本技術(shù)涉及一種鈮基固體酸催化劑和制備薯蕷皂素的方法，屬于生物醫(yī)藥。

背景技術(shù)：

1、薯蕷皂苷元，又名薯蕷皂素。是一種具有很高價(jià)值的藥物合成中間體，是合成腎上腺皮質(zhì)素，性激素，蛋白質(zhì)同化素等多種甾體類(lèi)激素的重要材料，例如地塞米松，可的松等。并且地塞米松已經(jīng)被證實(shí)可以有效應(yīng)用于新冠重癥患者的治療，能夠顯著降低死亡率。同時(shí)其本身還具有抗菌，消炎，降血脂的作用。

2、薯蕷皂苷元是一種異螺烷衍生物，是甾體皂苷元，是薯蕷皂苷和其它皂苷酸水解或酶水解過(guò)程的產(chǎn)物。它是類(lèi)固醇藥物合成的重要前體。薯蕷皂苷元是本身也具有一定的藥理活性，例如在治療高膽固醇,中風(fēng)，糖尿病,老年癡呆癥，白血病，更年期綜合癥，抑郁癥,甚至癌癥和其他各種代謝疾病等方面都有一定的功效。體外機(jī)制研究表明，薯蕷皂苷元可以使癌細(xì)胞的生長(zhǎng)速度最小化或降低，但有關(guān)薯蕷皂苷元在癌癥治療中的應(yīng)用的研究還非常有限。全球每年對(duì)薯蕷皂苷元的平均需求量超過(guò)4000噸，薯蕷屬，菝葜屬和葫蘆巴屬是作為提取薯蕷皂苷元的主要來(lái)源。薯蕷皂苷元在這些植物中主要以甾體皂苷的形式存在，通過(guò)c-o糖苷鍵連接葡萄糖或鼠李糖形成不同的甾體皂苷。

3、盾葉薯蕷，也叫黃姜，是一種多年生纏繞藤本植物，其根莖中甾體皂苷的含量為1％～15％，是提取薯蕷皂苷元的最好植物來(lái)源。在中國(guó)，盾葉薯蕷的種植非常廣泛，其中主要種植地為湖北十堰，恩施，陜西安康以及河南洛陽(yáng)。

4、在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，通常是先用鹽酸或硫酸等無(wú)機(jī)強(qiáng)酸水解糖苷鍵，使甾體皂苷水解為薯蕷皂苷元，再用石油醚萃取。酸解法是一種簡(jiǎn)單、可行、經(jīng)濟(jì)的方法，但由于用到大量無(wú)機(jī)強(qiáng)酸會(huì)腐蝕設(shè)備，并且產(chǎn)生的大量酸性廢水和難以處理的副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，限制了薯蕷皂苷元工業(yè)的發(fā)展。這一主要瓶頸促使人們嘗試開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型的新方法來(lái)提取薯蕷皂苷元，并開(kāi)發(fā)了許多反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)過(guò)程清潔的方案，例如微生物轉(zhuǎn)化和酶解法等來(lái)解決這一棘手的難題，盡管生產(chǎn)過(guò)程清潔，但是酶解周期長(zhǎng)，成本高昂，也在一定程度上限制了這種方法的大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)廢液排放，所用醇溶劑和固體酸催化劑全部可回收利用，收率更高，過(guò)程環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益更高的薯蕷皂素提取方法。

2、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種鈮基固體酸催化劑，所述鈮基固體酸催化劑由鈮基固體酸催化劑前驅(qū)體焙燒得到；

3、所述鈮基固體酸催化劑前驅(qū)體包括載體和負(fù)載在載體上的鈮酸。

4、可選地，所述鈮酸選自nb2o5·nh2o和/或nbopo4。

5、可選地，所述載體選自mcm-41、sba-15、zsm-5中的一種。

6、根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，提供了一種制備薯蕷皂素的方法，所述方法包括以下步驟：

7、(1)將黃姜粉末用醇溶劑i回流提取，干燥，得到粗皂苷粉末；

8、(2)在密閉反應(yīng)器中，將含有粗皂苷粉末、鈮基固體酸催化劑、醇溶劑ii的混合物，反應(yīng)，得到薯蕷皂素；

9、所述鈮基固體酸催化劑選自上述所述的鈮基固體酸催化劑。

10、可選地，所述步驟(2)中，所述鈮基固體酸催化劑由鈮基固體酸催化劑前驅(qū)體焙燒得到。

11、可選地，所述鈮基固體酸催化劑前驅(qū)體包括載體和負(fù)載在載體上的鈮酸。

12、可選地，所述鈮酸選自nb2o5·nh2o和/或nbopo4。

13、可選地，所述載體選自mcm-41、sba-15、zsm-5中的一種。

14、可選地，所述步驟(2)中，所述粗皂苷粉末與所述鈮基固體酸催化劑的質(zhì)量比為1：1。

15、可選地，所述粗皂苷粉末與醇溶劑ii的質(zhì)量體積比為0.1g：5～10ml。

16、可選地，所述粗皂苷粉末與醇溶劑ii的質(zhì)量體積比選自0.1g：5ml、0.1g：6ml、0.1g：7ml、0.1g：8ml、0.1g：9ml、0.1g：10ml中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

