本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種由盾葉薯蕷-黃姜經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)薯蕷皂素的方法，將黃姜干粉和自來水按質(zhì)量體積比1：5~12的比例混合，并補(bǔ)入為黃姜干粉質(zhì)量4.0%的尿素、為黃姜干粉質(zhì)量1.0%的酵母提取物和為自來水體積0.2%的無機(jī)鹽，配成轉(zhuǎn)化漿液，接入體積為自來水體積5%的芽孢桿菌屬菌株XBT2011種子液，在培養(yǎng)溫度40℃,控制pH6.0左右,攪拌速度為300~400rpm，通氣條件為2.5~4.0l/min的培養(yǎng)條件下轉(zhuǎn)化56~72hrs，轉(zhuǎn)化漿液經(jīng)過濾,干燥得到水解物，水解物用一倍體積的120﹟汽油提取12-16hrs,經(jīng)反復(fù)結(jié)晶得到薯蕷皂素成品；所述芽孢桿菌屬菌株XBT2011的保藏號(hào)：CGMCCNo.6301。本發(fā)明專利技術(shù)的水解物干重為所添加黃姜干粉干重28～33%，使薯預(yù)總皂苷接近完全轉(zhuǎn)化成薯蕷皂苷元，處理量大，且不含糖分,pH接近于中性，降低了環(huán)境污染。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種制備薯蕷皂素的方法，特別是一種由盾葉薯蕷-黃姜經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)薯蕷皂素的方法。屬于生物提取
技術(shù)介紹
從黃姜中提取薯蕷皂苷元(皂素)最常用的方法就是酸水解法，這種最早的生產(chǎn)工藝存在水解不完全、收率低(得率一般僅在1.7%左右)、廢水量巨大和嚴(yán)重污染環(huán)境等諸多問題。目前各個(gè)企業(yè)采用改進(jìn)后的自然發(fā)酵和酸水解法耦聯(lián)的方法。自然發(fā)酵通過黃姜自身內(nèi)源酶的酶解作用，使一部分呋茁醇皂素轉(zhuǎn)化為螺茁醇皂素，后者更易轉(zhuǎn)化為薯蕷皂苷元。因此這種耦聯(lián)的方法生產(chǎn)皂素，其產(chǎn)率比直接酸水解法可提高10°/Γ25%。但由于有多種微生物參與發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，體系內(nèi)酶種類復(fù)雜，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，則可能生成皂苷元酮而使提取物中雜質(zhì)增多，熔點(diǎn)降低，且依然存在酸水解不完全、收率低(得率一般僅在1.8%左右)、廢水量巨大和嚴(yán)重污染環(huán)境等諸多問題。為解決上訴現(xiàn)狀問題，國(guó)內(nèi)多家科研單位選擇利用微生物發(fā)酵的方法進(jìn)行薯蕷皂素的微生物轉(zhuǎn)化。其中使用的微生物菌種主要以霉菌為主，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這些霉菌菌種覆蓋雜色云芝versicolor),小克銀漢霉屬iCunnonghamelIa)，毛霉屬iMucor)，黑曲霉(AspergiIIus niger),黃曲霉(AspergiIIus fIavus),米曲霉(AspergiIIusoryzae ), 土曲霉(AspergiIlus terreus ),煙曲霉(AspergiIlus fumiga tus )和青霉屬(Penicillium)等多個(gè)不同的屬或種的霉菌菌株。利用霉菌產(chǎn)酶進(jìn)行薯蕷皂苷水解，其劣勢(shì)在于酶的水解特異性較差，而且霉菌本身的生長(zhǎng)周期也決定了發(fā)酵周期的長(zhǎng)期性(目前報(bào)道多為5-7)，另外黃姜的多糖成分降解程度低，增加了后續(xù)的提取難度，使生產(chǎn)成本偏高，因此難于應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。為此，人們又提出酶解發(fā)酵法，即在黃姜粉碎調(diào)漿后，加入一定量的淀粉酶、纖維素酶、果膠酶等進(jìn)行酶解，后接入霉菌種子液進(jìn)行液體發(fā)酵，生產(chǎn)薯蕷皂素.這種方法利用多種酶液降解淀粉，纖維素等多糖成分，解除淀粉等對(duì)薯蕷皂苷產(chǎn)生的“包裹”與“屏蔽”作用，使其更能充分水解。但由于大量使用酶制劑，使生產(chǎn)成本大幅度提高，使酶解發(fā)酵法離工業(yè)化生產(chǎn)相去甚遠(yuǎn)。總之，雖然微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)薯蕷皂素代表皂素行業(yè)發(fā)展的一個(gè)新方向，但由于篩選菌種種類的單一化(僅限于霉菌菌株)和實(shí)驗(yàn)菌種的酶解效率低等問題，使這一方法遲遲未能突破實(shí)驗(yàn)室的瓶頸而進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用。因此如何篩選出酶解薯蕷皂苷效率高，處理能力強(qiáng)(干姜粉與水的混合比例高)且能同時(shí)降解黃姜多糖成分(減低后續(xù)提取成本)的微生物菌株是微生物酶解轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)薯蕷皂素的關(guān)鍵所在
