由淀粉類中藥渣制備乙酰丙酸的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種由淀粉類中藥渣制備乙酰丙酸的方法。該方法之一過程包括：對于淀粉含量低于40%的藥渣經(jīng)粉粹、浸泡，加α-淀粉酶進(jìn)行水解反應(yīng)，對淀粉酶水解液加糖化酶進(jìn)行糖化水解反應(yīng)，對糖化酶水解液加濃酸得葡萄糖酸溶液，葡萄糖酸溶液在反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)得到含乙酰丙酸的反應(yīng)液；方法之二過程包括：對藥渣經(jīng)粉粹、浸泡，加糖化酶進(jìn)行糖化水解反應(yīng)，對糖化酶水解液加濃酸得葡萄糖酸溶液，葡萄糖酸溶液在反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)得到含乙酰丙酸的反應(yīng)液；本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，提供的淀粉類中藥渣的利用方法具有成本低、效率高的經(jīng)濟(jì)效益及工藝綠色的環(huán)境效益的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種，屬于生物質(zhì)廢棄物資源轉(zhuǎn)化利用

技術(shù)介紹
我國是中草藥的發(fā)源地，也是中藥材的資源大國，目前國內(nèi)共有1636家中藥企業(yè)，占全國醫(yī)藥企業(yè)的32%，每年產(chǎn)生中藥渣1300萬噸以上(其中植物藥渣占87%以上)。中藥渣作為一種廢棄生物質(zhì)資源，每年產(chǎn)出量大、處理困難，但收集方便，因而具有很好的應(yīng)用前景。中藥渣一般含水量高，且含有一定營養(yǎng)物質(zhì)，極易腐敗，若堆存自腐，不僅占用大量土地，且環(huán)境污染嚴(yán)重，因此藥渣的妥善處理成為中藥企業(yè)面臨的棘手問題。淀粉是植物類藥渣中含量很高的一種生物質(zhì)，由葡萄糖聚合而成，有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩類。通過淀粉酶 高效水解可制得葡萄糖，這是淀粉類藥渣利用開發(fā)的第一步。淀粉酶根據(jù)水解產(chǎn)物的不同可分為α-淀粉酶與β-淀粉酶；根據(jù)水解過程的不同，又可分為液化酶(水解至糊精)和糖化酶(水解至單糖)。不同淀粉酶的酶解效果各異，因此，正確選取與組合酶種，并優(yōu)化酶解條件是淀粉類藥渣高效利用的核心技術(shù)之一。目前，在淀粉類藥渣酶解后的綜合利用方面還存在原料轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品附加值低、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。根據(jù)藥渣酶解產(chǎn)物葡萄糖的性質(zhì)進(jìn)行研發(fā)是合理利用淀粉類藥渣的最佳方案。在化學(xué)工業(yè)上，葡萄糖常用于合成多種重要的平臺化學(xué)品。其中，乙酰丙酸是一種重要的平臺化學(xué)品。因其結(jié)構(gòu)中因具有酮基和羧基，因此具有良好的反應(yīng)性，可作為許多大宗化學(xué)品、香料、農(nóng)藥和燃料的原材料。例如，以乙酰丙酸為原料合成的乙酰丙酸酯，Y-戊內(nèi)酯和5-氨基乙酰丙酸，分別可用于合成香料原料、燃料添加劑和農(nóng)藥中間體。但傳統(tǒng)工藝中原料成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率低，成為制約葡萄糖高值利用的瓶頸問題。因此，從低成本原料(淀粉類藥渣)出發(fā)，基于各種化學(xué)與生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，開發(fā)“酶解與化學(xué)轉(zhuǎn)化”于一體的完整工藝流程，制備葡萄糖及其衍生化學(xué)品等多種重要的平臺化合物，逐步建立生物精煉經(jīng)濟(jì)模式，對解決當(dāng)前世界能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題具有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種，該方法過程簡單，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)意義。