CN112852621B - 人参酵素的生产集成***、利用其进行人参酵素生产的方法、人参酵素及其应用 - Google Patents

人参酵素的生产集成***、利用其进行人参酵素生产的方法、人参酵素及其应用 Download PDF

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Abstract

本申请涉及日化原料制备技术领域，具体公开了一种人参酵素的生产集成***、利用其进行人参酵素生产的方法、人参酵素及其应用。所述的人参酵素的生产集成***，包括乙醇加热储罐、凝液储罐、提取罐、热水回收罐、发酵罐、冷凝器、冷却器、酶混合罐、加热器、气液分离器、醇水混合罐。通过微分梯度提取、边提取边浓缩、发酵集成技术，解决传统的人参酵素制备工艺效率低，周期长，能耗和物质消耗大，批次稳定性差的缺陷。

Description

人参酵素的生产集成***、利用其进行人参酵素生产的方法、 人参酵素及其应用
技术领域
本申请涉及日化原料制备技术领域，更具体地说，它涉及一种人参酵素的生产集成***、利用其进行人参酵素生产的方法及人参酵素的应用。
背景技术
人参为人所知至少已有4000年的历史，在东汉(公元25～220)的《神农本草经》中列为上品，东汉张仲景著《伤寒论》中收载有人参配伍的21个药方，后来历代本草如《名医别录》、《本草图经》和《本草纲目》等均收载人参。李时珍在《本草纲目》中首次对人参做了详细论述，认为人参几乎就是一种包治百病的神药，“能治男女一切虚症”。获得了“百草之王”、“众药之首”称号
人参的多种功能和显著疗效，使其成为重要的医药工业、保健品、化妆品等产业的原料。初步统计结果表明，含有人参的中药方剂达370余种，人参是我国应用最广泛的中药材之一。我国常用中药材有1200多种，产值超过亿元的约50余种，5亿元的约10余种。而人参产值达20亿元，是产值最高的中药材品种之一。
但是目前人参的主要应用，无论是古方还是现代制剂，都是集中在内服，外用特别是日化领域的人参产品的开发目前主要以宣称为主，真正产生功效的很少。其主要原因是人参的主要成分人参皂苷在人体内被吸收前会在肠胃道被微生物进行代谢，然后再被人体吸收并产生作用，而皮肤上没有肠道微生物参与代谢，因此外用人参的生物利用度很低。
为了增加人参活性成分在皮肤上的生物利用度，将人参进行发酵做成可直接被皮肤利用的人参酵素，是一个比较好的选择。
但是目前的人参酵素制备效率比较低，批次间差异比较大，因此，提高人参酵素的制备效率对人参特别是日化领域的应用有现实指导意义。
发明内容
为了提高人参酵素的制备效率和减小不同批次间的差异，本申请提供一种人参酵素的生产集成***、利用其进行人参酵素生产的方法及人参酵素的应用。
第一方面，本申请提供一种人参酵素的生产集成***，采用如下的技术方案：
一种人参酵素的生产集成***，包括乙醇加热储罐、凝液储罐、提取罐、热水回收罐、发酵罐、冷凝器、冷却器、酶混合罐、加热器、气液分离器、醇水混合罐；
所述提取罐的顶部设置有酶混合液入口管道、醇水混合液入口管道，其侧壁设有提取液回流入口管道，底部设有提取液出口；
所述提取罐内下部设有过滤网，所述过滤网的孔径为40-60目；
所述酶混合罐的底部出口通过管道经阀门F1与提取罐顶部设有的酶混合液入口管道相连；
所述醇水混合罐的顶部设有乙醇入口管道、水入口管道，其底部设有醇水混合液出口；
所述醇水混合罐的底部出口通过管道与提取罐顶部的醇水混合液入口管道相连；
所述乙醇加热储罐的底部出口通过阀门F2、第一输送泵、阀门F3后与醇水混合罐顶部的乙醇入口管道相连；
所述凝液储罐的底部出口通过阀门F4、第二输送泵、阀门F5与醇水混合罐顶部的乙醇入口管道相连；第二输送泵所处的管道上设有一管道旁路，管道旁路上设有阀门F6，所述阀门 F6位于阀门F4与阀门F5之间；
所述提取罐底部通过阀门F7、第三输送泵、管道过滤器后分成二路，第一路经过阀门F8后与提取罐侧壁上的回流入口管道相连；第二路经过阀门F9后与加热器底部设有的入口管道相连，所述加热器顶部的出口管道切线进入气液分离器，所述气液分离器的顶部出口通过管道与冷凝器顶部设有的入口管道相连；
所述发酵罐顶部设有入水口管道，所述入水口管道与阀门F14连通；
所述提取罐出口出来的提取液达到浓缩浓度后经过阀门F10和第五输送泵后通过管道进入冷却器物料管道入口，所述冷却器的物料出口管道与阀门F14及发酵罐顶部设有的入水口之间的管道合并；
所述管道过滤器的过滤孔径为100-200nm；
所述气液分离器的底部出口管道经过阀门F11后与提取罐的底部出口阀门F7与第三输送泵之间的管道合并；
所述冷凝器上还设有冷却水入口、冷却水出口，所述冷却水出口通过管道经过阀门F12、阀门F13后与发酵罐顶部的入水口管道及阀门F14之间的管道相连；
所述冷凝器的冷却水出口与阀门F12之间设有一支路管道，经过阀门F15后与醇水混合罐顶部的水入口管道相连；
所述阀门F12和阀门F13之间的管道上设有一支路管道，经过阀门F16与冷却器底部设有的冷却水入口管道相连，冷却器顶部设有的冷却水出口通过管道经过阀门F19与热水回收罐顶部设有的入水口管道相连；
所述热水回收罐的底部出口通过阀门F23、第四输送泵后分成二路，第一路经过阀门F24进入发酵罐夹套中，发酵罐夹套顶部设有出口并通过管道与热水回收罐顶部设有的回流管入口相连；第二路经过阀门F18、阀门F17与冷却器的冷却水入口管道合并进入冷却器；
所述加热器上还设有蒸汽入口和冷凝水出口，所述冷凝水出口管道通过阀门F20后与阀门 F19至热水回收罐顶部的入水口管道合并进入热水回收罐中；
所述阀门F17与阀门F18之间的管道上设有一支路入水管道，并连接有阀门F21；
所述阀门F20与热水回收罐顶部的入水口管道之间设有一支路入水管道，并连接有阀门 F22。
通过采用上述技术方案，可以实现不同浓度的乙醇水溶液对人参进行微分梯度提取，既能实现利用不同浓度的乙醇水溶液实现对人参中各有效成分如人参皂苷、多糖、多肽等有效成分的更全面的提取，又能使提取所用的乙醇水溶液始终保持新溶剂状态而最大程度增加人参和溶剂的浓差梯度，提高活性物人参皂苷、多糖、多肽等的提取率，并且通过加热器、气液分离器、冷却器、凝液储罐可以使乙醇在生产***内重复使用，最大程度的节约乙醇用量，降低成本。
进一步，人参的集成提取过程中，活性物同步浓缩并分离进入发酵罐中进行发酵，大幅缩短了提取、浓缩、发酵的整体时间，减少因皂苷累计过多造成单独浓缩时起泡等不利因素，并能及时转移提取过程得到的活性物，减少分解变色等现象，同时浓缩过程相当于灭菌，并通过全封闭管路输送，减少微生物感染的风险。
此外，加热器产生的溶剂蒸汽通过冷凝器进入凝液储罐，这个过程的冷却水换热后一部分作为提取水补液，一部分作为发酵溶剂补液，一部分对用来进一步冷却浓缩液进行二次换热(冷却器)，最后进入热水回收罐，加热器使用的蒸汽冷却后也进入热水回收罐中充当发酵过程的加热源，同时这部分储存水最后可以作为整个集成***的清洗用水。上述的集成方案综合并充分利用了水资源和能量，大幅节约用水、降低能耗，对环境更加友好。
进一步的，所述提取罐内上部设有翻板分布器，所述提取罐的釜盖底部向下延伸有连杆，所述连杆的顶端与提取罐的釜盖固定，其底端与翻板分布器的顶面铰接，所述翻板分布器的两侧均设置有挡板，一个所述挡板位于翻板分布器的顶端并与提取罐内壁固定，另一所述挡板位于翻板分布器的底端并与提取罐内壁固定，未生产状态下，所述翻板分布器呈水平状态。
通过采用上述方案，在需要添加固料时，保持翻板分布器竖立，在需要添加醇与水的混合液时，保持翻板分布器水平，分布器表面的圆形带孔结构可以使得醇与水能够混合均匀并均匀分布进入到提取罐中对人参粉进行提取。
第二方面，本申请提供一种人参酵素的生产方法，采用如下的技术方案：
一种人参酵素的生产方法，具体包括如下步骤：
发酵罐中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖和酵母粉，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃；
所述发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1 份；
所述的浓缩液和人参酵素通过包括如下步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成5-10目的人参粉，将粉碎后的人参粉加入到提取罐中，控制人参粉装填量为提取罐体积的50-70％；
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵、阀门F3、阀门F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵，通过控制阀门F3、阀门F12和F15的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为 80％乙醇水溶液，并加入到提取罐中对提取罐中的人参粉进行第一次提取，体积百分比浓度为80％乙醇水溶液的加入速率为2-3倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的2-4倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取；
