫度25 45°C，環(huán)境無菌空氣，培養(yǎng)時間攪拌培養(yǎng)5 50小時；發(fā)酵罐培養(yǎng)基成分(W/ν)母液糖8% 15%，尿素0.2% 1%，豆餅粉3% 5%，磷酸二氫 鉀0.01% 0. 1%，玉米漿0.01% 1%，氯化鈉0. 01% 0. 8% ；接種量5 30%，溫度25 55°C，環(huán)境無菌空氣，培養(yǎng)時間攪拌培養(yǎng)5 120小時。
5.按照權(quán)利要求4所述薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其特征在于所述 的母糖液為該方法中所述的高濃度糖液和原植物粉碎磨漿后的漿料中的一種，糖濃度計量 以葡萄糖含量為準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了薯蕷皂素聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料的潔凈生產(chǎn)方法，其特征在于在薯蕷皂素生產(chǎn)過程中，充分利用原植物中的淀粉與纖維素成分，用酵母發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)生物蛋白飼料，同時達(dá)到潔凈生產(chǎn)薯蕷皂素的目的。該種工藝方法的優(yōu)點在于資源綜合利用、生產(chǎn)環(huán)境無害化、降低生產(chǎn)成本，其具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號A23K1/14GK101816372SQ20101017363
公開日2010年9月1日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者劉強, 莊大偉, 張蕾, 陳剛 申請人:湘西自治州奧瑞克醫(yī)藥化工有限責(zé)任公司