17、可選地，所述步驟(2)中，反應(yīng)后過(guò)濾回收鈮基固體酸催化劑。

18、可選地，所述焙燒的溫度為100～500℃，焙燒的時(shí)間為5～8h。

19、可選地，所述焙燒的溫度選自100℃、200℃、300℃、400℃、500℃中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

20、可選地，所述焙燒的時(shí)間選自5h、6h、7h、8h中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

21、可選地，所述醇溶劑i、醇溶劑ii獨(dú)立地選自甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇中的至少一種。

22、可選地，所述步驟(1)中，所述黃姜粉末與所述醇溶劑i的固液比為1：10～20g/ml。

23、可選地，所述黃姜粉末的粒徑小于0.075mm。

24、可選地，所述步驟(1)中，所述回流提取的溫度為80～120℃，回流提取的時(shí)間為6～10h。

25、可選地，所述步驟(1)中，所述回流提取的溫度選自80℃、90℃、100℃、110℃、120℃中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

26、可選地，所述回流提取的時(shí)間為6h、7h、8h、9h、10h中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

27、可選地，所述干燥的溫度為40～110℃，干燥的時(shí)間為12～24h。

28、可選地，所述步驟(2)中，所述反應(yīng)的溫度為70～120℃，反應(yīng)的時(shí)間為3～8h。

29、可選地，所述步驟(2)中，所述反應(yīng)的溫度選自70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

30、可選地，所述步驟(2)中，所述反應(yīng)的時(shí)間選自3h、4h、5h、6h、7h、8h中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

31、可選地，所述步驟(1)中，黃姜粉末采用物理法將新鮮黃姜破碎過(guò)篩得到。

32、可選地，所述步驟(1)中，回流提取結(jié)束后將醇溶劑i回收。

33、作為一個(gè)具體的實(shí)施方式，本技術(shù)通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

34、從黃姜中提取薯蕷皂素的方法，所述方法包括：

35、(1)使用物理方法將黃姜破碎為顆粒，過(guò)篩后，獲得黃姜粉末。

36、(2)將步驟(1)得到的黃姜粉末加入醇溶劑加熱回流提取粗皂苷，回流結(jié)束之后，過(guò)濾得到反應(yīng)液，之后通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收醇溶劑，真空干燥后得到粗皂苷粉末。

37、(3)將鈮基固體酸催化劑放入馬弗爐中焙燒后取出備用

38、(4)將步驟(2)和步驟(3)得到的粗皂苷粉末和鈮基固體酸催化劑轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，加入醇溶劑，進(jìn)行加熱加壓反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾回收固體酸催化劑，反應(yīng)液定容后使用高效液相色譜確定薯蕷皂素得率。

39、具體地，先對(duì)新鮮的黃姜進(jìn)行預(yù)處理，將新鮮的黃姜塊莖洗凈后，烘干，之后使用高速破碎機(jī)粉碎，過(guò)篩后得到精致黃姜粉末；將黃姜粉末與醇溶劑一同加入至圓底燒瓶中，放入油浴鍋中加熱回流，回流結(jié)束后，過(guò)濾得到反應(yīng)液，反應(yīng)液通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收醇溶劑，得到的粗皂苷粉末固體放入真空干燥箱中，干燥過(guò)夜得到粗皂苷粉末；將鈮基固體酸放入馬弗爐中焙燒后取出備用；將粗皂苷粉末，醇溶劑，以及鈮基固體酸催化劑加入高壓反應(yīng)釜中，使用氮?dú)庵脫Q5次排出空氣，之后進(jìn)行加熱加壓反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束之后，過(guò)濾回收固體酸催化劑，反應(yīng)液使用甲醇定容，之后使用高效液相色譜法測(cè)定薯蕷皂素的得率。

40、本技術(shù)能產(chǎn)生的有益效果包括：

41、本技術(shù)所提供使用醇溶劑提取粗皂苷粉末，使用固體酸催化劑催化粗皂苷粉末醇解制備薯蕷皂素，整個(gè)過(guò)程無(wú)廢液排放，避免了傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程中使用硫酸和鹽酸等無(wú)機(jī)強(qiáng)酸所帶來(lái)的環(huán)境污染和設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，同時(shí)固體酸催化劑的可重復(fù)利用性也大大增加了整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益。

42、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)工藝中使用均相催化劑如硫酸，鹽酸等無(wú)機(jī)強(qiáng)酸容易對(duì)設(shè)備造成腐蝕，廢水難以處理的問(wèn)題，并且非均相催化劑的循環(huán)使用也使整個(gè)過(guò)程具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。