上述加入体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液对人参粉进行醇提取的过程中，控制提取罐温度为50-60℃；
上述体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液进行提取的过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器，实现提取液在阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器之间的循环浓缩；
上述循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液经过加热器后通过气液分离器进行分离后经过冷凝器进入到凝液储罐中，得到回收可再利用的乙醇水溶液；
上述循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵2次，每次打开1-2min，同时关闭第三输送泵，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器中进行冷却，冷却后再进入发酵罐中进行同步发酵；
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开阀门F4、第二输送泵、阀门F5向提取罐中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取；
上述第二次醇提取过程中，控制乙醇水溶液的体积百分比浓度在2.5-3h内从80％均匀降至 0％，以实现微分梯度提取；
上述第二次醇提取过程中，控制温度在50-60℃，流速保持2-3倍人参粉重量/h；
上述微分梯度提取的过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器，实现提取液在阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器之间的循环浓缩；
上述循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器后通过气液分离器进行分离后经过冷凝器进入到凝液储罐中，得到回收可再利用的乙醇水溶液；
上述循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵2次，每次打开1-2min，同时关闭第三输送泵，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器中进行冷却，冷却后再进入发酵罐中进行同步发酵；
(4)当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至10％时，打开阀门F1，向提取罐中加入混合酶进行酶解，酶解温度为50-60℃；酶解1-1.5h后，乙醇水溶液的体积百分比浓度从10％降至 0％；
(5)关闭阀门F10、第五输送泵，继续发酵42-43.5h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素；
所述管道过滤器的过滤孔径为100-200nm；
以人参粉总重量进行计算，所述混合酶包括纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶，所述纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶的添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g；
所述纤维素酶的活力为100000-150000IU/g，半纤维素酶的活力为15000-20000IU/g，所述果胶酶的活力为15000-20000IU/g；
所述种子液由如下制备步骤获得：
取50mL液体MRS培养基，灭菌后，冷却后，在水平层流台里，倒入一管甘油保护下低温冻存的食品级植物乳杆菌并摇匀，于37℃恒温下培养24-48h，然后用此培养液在含有固体 MRS培养基的平板上划平板，再从平板里挑单菌落接种到种子培养基中进行种子培养，静置，种子培养过程控制温度为37℃，培养时间48h，得到种子液；
所述种子培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖2份、酵母粉1 份。
通过采用上述技术方案，由于采用乙醇微分梯度提取，提取过程中通过不断的浓缩回收乙醇溶剂，只需不断补充水就可以实现不同浓度的乙醇水溶液对人参进行溶剂微分梯度提取。通过采用微分梯度提取，既能利用不同浓度的乙醇水溶液实现对人参各有效活性成分，如皂苷、多糖、多肽等更全面的提取，又能使溶剂始终保持新溶剂状态而最大程度增加药材和溶剂的浓差梯度，提高活性物的提取率，并且乙醇在***内重复使用，最大程度的节约乙醇用量和成本。
进一步的，人参提取液中的活性物在提取过程中同步浓缩并分离进入发酵罐中进行发酵，大幅度缩短了提取、浓缩、发酵的整体时间，减少因皂苷累计过多造成单独浓缩时气泡等不利因素，并能即使转移提取过程中得到的活性物，减少分解变色等现象，同时浓缩过程相当于灭菌，并通过全封闭管路输送，减少了微生物感染的风险。
此外，在提取过程中对药渣进行酶解，其中纤维素酶的作用主要是将人参粉中的纤维素分解为低聚糖和葡萄糖；半纤维素酶的主要作用是酶解半纤维素为低聚木聚糖、低聚甘露聚糖、木糖、甘露糖；果胶酶的主要作用是水解果胶为水溶性果胶、果胶酸和β-半乳糖醛酸，从而提高下一步发酵过程中，菌种对人参粉中有效成分的利用率，被分解的纤维素也可作为发酵过程中的碳源，节约成本，降低固废率。
进一步的，所述热水回流罐中的恒温水经过阀门F23、第四输送泵进入到发酵罐夹套中，再从发酵罐夹套回流至热水回流罐中，从而将发酵罐中的发酵温度控制在37℃；
所述热水回流罐中的恒温水经过阀门F23、第四输送泵、阀门F18、阀门F17进入到冷却器中对浓缩液进行冷却，再从冷却器出来经过阀门F19回流到热水回收罐中；
通过控制阀门F21以控制进入冷却器中水的温度，通过控制阀门F22以控制进入热水回收罐中水的温度。
通过采用上述方案，采用热水回收罐既能实现对发酵罐的控温，又能实现对冷却器中浓缩液进行冷却，且实现了水循环利用的功能，充分利用了水资源和能量，大幅节约用水、降低能耗，对环境更加友好。
进一步的，所述液体MRS培养基由如下重量份数的原料组分组成：蛋白胨10份、牛肉浸粉5份、酵母菌粉4份、葡萄糖20份、磷酸氢二钾2份、柠檬酸三铵2份、醋酸钠5份、硫酸镁0.2份、硫酸锰0.05份、吐温801份；所述液体MRS培养基的pH值为 6.2±0.2；
所述固体MRS培养基的原料组分组成为在上述液体MRS培养基的配方基础上还含有琼脂 15份。
通过采用上述技术方案，液体MRS培养基主要用于激活微生物，固体培养基主要用于培养微生物并平板划线选出最优菌落。
第三方面，本申请提供一种上述生产方法得到的一种人参酵素。
进一步的，按每升计算，所述人参酵素包括1000-1500mg的20(S)人参皂苷Rg3、500-1000mg的20(R)人参皂苷Rg3、200-400mg的人参皂苷Rh2。
通过采用上述技术方案，相较于市售的人参酵素，本申请提供的人参酵素，其中稀有皂苷总量有较大幅度的提高，从而生物利用度也相应大大提高。
第四方面，本申请提供一种上述人参酵素的应用，采用如下技术方案：
一种人参酵素的应用，所述人参酵素添加到化妆品配方中，所述化妆品包括水、乳、霜、精华等。
通过采用上述技术方案，将本申请生产方法得到的人参酵素添加到化妆品中，皮肤外用持续使用2周以上，可以促进成纤维细胞的增殖，抑制瘢痕细胞的增殖，达到加快皮肤屏障修复，提高皮肤平整的功效，可用于新生疤痕修复、痘坑修复、肤色提亮等皮肤护理方向。
进一步的，所述人参酵素在化妆品或药膏中的添加量为0.1-2％。
通过采用上述技术方案，人参酵素在化妆品或药膏中的添加量最优为0.1-2％，此时得到的产品对促进成纤维细胞的增殖，抑制瘢痕细胞的增殖具有较高的效用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
(1)本申请通过集成提取、浓缩、发酵工艺，使提取过程中活性物同步浓缩并分离进入发酵罐中进行发酵，既缩短了整体时间，又减少了皂苷累计过多而造成不利因素产生的现象，且浓缩过程相当于灭菌，全封闭管路输送物料，减少了微生物感染风险；
(2)本申请通过集成方案，综合利用了水资源和能量，大幅节约用水、降低能耗，对环境更友好；
