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皂素是合成甾体激素类药物和甾体避孕药物的重要原料,是黄姜中的主要活性物质。近年来,由于国内外需求持续旺盛,使其生产和加工不断升温,但由于其结构的特殊性,目前也只能从黄姜等天然植物的根茎中提取。近几年来,我国黄姜的种植面积有了很大的发展,皂素生产厂家愈建愈多,同时几十万山区农民因种植黄姜而脱贫致富,皂素产业已成为种植和深加工地区的经济发展主要支柱产业之一。但是,目前工业生产采用的传统工艺,产品单一,黄姜资源利用率不高,不但皂素的提取率低,品质不高,而且更重要的是会产生大量含酸高、胶质重、色素浓的酸性废水,对环境造成了严重的危害,同时威胁到南水北调中线水源地环境质量。
针对上述企业、社会、环保部门急需解决的现实问题,践行“清洁生产、源头治污”的思想,本课题首先从资源化利用的角度入手,结合皂素与纤维素结合的规律,对纤维、淀粉预分离工艺进行了研究,成功地从黄姜中分离出了纤维、淀粉;皂苷体系絮凝脱水,降低盐酸用量和废水的产生量;应用膜分离技术处理产生的皂素废水,效果良好;通过正交优化实验得到了酶解法皂素提取的预处理参数。最后对处理后的皂苷体系的酸解、提取关键环节进行了研究,得到了最佳条件参数。整个工艺节能、降耗、减污、增效,对现运行的皂素生产企业有一定的借鉴作用,能产生良好的经济效益,具有良好的工业化推广前景。
本研究的创新之处在于:(1)成功地得到了一条分离纤维、淀粉制备皂素的工艺路线,该工艺具有皂素提取纯度高、可实现资源化利用、经济效益好等特点。(2)皂苷水体系通过絮凝脱水减少了盐酸用量和废水量的产生。(3)采用陶瓷微滤膜和不同截留分子量的有机膜处理黄姜废水,回收其中的低分子糖,并进行了膜工艺优化。
本项目已被列为湖北省重点科技攻关项目(2004AA601050),湖北工业大学膜技术研究所与郧西县怡江生物化工有限公司联合攻关横向项目。