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種，所述的淀粉類中藥渣包括:浮小麥、百合和蓮子，其中淀粉質(zhì)量含量低于40%，其特征在于包括以下過程: (I)將中藥渣經(jīng)球磨機(jī)進(jìn)行濕法粉碎至目數(shù)為2(Γ120目的粉末，經(jīng)干燥含水量為(T20w%，以質(zhì)量比為0.06^4.2:1的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉配制成pH為5.5^7.5的混合液為緩沖液，按α-淀粉酶與中藥渣質(zhì)量比為0.005、.1:1，以及按每克中藥渣用1(Γ100毫升緩沖液計，將中藥渣和α-淀粉酶加入緩沖液中，在溫度5(T75°C及攪拌下水解反應(yīng)廣12小時，得到酶解反應(yīng)液； (2)對步驟(I)得到的酶解反應(yīng)液，經(jīng)分離去除濾渣，得到的濾液經(jīng)分析確定濾液中的葡聚糖含量，向濾液中添加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH至6.5^7.5，之后用檸檬酸調(diào)節(jié)濾液pH至4.7^4.9，根據(jù)濾液中葡聚糖的含量，按每克葡聚糖添加糖化酶為5飛OAGU的標(biāo)準(zhǔn)，在溫度為3(T60°C及轉(zhuǎn)速為2(Γ300轉(zhuǎn)/分鐘下，向濾液中加入糖化酶水解反應(yīng)2 2小時，得到葡萄糖溶液，分析確定該葡萄糖溶液中的葡萄糖含量； (3)向步驟(2)所得的葡萄糖溶液中添加98 %硫酸溶液，至使葡萄糖溶液中硫酸質(zhì)量濃度為0.f 10%，并將所得含葡萄糖的酸溶液加入反應(yīng)釜中，在溫度14(Tl90°C及轉(zhuǎn)速100^600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌下，反應(yīng)10分鐘飛小時，得到含乙酰丙酸為4.(Γ15.0克/升的反應(yīng)液。方法之二，一種，所述的淀粉類中藥渣包括:薏苡仁、北沙參的藥洛，其中淀粉含量高于40%，其特征在于包括以下過程: (1)將中藥渣經(jīng)球磨機(jī)進(jìn)行濕法粉碎至目數(shù)為2(Γ120目的粉末，經(jīng)干燥含水量為(T20w%，以pH為4.7^4.9的檸檬酸為緩沖液，根據(jù)藥渣中淀粉的含量，按每克淀粉添加糖化酶為5飛OAGU的標(biāo)準(zhǔn)，以及按每克中藥渣用1(Γ100毫升緩沖液計，將中藥渣和糖化酶加入緩沖液中，在溫度3(T60°C及攪拌下水解反應(yīng)2 2小時，得到酶解反應(yīng)液； (2)對步驟(I)所得的酶解反應(yīng)液，經(jīng)分離去除濾渣，得到的濾液經(jīng)分析確定濾液中的葡萄糖含量；向所得的濾液中添加98w%硫酸溶液，至使濾液中硫酸質(zhì)量濃度為0.f 10%，得到含有葡萄糖的酸溶液，然后將葡萄糖酸溶液加入反應(yīng)釜中，在溫度14(Tl90°C及轉(zhuǎn)速100^600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌下，反應(yīng)10分鐘飛小時，得到含乙酰丙酸為5.(Γ18.0克/升的反應(yīng)液。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，提供的淀粉類中藥渣的利用方法具有成本低、效率高的經(jīng)濟(jì)效益及工藝綠色的環(huán)境效益的優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1.本專利技術(shù)實(shí)施例1中葡萄糖溶液的高效液相色譜檢測圖。圖2.本專利技術(shù)實(shí)施例2中濾液的高效液相色譜檢測圖。圖3.本專利技術(shù)實(shí)施例1中含乙酰丙酸的反應(yīng)液的高效液相色譜檢測圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將蓮子藥渣經(jīng)球磨粉碎至目數(shù)為2(Γ120目的粉末，以178.92克磷酸氫二鈉和493.2克磷酸二氫鈉配制成pH為6.5的20升混合液為緩沖液，經(jīng)干燥將含水量為O的1000克蓮子藥渣粉末與80克α -淀粉酶干粉加入緩沖液中，在溫度65°C及120轉(zhuǎn)/分鐘攪拌下酶解反應(yīng)48h。酶解反應(yīng)結(jié)束后的反應(yīng)液，經(jīng)渦流離心、抽濾進(jìn)行固液分離，得到731克濾渣和19.9升濾液。濾渣經(jīng)干燥后作為化肥使用。得 到的濾液經(jīng)分析確定濾液中的葡聚糖含量為17克/升。向濾液中添加265.2克氫氧化鈉進(jìn)行中和，使pH達(dá)7.0。