(3)本申请通过不断浓缩回收乙醇溶剂，只要不断补充水就可以实现不同极性的溶剂对人参进行溶剂微分梯度提取，实现了人参中活性物质的最大程度提取，提高了活性物的提取率，并且乙醇在***中重复使用，最大程度的节约乙醇用量、降低生产成本；
(4)本申请通过结合提取和酶解工艺，使人参中纤维素得到一定程度的分解，成为发酵过程的碳源，既减少了药渣的处理成本，又节约了发酵成本；
(5)本申请通过充分提取、酶解人参的成分，形成浓缩液进行发酵，最大程度的保持人参药材的全成分参与发酵，避免了单纯适用人参药材占用发酵体积，微生物和药材接触不充分的缺点，也避免传统只用人参某一些提取成分参与发酵，发酵成分不完全的缺点；
(6)本申请生产得到的人参酵素，在皮肤外用的修复和抑制瘢痕方面，效果有明显提升。
附图说明
图1为本申请实施例一中人参酵素的生产集成***的流程图；
图2为本申请实施例一中翻板分布器在提取罐中的分布结构示意图。
附图标记：1、乙醇加热储罐；2、凝液储罐；3、提取罐；4、热水回收罐；5、发酵罐；6、冷凝器；7、冷却器；8、酶混合罐；9、加热器；10、气液分离器；11、醇水混合罐；12、翻板分布器；13、过滤网；14、管道过滤器；15、第一输送泵；16、第二输送泵； 17、第三输送泵；18、第四输送泵；19、第五输送泵；20、挡板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例一
一种人参酵素的生产集成***，如图1所示，包括乙醇加热储罐1、凝液储罐2、提取罐 3、热水回收罐4、发酵罐5、冷凝器6、冷却器7、酶混合罐8、加热器9、气液分离器 10、醇水混合罐11。
提取罐3的顶部设置有酶混合液入口管道、醇水混合液入口管道，其侧壁设有提取液回流入口管道，底部设有提取液出口。
提取罐3内上部设有翻板分布器12，其为圆形均匀带孔结构，提取罐3的釜盖底部向下延伸有连杆，连杆的顶端与提取罐3的釜盖固定，其底端与翻板分布器12的顶面自由铰接，翻板分布器12的两侧均设置有挡板20，一个挡板20位于翻板分布器12的顶端并与提取罐3内壁固定，另一挡板20位于翻板分布器12的底端并与提取罐3内壁固定。添加固料时，在物料的重力作用下，翻板分布器12竖立，物料落下；添加两种液体料时，翻板分布器12保持水平，其上的两种液体混合均匀并渗落，以保证两种液体料混合均匀。提取罐 3内下部设有过滤网13，用于初步截留经醇提后的人参粉渣，过滤网13的孔径可以为40-60 目，本实施例中，过滤网13的孔径设置为50目。
酶混合罐8的底部出口通过管道经阀门F1与提取罐3顶部设有的酶混合液入口管道相连。
醇水混合罐11的顶部设有乙醇入口管道、水入口管道，其底部设有醇水混合液出口。
醇水混合罐11底部的醇水混合液出口通过管道与提取罐3顶部设有的醇水混合液入口管道相连。
乙醇加热储罐1的底部出口通过阀门F2、第一输送泵15、阀门F3后与醇水混合罐11顶部的乙醇入口管道相连，乙醇加热储罐1中乙醇溶液的体积百分比浓度为95％-100％。
凝液储罐2的底部出口通过阀门F4、第二输送泵16、阀门F5与醇水混合罐11顶部的乙醇入口管道相连；第二输送泵16所处的管道上设有一管道旁路，管道旁路上设有阀门F6，阀门F6位于阀门F4与阀门F5之间，第二输送泵16工作时，阀门F6关闭或开启一部分，用于调节流量，使流量更加稳定。
提取罐3底部通过阀门F7、第三输送泵17、管道过滤器14后分成二路，第一路经过阀门F8后与提取罐3侧壁上的回流入口管道相连，此路用于清洗提取罐3和管路；第二路经过阀门F9后与加热器9底部设有的入口管道相连，加热器9顶部的出口管道切线进入气液分离器10，气液分离器10的顶部出口通过管道与冷凝器6顶部设有的入口管道相连，冷凝器6底部的冷凝液出口与凝液储罐2顶部设有的入口管道相连，此路径主要用来将乙醇从提取液中分离出来并投入到凝液储罐2中进行循环利用。
发酵罐5顶部设有入水口管道，入水口管道与阀门F14连通。
提取罐3底部的提取液出口出来的人参提取液达到浓缩浓度后经过阀门F10和第五输送泵19后通过管道进入冷却器7物料管道入口，冷却器7的物料出口管道与发酵罐5顶部设有的入水口管道合并进入发酵罐5，此路径能够保证在提取过程中，同时有部分提取液浓缩后进入到发酵罐5中进行发酵，缩短人参酵素的整体生产时间。
管道过滤器14的过滤孔径可以为100-200nm，本实施例中，管道过滤器14的孔径优选为100目。
气液分离器10的底部出口管道经过阀门F11后与提取罐3的底部出口阀门F7与第三输送泵17之间的管道合并。
冷凝器6上还设有冷却水入口、冷却水出口，冷却水出口通过管道经过阀门F12、阀门F13后与发酵罐5顶部的入水口管道及阀门F14之间的管道合并进入发酵罐5；发酵罐5 的入水口管道上连接有阀门F14，可为发酵进一步补充水。
冷凝器6的冷却水出口与阀门F12之间设有一支路管道，经过阀门F15后与醇水混合罐11顶部的水入口管道相连，冷却水进入到醇水混合罐11中与乙醇混合，可形成不同体积百分比浓度的乙醇水溶液，为提取罐3中的人参粉提供提取溶剂，其中阀门F3和发明F5切换进料，从而实现不同浓度的乙醇水溶液对人参进行微分梯度提取，提取更全面、更充分。
阀门F12和阀门F13之间的管道上设有一支路管道，经过阀门F16与冷却器7底部设有的冷却水入口管道相连，冷却器7顶部设有的冷却水出口通过管道经过阀门F19与热水回收罐4顶部设有的入水口管道相连。
热水回收罐4的底部出口通过阀门F23、第四输送泵18后分成二路，第一路经过阀门F24进入发酵罐5夹套中，发酵罐夹套顶部设有出口并通过管道与热水回收罐4顶部设有的回流管入口相连，以对发酵罐5的发酵温度进行控制；第二路经过阀门F18、阀门F17与冷却器7的冷却水入口管道合并进入冷却器7中。
加热器9上还设有蒸汽入口和冷凝水出口，冷凝水出口管道通过阀门F20后与阀门F19至热水回收罐4顶部的入水口管道合并进入热水回收罐4中。
阀门F17与阀门F18之间的管道上设有一支路入水管道，并连接有阀门F21，用于给冷却器7补充水。
阀门F20与热水回收罐4顶部的入水口管道之间设有一支路入水管道，并连接有阀门F22，用于为热水回收罐4补充水。
本实施例中的阀门F3、阀门F5、阀门F15均为自动阀门，其它阀门均为手动阀门。
实施例1
一种人参酵素的生产方法，参考图1，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃。
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人身酵素通过包括如下步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成5目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的60％。
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵15、阀门F3、阀门F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵17，通过控制阀门F3、阀门F12和F15 的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为80％乙醇水溶液，并加入到提取罐3中对提取罐3中的人参粉进行第一次提取，温度维持60℃，体积百分比浓度为80％乙醇水溶液的加入速率为2倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的4倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取。
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开并控制阀门F4、第二输送泵16、阀门F15，向醇水混合罐11中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐3中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取，保持温度和速率不变，并在2.5h内，将乙醇水溶液的体积百分比浓度逐渐从80％降至 0％；
步骤(2)中的80％浓度乙醇水溶液进行醇提取和步骤(3)中的微分梯度提取过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10，实现提取液在阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10之间的循环浓缩。循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器 9后通过气液分离器10进行分离后经过冷凝器6进入到凝液储罐2中，得到回收可再利用的乙醇水溶液。整个循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵192次，每次打开1.5min，同时关闭第三输送泵17，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器7中进行冷却，冷却后再进入发酵罐5中进行同步发酵。
