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黄姜是我国传统常用的中药材,生产皂素最主要的药源植物,有“药用黄金”之称。黄姜根状茎中含有丰富的薯蓣皂苷,其水解产物为薯蓣皂苷元即黄姜皂素。黄姜皂素被广泛应用于医药、食品等工业,是合成甾体激素药物的基础原料和起始中间体,具有很高的药用价值。目前国内提取皂素所采用的生产工艺大多为传统的预发酵酸水解法,此法污染严重、原料资源综合利用率低。
通过物理方法分离出黄姜中的淀粉及纤维素,进而对黄姜皂素水解、提取;确定了双分离法分离淀粉和纤维素的工艺条件、黄姜皂素酸水解最佳工艺参数及最适提取溶剂;初步探讨黄姜淀粉发酵生产酒精和单细胞蛋白(SCP)的条件,表明黄姜淀粉发酵生产酒精和SCP的可行性。
1)研究从黄姜中分离淀粉和纤维素的最适方法,确定了最佳分离参数:黄姜粉碎粒度100目;干黄姜原料,将其切片浸泡60h后粉碎,此条件下淀粉得率38.03%,纤维素得率26.47%:分析表明,黄姜淀粉提取率可达92.73%;
2)黄姜皂素酸水解最佳条件:盐酸浓度0.75mol/L,水解温度130℃,时间5h,盐酸浓度对皂素得率影响明显;提取黄姜皂素最适溶剂为乙醚,提取时间4h;皂素平均得率为2.50%,皂素提取率达到72.05%;皂素经硅胶柱层析纯化后,纯度为97.3%,熔点202.1-208.4℃,达到国家关于皂素熔点的要求;
3)双分离法皂素得率达到预发酵法的88.03%(预发酵法皂素得率2.84%),而酸用量仅为预发酵法的13.25%,滤渣量为预发酵法的1/3,新工艺可以明显减少生产酸用量,从而减少环境污染;
4)黄姜淀粉的应用探讨:实验室条件下产酒精的最佳工艺条件:150mL锥形瓶装液量130mL,接种量17%,发酵时间84h,发酵液初始pH4.2,酒精度2.46%(v/v);实验室条件下生产SCP的最佳工艺条件:250mL,锥形瓶装液量30mL,接种量17%,时间69h,初始pH5.0,SCP产量为241.54(g湿重/100g干基淀粉)。
本文选择双分离法先分离出原料中占较大比例的淀粉和纤维素,可大幅度减少黄姜皂素水解酸用量,废液。BOD、COD值明显降低,颜色变浅,同时料渣减少,提取剂用量也相应减少;分离出的淀粉可用于发酵生产酒精和SCP,提高了原料利用率。基本实现了原料的综合利用。