之后，添加210克檸檬酸調(diào)節(jié)PH至4.8，在溫度為50°C及轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘下，向濾液中加入170AGU糖化酶進(jìn)行水解反應(yīng)20小時，得到葡萄糖溶液。經(jīng)高效液相色譜(HPLC)檢測后，葡萄糖得率為51.3%，高效液相色譜檢測圖如圖1所示。向19.9升葡萄糖溶液中加入1.1升98w%硫酸溶液，并將所得含葡萄糖的酸溶液加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)條件為:190 °C，轉(zhuǎn)速:100轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時間10分鐘。酸解后21升反應(yīng)液主要成分為5.9克/升的乙酰丙酸，收率達(dá)34%，高效液相色譜檢測圖如圖3所示。實(shí)施例2 將薏苡仁藥渣經(jīng)球磨粉碎至目數(shù)為2(Γ120目的粉末，以315克檸檬酸配制成pH為4.8的緩沖液30升，經(jīng)干燥將含水量為20w%的薏苡仁藥渣1000克置于緩沖液中，并加入8000AGU糖化酶酶液，在溫度50 °C及轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分鐘下酶解24小時。對酶解反應(yīng)結(jié)束后的反應(yīng)液，經(jīng)渦流離心、抽濾進(jìn)行固液分離，得到29.8升濾液和817克濾渣。濾渣干燥后可作為化肥使用。濾液經(jīng)高效液相色譜(HPLC)檢測確定為含葡萄糖的溶液，葡萄糖得率為69.6%，高效液相色譜檢測圖如圖2所示。向29.8升濾液中加入17毫升98w%硫酸溶液，得到含有葡萄糖的酸溶液；將所得葡萄糖酸溶液加入反應(yīng)爸中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)條件為:140 °C ,轉(zhuǎn)速:600轉(zhuǎn)/分鐘,反應(yīng)時間6小時。酸解后29.8升反應(yīng)液主要成分為4.9克/升的乙酰丙酸，收率達(dá)35%。實(shí)施例3 將北沙參藥渣經(jīng)球磨粉碎至目數(shù)為2(Γ120目的粉末，以69.86克磷酸氫二鈉和631.44克磷酸二氫鈉配制成pH為6.0的20升混合液為緩沖液，經(jīng)干燥將含水量為10w%的1000克蓮子藥渣粉末與70克α -淀粉酶干粉加入緩沖液中，在溫度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種由淀粉類中藥渣制備乙酰丙酸的方法，所述的淀粉類中藥渣包括：浮小麥、百合和蓮子，其中淀粉質(zhì)量含量低于40%，其特征在于包括以下過程：將中藥渣經(jīng)球磨機(jī)進(jìn)行濕法粉碎至目數(shù)為20~120目的粉末，經(jīng)干燥含水量為0~20w%，以質(zhì)量比為0.06~4.2：1的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉配制成pH為5.5~7.5的混合液為緩沖液，按α?淀粉酶與中藥渣質(zhì)量比為0.005~0.1:1，以及按每克中藥渣用10~100毫升緩沖液計，將中藥渣和α?淀粉酶加入緩沖液中，在溫度50~75℃及攪拌下水解反應(yīng)1~12小時，得到酶解反應(yīng)液；對步驟(1)得到的酶解反應(yīng)液，經(jīng)分離去除濾渣，得到的濾液經(jīng)分析確定濾液中的葡聚糖含量，向濾液中添加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至6.5~7.5，之后用檸檬酸調(diào)節(jié)濾液pH至4.7~4.9，根據(jù)濾液中葡聚糖的含量，按每克葡聚糖添加糖化酶為5~60AGU的標(biāo)準(zhǔn)，在溫度為30~60℃及轉(zhuǎn)速為20~300轉(zhuǎn)/分鐘下，向濾液中加入糖化酶水解反應(yīng)2~72小時，得到葡萄糖溶液，分析確定該葡萄糖溶液中的葡萄糖含量；向步驟（2）所得的葡萄糖溶液中添加98w%硫酸溶液，至使葡萄糖溶液中硫酸質(zhì)量濃度為0.1~10%，并將所得含葡萄糖的酸溶液加入反應(yīng)釜中，在溫度140~190℃及轉(zhuǎn)速100~600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌下，反應(yīng)10分鐘~6小時，得到含乙酰丙酸為4.0~15.0克/升的反應(yīng)液。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齊崴，何志敏，姜楠，蘇榮欣，黃仁亮，王夢凡，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：