(4)当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至10％以下时，打开阀门F1，向提取罐3中加入纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶进行酶解，活力分别为150000IU/g、20000IU/g、20000IU/g，以人参粉总重量进行计算，添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g，酶解时间1h，乙醇水溶液的温度和速率均保持不变。
(5)关闭阀门F10、第五输送泵19，继续发酵43.5h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液由如下制备步骤获得：
取50mL液体MRS培养基，灭菌后，冷却后，在水平层流台里，倒入一管甘油保护下低温冻存的食品级植物乳杆菌并摇匀，所用食品级植物乳杆菌购自上海保藏生物技术中心(SHBCC)(菌种编号：SHBCC D18303)，然后于37℃恒温下培养30h，然后用此培养液在含有MRS培养基的平板上划平板，再从平板里挑单菌落接种到种子培养基中进行种子培养，静置，种子培养过程控制温度为37℃，培养时间48h，得到植物乳杆菌种子液。
其中液体MRS培养基由如下重量份数的原料组分组成：蛋白胨10份、牛肉浸粉5份、酵母菌粉4份、葡萄糖20份、磷酸氢二钾2份、柠檬酸三铵2份、醋酸钠5份、硫酸镁0.2份、硫酸锰0.05份、吐温801份；液体MRS培养基的pH值为6.2±0.2。
其中固体MRS培养基的原料组分组成为在上述液体MRS培养基的配方基础上还含有琼脂15份。
种子培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖2份、酵母粉 1份。
实施例2
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃。
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人参酵素通过包括如下的步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成10目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的70％；
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵15、阀门F3、阀门 F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵17，通过控制阀门F3、阀门F12和F15的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为80％乙醇水溶液，并加入到提取罐3中对提取罐3中的人参粉进行第一次提取，温度维持50℃，体积百分比浓度为80％乙醇水溶液的加入速率为3倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的2倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取。
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开并控制阀门F4、第二输送泵16、阀门F15，向醇水混合罐11中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐3中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取，保持温度和速率不变，并在3h内，将乙醇水溶液的体积百分比浓度逐渐从80％降至 0％。
步骤(2)中的80％浓度乙醇水溶液进行醇提取和步骤(3)中的微分梯度提取过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10，实现提取液在阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10之间的循环浓缩。循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器9后通过气液分离器10进行分离后经过冷凝器6进入到凝液储罐2中，得到回收可再利用的乙醇水溶液。整个循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵192次，每次打开1.5min，同时关闭第三输送泵17，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器7 中进行冷却，冷却后再进入发酵罐5中进行同步发酵。
(4)当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至10％以下时，打开阀门F1，向提取罐3中加入纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶进行酶解，活力分别为100000IU/g、15000IU/g、15000IU/g，以人参粉总重量进行计算，添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g，酶解时间1h，乙醇水溶液的温度和速率均保持不变；
(5)关闭阀门F10、第五输送泵19，继续发酵43.5h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
实施例3
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃。
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人参酵素通过包括如下的步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成10目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的50％；
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵15、阀门F3、阀门F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵17，通过控制阀门F3、阀门F12和F15的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为80％乙醇水溶液，并加入到提取罐3中对提取罐3中的人参粉进行第一次提取，温度维持60℃，体积百分比浓度为80％乙醇水溶液的加入速率为2.5倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的3倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取。
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开并控制阀门F4、第二输送泵16、阀门F15，向醇水混合罐11中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐3中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取，保持温度和速率不变，并在2.5h内，将乙醇水溶液的体积百分比浓度逐渐从80％降至 0％。
步骤(2)中的80％浓度乙醇水溶液进行醇提取和步骤(3)中的微分梯度提取过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10，实现提取液在阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10之间的循环浓缩。循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器9后通过气液分离器10进行分离后经过冷凝器6进入到凝液储罐2中，得到回收可再利用的乙醇水溶液。整个循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵192次，每次打开1.5min，同时关闭第三输送泵17，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器7 中进行冷却，冷却后再进入发酵罐5中进行同步发酵。
