薯蓣皂素的清洁生产工艺研究

【摘要】：盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C.H.Wright),系单子叶薯蓣属薯蓣科多年生草本植物,是我国特有的甾体激素类药源植物之一。盾叶薯蓣根茎所含的薯蓣皂素是合成多种甾体激素和甾体避孕药的前体物质,世界各国生产的甾体激素大多都是以它为原料合成的。目前关于薯蓣皂素的提取方法有很多,但大多以预发酵酸水解法为主,此法工艺简便,但耗水量大,并存在弱酸性废水污染问题。 本研究主要从薯蓣皂素最佳提取工艺的选择、薯蓣皂素的节水生产研究、不同絮凝剂对皂素废水的处理效果等方面来研究薯蓣皂素的清洁生产路线,以满足工业生产需求。本实验的主要研究结果如下： 1对影响薯蓣皂素得率的HCL浓度、酸水解时间以及汽油提取时间进行单因素考察,然后通过正交试验设计,来研究这3个因素对薯蓣皂素得率的影响,试验结果表明,薯蓣皂素的最佳提取工艺为：HCL浓度为2.5mol/L,酸水解时间为6h,汽油提取时间为6h时,此时薯蓣皂素的得率最高。 2通过发酵时薯蓣本身所含不同水量以及酸水解时不同补水量对薯蓣皂素得率的影响来研究薯蓣皂素的节水生产研究,结果表明：发酵时薯蓣本身的最佳含水量为70%-75%之间,薯蓣皂素得率最高,2.310%至2.319%；而酸水解时最低加水量为19.24mL,即最低液体总量为70mL,薯蓣皂素得率为2.685%。 3通过对常用的几种中和试剂的比较研究,确定最佳的中和试剂。研究结果表明：传统的水洗方式以及中和试剂NaOH、CaO对薯蓣皂素得率的影响无显著性差异,但传统的水洗方式耗水量大、产生的废水多,且废水酸度高、有机物含量较高、对环境污染十分严重,故较少采用；而NaOH吸湿性很强,与水反应放热迅速,且成本较高,故也不宜采用；相比较之下,CaO在中和时放热较少,且用量不大,成本也相对低廉。综合比较之下,确定酸水解后的最佳中和试剂为CaO。 4将废水用聚合氯化铝、聚合氯化铁以及聚丙烯酰胺这3种絮凝剂絮凝剂处理,将上清液分别用于清洗原料、发酵补水等环节,研究回收废水对皂素得率和质量的影响,计算废水回用的比例,并从中选取最佳絮凝剂的种类及用量。结果 表明：经这3种絮凝剂处理后的废水对皂素得率的影响无显著性差异,但经聚丙烯酰胺处理后的废水的皂素得率稍高于聚合氯化铝和聚合氯化铁,为2.725%,因此确定最佳絮凝剂为聚丙烯酰胺。 【关键词】：薯蓣皂素 HCL浓度 酸水解时间 中和试剂 絮凝剂
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ467
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 文献综述9-23
• 1.1 薯蓣属植物研究概况9-11
• 1.2 盾叶薯蓣研究综述11-15
• 1.2.1 盾叶薯蓣的植物学特性11
• 1.2.2 盾叶薯蓣的分布11-12
• 1.2.3 盾叶薯蓣的化学成分研究12-13
• 1.2.4 盾叶薯蓣的药理作用研究13-15
• 1.3 薯蓣皂苷及薯蓣皂苷元研究综述15-20
• 1.3.1 薯蓣皂苷及薯蓣皂苷元的结构与性质15-16
• 1.3.2 薯蓣皂苷元的提取工艺研究概况16-20
• 1.4 薯蓣皂苷元的清洁生产研究综述20-22
• 1.5 本研究的目的及意义22-23
• 第2章 材料与方法23-26
• 2.1 试验材料、仪器与试剂23-24
• 2.1.1 试验材料23
• 2.1.2 试验仪器23
• 2.1.3 试验试剂23-24
• 2.2 试验方法24-26
• 2.2.1 实验室试验24-25
• 2.2.2 中间试验25-26
• 第3章 研究结果与分析26-41
• 3.1 薯蓣皂素最佳提取工艺的选择26-30
• 3.1.1 不同HCL浓度对薯蓣皂素得率的影响26-27
• 3.1.2 不同酸水解时间对薯蓣皂素得率的影响27-28
• 3.1.3 不同汽油提取时间对薯蓣皂素得率的影响28-29
• 3.1.4 正交试验设计29-30
• 3.2 薯蓣皂素的节水生产研究30-34
• 3.2.1 发酵时不同含水量对薯蓣皂素得率的影响30-32
• 3.2.2 酸水解时不同补水量对薯蓣皂素得率的影响32-33
• 3.2.3 中和试剂对薯蓣皂素得率的影响33-34
• 3.3 不同絮凝剂对皂素废水的处理效果34-40
• 3.3.1 pH值对皂素废水处理效果的影响34-35
• 3.3.2 聚合氯化铝对皂素废水处理效果的影响35-36
• 3.3.3 聚合氯化铁对皂素废水处理效果的影响36-37
• 3.3.4 聚丙烯酰胺对皂素废水处理效果的影响37-38
• 3.3.5 处理后的废水清洗盾叶薯蓣对薯蓣皂素得率的影响38-40
• 3.4 中间试验结果40-41
• 第4章 总结与讨论41-44
• 4.1 薯蓣皂素最佳提取工艺的选择41
• 4.2 薯蓣皂素的节水生产研究41-42
• 4.3 不同絮凝剂对皂素废水的处理效果42
• 4.4 中间试验结果42-44
• 参考文献44-49
• 致谢49-50
• 攻读硕士学位期间研究成果50

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