(4)当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至10％以下时，打开阀门F1，向提取罐3中加入纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶进行酶解，活力分别为150000IU/g、20000IU/g、20000IU/g，以人参粉总重量进行计算，添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g，乙醇水溶液的温度和速率均保持不变；
(5)关闭阀门F10、第五输送泵19，继续发酵43.5h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
应用例
应用例1
一种人参酵素霜，包括重量百分比为2％的实施例2制备得到的人参酵素，其还包括如下质量百分比的组分：去离子水63.5％、甘油6％、丁二醇6％、尿囊素0.2％、透明质酸钠 0.1％、羟苯甲酯0.2％、鲸蜡硬脂醇1％、硬脂醇聚醚-21％、硬脂醇聚醚-212％、乳木果油 3％、辛酸/癸酸甘油三酯7％、角鲨烷4％、生育酚乙酸酯0.50.9％、丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物1％、泛醇2％、香精0.15％、1,2-己二醇0.6％。
本应用例中的香精购自广州华文香精香料有限公司ZC2930。
应用例2
一种人参酵素乳液，包括重量百分比为2％的实施例2制备得到的人参酵素，其还包括如下质量百分比的组分：去离子水70.5％、甘油5％、丁二醇5％、尿囊素0.2％、透明质酸钠 0.1％、羟苯甲酯0.15％、鲸蜡硬脂醇0.6％、硬脂醇聚醚-20.7％、硬脂醇聚醚-211.5％、霍霍巴油3％、辛酸/癸酸甘油三酯6％、角鲨烷3％、生育酚乙酸酯0.5％、丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物0.5％、泛醇1％、香精0.1％、1,2-己二醇0.6％。
本应用例中的香精购自广州华文香精香料有限公司ZC2930。
应用例3
一种人参酵素精华液，包括重量百分比为1％的实施例2制备得到的人参酵素，其还包括如下质量百分比的组分：去离子水89.75％、丙烯酸(酯)类/C10-30烷醇丙烯酸酯交联聚合物0.25％、甘油5％、黄原胶0.1％、透明质酸钠0.15％、羟苯甲酯0.15％、尿囊素0.25％、氯苯甘醚0.15％、10％氢氧化钠水溶液0.5％、积雪草提取物0.2％、泛醇0.5％、植萃修复因子2％。
本应用例中的积雪草提取物和植萃修复因子均购自广州伽能生物科技有限公司，其中植萃修复因子包括水、小球藻提取物、槐花蕾提取物和亚麻籽提取物。
应用例4
一种人参酵素水，包括重量百分比为0.5％的实施例2制备得到的人参酵素，其还包括如下质量百分比的组分：去离子水92.28％、甘油5％、透明质酸钠0.02％、羟苯甲酯0.15％、尿囊素0.1％、泛醇0.3％、四氢甲基嘧啶羧酸0.05％、植萃修复因子1％、1,2-己二醇 0.6％。
本应用例中的植萃修复因子购自广州伽能生物科技有限公司，其中植萃修复因子包括水、小球藻提取物、槐花蕾提取物和亚麻籽提取物。
对比例
对比例1
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃；
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人参酵素通过包括如下步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成5目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中；
(2)温度维持60℃，采用药材10倍体积量、体积百分比浓度为50％的乙醇水溶液对人参粉进行回流提取2h；采用药材6倍体积量、体积百分比浓度为50％的乙醇水溶液对人参粉进行回流提取2h；
(3)冷却、过滤、浓缩，浓缩液进入到发酵罐5中进行植物乳酸杆菌发酵，发酵温度控制在37℃，发酵48h后，得到发酵液，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
对比例2
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃；
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人参酵素通过包括如下步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成5目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的60％；
(2)依次加入药材2倍量的80％乙醇水溶液、2倍量的70％乙醇水溶液、2倍量的60％乙醇水溶液、2倍量的50％乙醇水溶液、2倍量的60％乙醇水溶液、2倍量的70％乙醇水溶液、2倍量的20％乙醇水溶液、2倍量的10％乙醇水溶液、2倍量的水进行渗漉提取，温度维持60℃，速率为2倍药材重量/h；
(3)过滤，合并滤液并浓缩，浓缩液冷却后进入发酵罐5中进行植物乳酸杆菌发酵，发酵温度控制在37℃，发酵48h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
对比例3
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
将人参粉碎成5目，用Co60进行辐照，剂量为8kgy，然后加入发酵罐5中，添加量为发酵液的10％，以0.2％葡萄糖为碳源、1％酵母膏粉为氮源，接入1％预先培养好的优势植物乳杆菌，在pH为5.5，温度为37℃的条件下培养48h。过滤，浓缩至6倍浓度，并加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
对比例4
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃。
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人参酵素通过包括如下的步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成12目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的45％；
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵15、阀门F3、阀门 F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵17，通过控制阀门F3、阀门F12和F15的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为85％乙醇水溶液，并加入到提取罐3中对提取罐3中的人参粉进行第一次提取，温度维持65℃，体积百分比浓度为85％乙醇水溶液的加入速率为1.5倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为85％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的5倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为85％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取。
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开并控制阀门F4、第二输送泵16、阀门F15，向醇水混合罐11中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐3中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取，保持温度和速率不变，并在4h内，将乙醇水溶液的体积百分比浓度逐渐从85％降至 0％。
步骤(2)中的85％浓度乙醇水溶液进行醇提取和步骤(3)中的微分梯度提取过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10，实现提取液在阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10之间的循环浓缩。循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器9后通过气液分离器10进行分离后经过冷凝器6进入到凝液储罐2中，得到回收可再利用的乙醇水溶液。整个循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵192次，每次打开1.5min，同时关闭第三输送泵17，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器7 中进行冷却，冷却后再进入发酵罐5中进行同步发酵。
(4)当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至15％以下时，打开阀门F1，向提取罐3中加入纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶进行酶解，活力分别为150000IU/g、20000IU/g、20000IU/g，以人参粉总重量进行计算，添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g，酶解时间1h，乙醇水溶液的温度和速率均保持不变；
(5)关闭阀门F10、第五输送泵19，继续发酵42h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
对比例5
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃。
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人参酵素通过包括如下的步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成4目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的75％；
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵15、阀门F3、阀门 F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵17，通过控制阀门F3、阀门F12和F15的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为75％乙醇水溶液，并加入到提取罐3中对提取罐3中的人参粉进行第一次提取，温度维持65℃，体积百分比浓度为75％乙醇水溶液的加入速率为3.5倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为75％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的1.5倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为85％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取。
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开并控制阀门F4、第二输送泵16、阀门F15，向醇水混合罐11中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐3中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取，保持温度和速率不变，并在2h内，将乙醇水溶液的体积百分比浓度逐渐从75％降至 0％。
步骤(2)中的75％浓度乙醇水溶液进行醇提取和步骤(3)中的微分梯度提取过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10，实现提取液在阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10之间的循环浓缩。循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器9后通过气液分离器10进行分离后经过冷凝器6进入到凝液储罐2中，得到回收可再利用的乙醇水溶液。整个循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵192次，每次打开1.5min，同时关闭第三输送泵17，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器7 中进行冷却，冷却后再进入发酵罐5中进行同步发酵。
(4)当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至5％以下时，打开阀门F1，向提取罐3中加入纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶进行酶解，活力分别为150000IU/g、20000IU/g、20000IU/g，以人参粉总重量进行计算，添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g，酶解时间1h，乙醇水溶液的温度和速率均保持不变；
(5)关闭阀门F10、第五输送泵19，继续发酵46h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
对比例6
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
发酵罐5中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖作为碳源和酵母粉作为氮源，并在无菌的条件下接种入1％体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃。
发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液200份、葡萄糖20份、酵母菌1份。
浓缩液和人参酵素通过包括如下的步骤的过程得到：
(1)将人参粉碎成5目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的75％；
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵15、阀门F3、阀门F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵17，通过控制阀门F3、阀门F12和F15的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为80％乙醇水溶液，并加入到提取罐3中对提取罐3中的人参粉进行第一次提取，温度维持65℃，体积百分比浓度为80％乙醇水溶液的加入速率为2倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的4倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取。
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开并控制阀门F4、第二输送泵16、阀门F15，向醇水混合罐11中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐3中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取，保持温度和速率不变，在2.5h内，将乙醇水溶液的体积百分比浓度逐渐从80％降至 0％，并持续提取1h。
步骤(2)中的80％浓度乙醇水溶液进行醇提取和步骤(3)中的微分梯度提取过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10，实现提取液在阀门F11、第三输送泵17、阀门F9、加热器9、气液分离器10之间的循环浓缩。循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器9后通过气液分离器10进行分离后经过冷凝器6进入到凝液储罐2中，得到回收可再利用的乙醇水溶液。整个循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵192次，每次打开1.5min，同时关闭第三输送泵17，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器7 中进行冷却，冷却后再进入发酵罐5中进行同步发酵。
(4)关闭阀门F10、第五输送泵19，继续发酵43.5h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
植物乳杆菌种子液的制备步骤与实施例2中的植物乳杆菌种子液的制备步骤相同。
对比例7
一种人参酵素的生产方法，与实施例2的不同之处在于，具体包括如下生产步骤：
(1)将人参粉碎成5目，将粉碎后的人参粉投入到提取罐3中，药材体积占提取罐3体积的60％。
(2)关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵15、阀门F3、阀门F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵17，通过控制阀门F3、阀门F12和F15 的开度，实现从乙醇储罐中出来的95％-100％乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为80％乙醇水溶液，并加入到提取罐3中对提取罐3中的人参粉进行第一次提取，温度维持60℃，体积百分比浓度为80％乙醇水溶液的加入速率为2倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的4倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为80％的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取。
(3)步骤(2)中的阀门F3关闭后，立刻打开并控制阀门F4、第二输送泵16、阀门F15，向醇水混合罐11中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐3中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取，保持温度和速率不变，并在2.5h内，将乙醇水溶液的体积百分比浓度逐渐从80％降至 0％；
(4)当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至10％以下时，打开阀门F1，向提取罐3中加入纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶进行酶解，活力分别为150000IU/g、20000IU/g、20000IU/g，以人参粉总重量进行计算，添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g，酶解时间1h，乙醇水溶液的温度和速率均保持不变，得到酶解液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素。
性能检测试验
分别对实施例1-3和对比例1-7制得的人参酵素进行检测，检测结果计入下列表1中。
具体的检测方法和计算公式如下：
1、能耗＝用电量÷药材质量
用电量指整个工艺过程的总的用电数量，单位KJ；药材质量指整个过程人参药材的投料量，单位kg。
2、用水量＝用水总量÷药材质量
用水总量指整个工艺过程的总的用水质量，包括工艺用水、蒸汽用水和冷却用水，单位 kg；药材质量指整个过程人参药材的投料量，单位kg。
3、乙醇用量＝乙醇使用总量÷药材质量
乙醇使用总量指整个工艺过程的总的乙醇质量，单位kg；药材质量指整个过程人参药材的投料量，单位kg。
4、提取率＝(M0-M1)/M0*100％
M0为药材中活性物理论含量，人参药材粉碎至120目，称取2g药材，测试含水量H0，另取m0 g药材用30倍50％乙醇超声提取30min，重复三次，合并提取液浓缩除除醇，药渣再用30倍水超声提取30min，重复三次，合并所有提取液和浓缩液，检测得到总皂苷含量 M01，总糖含量M02，总蛋白(多肽)含量M03，
M0＝(M01+M02+M03)/(m0*H0)*100％
M1为提取后药渣中活性物的含量，人参提取后的药渣干燥至含水量＜12％，粉碎至120 目，称取2g药材，测试含水量H1，另取m1 g药材用30倍50％乙醇超声提取30min，重复三次，合并提取液浓缩除除醇，药渣再用30倍水超声提取30min，重复三次，合并所有提取液和浓缩液，检测得到总皂苷含量M11，总糖含量M12，总蛋白(多肽)含量M13。
M1＝(M11+M12+M13)/(m1*H1)*100％
其中总皂苷含量依据香草醛-高氯酸法进行检测；
总蛋白含量依据上海荔达生物科技有限公司Lowry法蛋白含量测定试剂盒使用说明书进行检测，所用试剂盒的型号为PRL000100；
总糖含量依据苯酚-硫酸法进行检测。
5、固废率＝M药渣干重÷M药材干重*100％
M药渣干重＝药渣质量*(1-药渣含水率)
M药材干重＝药材质量*(1-药材含水率)。
6、稀有皂苷含量＝(M20(S)人参皂苷Rg3+M20(R)人参皂苷Rg3+M人参皂苷Rh2)÷2M发酵液
2M发酵液为发酵液和丁二醇等比例混合过滤后的质量。
其中稀有皂苷含量采用HPLC法进行测定，包括：
供试品溶液制备：吸取待测样品溶液5ml，加入10mL量瓶，加入甲醇稀释至刻度，摇匀，过滤，取续滤液，即得。
测定法：精密吸取供试品溶液10L，注入液相色谱仪，测定，记录色谱图。以标准曲线法计算20(S)人参皂苷Rg3，20(R)人参皂苷Rg3，人参皂苷Rh2的含量。
7、成纤维细胞增殖率/抑制率
细胞与培养：
人皮肤成纤维细胞(HSF)或人瘢痕成纤维细胞(HSFb)，培养基配方为含100mL/L胎牛血清(FBS)、100U/mL青霉素、100U/mL链霉素的高糖DMEM培养基，于37℃、体积分数为5％CO2、饱和湿度的细胞培养箱中培养，每3d换液1次，待细胞融合度达到70％- 80％时进行传代，实验所用细胞均为3-5代。
检测方法：
取对数生长期的细胞，调整细胞密度为1×104个/mL，接种于96孔板，每孔200μL。设空白对照组、加药组，每组设3个平行孔。
加药后继续孵育24h，向每孔中加入5mg/mL四甲基偶氮唑盐(MTT)溶液20μL，孵育4h后倒掉溶液，加二甲基亚砜(DMSO)150μL，摇床上摇10min，用酶标仪检测各孔在波长为450nm时的D(λ)值。
细胞增殖率(％)＝[D(λ)实验组/D(λ)空白对照组]*100％
细胞增殖抑制率(％)＝[1-D(λ)实验组/D(λ)空白对照组]*100％
样品浓度：细胞增殖率测试样品0.1％，细胞增殖抑制率0.5％。
由表1中测试数据可以看出，相较于对比例1-3，实施例1-3的生产周期大幅度缩短、能耗大幅度降低、用水量大幅度减少，而人参中活性物质的提取率和生物利用度明显提高。这是因为本申请采用微分梯度提取及提取浓缩发酵集成方式，对人参中的活性物质进行了全面、充分地提取和活性物的同步转移，同时水资源和能量最大程度的得到综合利用，而对比例1和对比例2仅为常规提取和常规梯度提取，即各阶段的乙醇水溶液的浓差梯度程度较小，无法全面、充分地对人参活性物质进行提取，并且各工序之间分段进行，导致提取率和生物利用度大大降低，步骤衔接时间长。对比例3未进行微分梯度提取和酶解，使得药材无法充分提取并被微生物发酵，其中纤维素无法分解作为碳源，不仅降低了提取率，也增加了固废率。
相较于对比例1-2，实施例1-3中的乙醇用量也有明显减少，说明采用本申请的生产集成***，在生产出优质人参酵素的基础上，能够大幅度节约乙醇用量和用水量，降低成本。
相较于对比例1-2、4-6，实施例1-3的提取率大幅度提高；相较于对比例1-6，实施例1-3的固废率大幅度降低；相较于对比例1-7，实施例1-3的稀有皂苷总量大幅度提高、成纤维细胞增殖率和瘢痕细胞抑制率大幅提高，说明本申请的各生产条件和参数是最优的；提取过程中添加酶解工艺，既能提高提取率，也能降低固废率，提高产品的生物利用度。
表1检测结果
Figure BDA0002909176220000231
以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种人参酵素的生产集成***，其特征在于，包括乙醇加热储罐、凝液储罐、提取罐、热水回收罐、发酵罐、冷凝器、冷却器、酶混合罐、加热器、气液分离器和醇水混合罐；
所述提取罐的顶部设置有酶混合液入口管道和醇水混合液入口管道，其侧壁设有提取液回流入口管道，底部设有提取液出口；
所述提取罐内下部设有过滤网，所述过滤网的孔径为40-60目；
所述酶混合罐底部的醇水混合液通过管道经阀门F1与提取罐顶部设有的酶混合液入口管道相连；
所述醇水混合罐的顶部设有乙醇入口管道和水入口管道，其底部设有醇水混合液出口；
所述醇水混合罐的底部出口通过管道与提取罐顶部的醇水混合液入口管道相连；
所述乙醇加热储罐的底部出口通过阀门F2、第一输送泵和阀门F3后与醇水混合罐顶部的乙醇入口管道相连；
所述凝液储罐的底部出口通过阀门F4、第二输送泵和阀门F5与醇水混合罐顶部的乙醇入口管道相连；第二输送泵所处的管道上设有一管道旁路，管道旁路上设有阀门F6，所述阀门F6位于阀门F4与阀门F5之间；
所述提取罐底部通过阀门F7、第三输送泵和管道过滤器后分成二路，第一路经过阀门F8后与提取罐侧壁上的回流入口管道相连；第二路经过阀门F9后与加热器底部设有的入口管道相连，所述加热器顶部的出口管道切线进入气液分离器，所述气液分离器的顶部出口通过管道与冷凝器顶部设有的入口管道相连；
所述发酵罐顶部设有入水口管道，所述入水口管道与阀门F14连通；
所述提取罐出口出来的提取液达到浓缩浓度后经过阀门F10和第五输送泵后通过管道进入冷却器物料管道入口，所述冷却器的物料出口管道与阀门F14及发酵罐顶部设有的入水口之间的管道合并；
所述管道过滤器的过滤孔径为100-200nm；
所述气液分离器的底部出口管道经过阀门F11后与提取罐的底部出口阀门F7与第三输送泵之间的管道合并；
所述冷凝器上还设有冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水出口通过管道经过阀门F12和阀门F13后与发酵罐顶部的入水口管道及阀门F14之间的管道相连；
所述冷凝器的冷却水出口与阀门F12之间设有一支路管道，经过阀门F15后与醇水混合罐顶部的水入口管道相连；
所述阀门F12和阀门F13之间的管道上设有一支路管道，经过阀门F16与冷却器底部设有的冷却水入口管道相连，冷却器顶部设有的冷却水出口通过管道经过阀门F19与热水回收罐顶部设有的入水口管道相连；
所述热水回收罐的底部出口通过阀门F23和第四输送泵后分成二路，第一路经过阀门F24进入发酵罐夹套中，发酵罐夹套顶部设有出口并通过管道与热水回收罐顶部设有的回流管入口相连；第二路经过阀门F18和阀门F17与冷却器的冷却水入口管道合并进入冷却器；
所述加热器上还设有蒸汽入口和冷凝水出口，所述冷凝水出口管道通过阀门F20后与阀门F19至热水回收罐顶部的入水口管道合并进入热水回收罐中；
所述阀门F17与阀门F18之间的管道上设有一支路入水管道，并连接有阀门F21；
所述阀门F20与热水回收罐顶部的入水口管道之间设有一支路入水管道，并连接有阀门F22。
2.根据权利要求1所述的人参酵素的生产集成***，其特征在于，所述提取罐内上部设有翻板分布器，所述提取罐的釜盖底部向下延伸有连杆，所述连杆的顶端与提取罐的釜盖固定，其底端与翻板分布器的顶面铰接，所述翻板分布器的两侧均设置有挡板，一个所述挡板位于翻板分布器的顶端并与提取罐内壁固定，另一所述挡板位于翻板分布器的底端并与提取罐内壁固定，未生产状态下，所述翻板分布器呈水平状态。
3.一种利用权利要求1所述的人参酵素的生产集成***进行人参酵素生产的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
发酵罐中，预先加入发酵培养基中的葡萄糖和酵母粉，并在无菌的条件下接种入1%体积百分比的植物乳杆菌种子液，控制pH为5.5，温度为37℃；
所述发酵培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液 200份、葡萄糖 20份、酵母菌 1份；
所述浓缩液和人参酵素通过包括如下步骤的过程得到：
（1）将人参粉碎成5-10目的人参粉，将粉碎后的人参粉加入到提取罐中，控制人参粉装填量为提取罐体积的50-70%；
（2）关闭阀门F5、阀门F8、阀门F10，打开阀门F2、第一输送泵、阀门F3、阀门F15、阀门F7、阀门11、阀门F12、第三输送泵，通过控制阀门F3、阀门F12和F15的开度，实现从乙醇储罐中出来的95%-100%乙醇和通过阀门F15的水混合后得到体积百分比浓度为80%乙醇水溶液，并加入到提取罐中对提取罐中的人参粉进行第一次提取，体积百分比浓度为80%乙醇水溶液的加入速率为2-3倍人参粉重量/h，当体积百分比浓度为80%的乙醇水溶液的加入总量为人参粉总量的2-4倍时，关闭阀门F3，停止体积百分比浓度为80%的乙醇水溶液对人参粉的第一次醇提取；
上述加入体积百分比浓度为80%的乙醇水溶液对人参粉进行醇提取的过程中，控制提取罐温度为50-60℃；
上述体积百分比浓度为80%的乙醇水溶液进行提取的过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器，实现提取液在阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器之间的循环浓缩；
上述循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、体积百分比浓度为80%的乙醇水溶液经过加热器后通过气液分离器进行分离后经过冷凝器进入到凝液储罐中，得到回收可再利用的乙醇水溶液；
上述循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵2次，每次打开1-2min，同时关闭第三输送泵，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器中进行冷却，冷却后再进入发酵罐中进行同步发酵；
（3）步骤（2）中的阀门F3关闭后，立刻打开阀门F4、第二输送泵、阀门F5向提取罐中加入回收可再利用的乙醇水溶液，通过控制回收可再利用的乙醇水溶液和透过阀门F15进入提取罐中的水的量，实现乙醇水溶液对人参粉的第二次醇提取；
上述第二次醇提取过程中，控制乙醇水溶液的体积百分比浓度在2.5-3h内从80%均匀降至0%，以实现微分梯度提取；
上述第二次醇提取过程中，控制温度在50-60℃，流速保持2-3倍人参粉重量/h；
上述微分梯度提取的过程中，通过控制阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器，实现提取液在阀门F11、第三输送泵、阀门F9、加热器、气液分离器之间的循环浓缩；
上述循环浓缩过程中，提取液中提取出来的小分子挥发性物质、不同体积百分比浓度的乙醇水溶液经过加热器后通过气液分离器进行分离后经过冷凝器进入到凝液储罐中，得到回收可再利用的乙醇水溶液；
上述循环浓缩过程中，每小时打开阀门F10和第五输送泵2次，每次打开1-2min，同时关闭第三输送泵，使得提取液经过浓缩成浓缩液并进入到冷却器中进行冷却，冷却后再进入发酵罐中进行同步发酵；
（4）当乙醇水溶液的体积百分比浓度降至10%时，打开阀门F1，向提取罐中加入混合酶进行酶解，酶解温度为50-60℃；酶解1-1.5h后，乙醇水溶液的体积百分比浓度从10%降至0%；
（5）关闭阀门F10、第五输送泵，继续发酵42-43.5h后，得到发酵液，过滤后，加入等体积的丁二醇，即得人参酵素；
所述管道过滤器的过滤孔径为100-200nm；
以人参粉总重量计，所述混合酶包括纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶，所述纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶的添加量分别为20IU/g、20IU/g、4IU/g；
所述纤维素酶的活力为100000-150000IU/g，半纤维素酶的活力为15000-20000IU/g，所述果胶酶的活力为15000-20000IU/g；
所述种子液由如下制备步骤获得：
取50mL液体MRS培养基，灭菌后，冷却后，在水平层流台里，倒入一管甘油保护下低温冻存的食品级植物乳杆菌并摇匀，于37℃恒温下培养24-48h，然后用此培养液在含有固体MRS培养基的平板上划平板，再从平板里挑单菌落接种到种子培养基中进行种子培养，静置，种子培养过程控制温度为37℃，培养时间48h，得到种子液；
所述种子培养基由如下重量份数的原料组分组成：浓缩液 200份、葡萄糖 2份、酵母粉1份。
4.根据权利要求3所述的人参酵素生产的方法，其特征在于，所述热水回收罐中的恒温水经过阀门F23、第四输送泵进入到发酵罐夹套中，再从发酵罐夹套回流至热水回收罐中，从而将发酵罐中的发酵温度控制在37℃；
所述热水回收罐中的恒温水经过阀门F23、第四输送泵、阀门F18、阀门F17进入到冷却器中对浓缩液进行冷却，再从冷却器出来经过阀门F19回流到热水回收罐中；
通过控制阀门F21以控制进入冷却器中水的温度，通过控制阀门F22以控制进入热水回收罐中水的温度。
5.根据权利要求3所述的人参酵素生产的方法，其特征在于，所述液体MRS培养基由如下重量份数的原料组分组成：蛋白胨 10份、牛肉浸粉5份、酵母菌粉 4份、葡萄糖 20份、磷酸氢二钾 2份、柠檬酸三铵 2份、醋酸钠 5份、硫酸镁 0.2份、硫酸锰 0.05份、吐温80 1份；所述液体MRS培养基的pH值为6.2±0.2；
所述固体MRS培养基的原料组分组成为在上述液体MRS培养基的配方基础上还含有琼脂15份。
6.权利要求3-5任一所述的人参酵素生产的方法得到的人参酵素，按每升计算，包括1000-1500mg的20(S)人参皂苷Rg3、500-1000mg的20(R)人参皂苷Rg3和200-400mg的人参皂苷Rh2。
7.权利要求6所述的人参酵素在制备促进成纤维细胞增殖或抑制瘢痕细胞增殖方面的化妆品或药膏中的应用，其特征在于，所述化妆品包括水、乳、霜或精华。
8.权利要求7所述的人参酵素的应用，其特征在于，按重量百分比计，所述人参酵素在化妆品中的添加量为0.1-2%。
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