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，解決微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)薯蕷皂素的瓶頸問題，本專利技術(shù)旨在提供一種由盾葉薯蕷-黃姜經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)薯蕷皂素的方法。該方法水解完全，生產(chǎn)薯蕷皂素的效率高，處理能力強(qiáng)且成本低，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為:，其特征是:將黃姜干粉和自來水按質(zhì)量體積比1:5 12的比例混合，并補(bǔ)入為黃姜干粉質(zhì)量4.0%的尿素、為黃姜干粉質(zhì)量1.0%的酵母提取物和為自來水體積0.2%的無機(jī)鹽,配成轉(zhuǎn)化衆(zhòng)液,接入體積約為自來水體積5%的芽孢桿菌屬Q(mào)iaccilus)菌株XBT2011種子液，在培養(yǎng)溫度40°C，控制pH 6.0,攪拌速度為30(T400rpm，通氣條件為2.5 4.0 Ι/min的培養(yǎng)條件下轉(zhuǎn)化56 72hrs，轉(zhuǎn)化漿液經(jīng)過濾，干燥得到水解物，水解物用一倍體積的120 #汽油提取12-16hrs，經(jīng)反復(fù)結(jié)晶得到薯蕷皂素成品；所述的rpm為轉(zhuǎn)/分鐘，hrs為小時(shí)；所述芽孢桿菌屬{Baccilus)菌株XBT2011的保藏號(hào):CGMCCN0.6301。在轉(zhuǎn)化過程中，每隔6hrs從發(fā)酵罐中取5ml轉(zhuǎn)化液檢測(cè)薯蕷皂素轉(zhuǎn)化情況；向液樣中加入2倍液樣體積的水飽和正丁醇試劑，超聲波超聲20min后高速離心5min，取上清液至坩堝中于100°C烘干，再向坩堝中加一倍液樣體積的甲醇溶液，經(jīng)反復(fù)溶解后過濾，取適量濾液點(diǎn)樣于薄層層析板上，用體積比為7:3:0.5的氯仿/甲醇/水展開劑展開，噴IOml質(zhì)量百分比濃度10% H2SO4溶液加熱顯色，與薯預(yù)皂苷元標(biāo)品對(duì)照，觀察薯蕷總皂苷的水解程度和薯蕷皂苷元轉(zhuǎn)化程度；培養(yǎng)漿液經(jīng)工業(yè)濾布過濾，于85°C烘干得到水解物，水解物用約一倍體積的120 #汽油提取12-16hrs，并添加工業(yè)用活性炭除色素，經(jīng)反復(fù)結(jié)晶得到薯蕷皂素成品。該方法中所得水解物干重，為所添加黃姜干粉干重28 33%，薯蕷皂素得率在2.7 3.05%。所述的無機(jī)鹽為NaCl、MgS04、k2HP04、FeSO4和CaCl2的混合物。所述的無機(jī)鹽是由質(zhì)量體積百分比分為0.1% NaCU0.05%MgS04、0.05%k2HP04、0.005%FeS04 和 0.001%CaCl2 組成。所述種子液的制備為取5ml菌體密度在IO8 109/ml的aryabhattaiXBT2011懸液接種于150ml種子培養(yǎng)液中，在40°C，200rpm的搖瓶培養(yǎng)條件下培養(yǎng)14hrs制得；其中所述的種子培養(yǎng)液是由以下成分按下述質(zhì)量體積百分比組成:黃姜干粉5%、尿素 0.3%、酵母提取物 0.1%、Na Cl 0.1%、MgSO4 0.05%、k2HP04 0.05%、FeSO4 0.005%、CaCl20.001%。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:為徹底改變?cè)硭匦袠I(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，經(jīng)大量艱苦的篩選工作，從102個(gè)不同土樣中反復(fù)富集篩選，從近10000株菌株得到450株候選菌株，再經(jīng)轉(zhuǎn)化效率復(fù)篩最終遴選了 3株理想菌株。其中一株經(jīng)鑒定為芽孢桿菌屬{Baccilus)的菌株XBT2011，于2012年06月27日保藏，保藏單位名稱:中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，地址:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，郵編:100101 ;保藏編號(hào):CGMCC N0.6301，分類命名:阿氏芽孢桿菌{BadIlus aryabha t tai)。經(jīng)過約40次5L發(fā)酵罐(Sartorius, Germany)實(shí)驗(yàn)，將黃姜干粉和自來水按質(zhì)量體積比1:5 12的比例混合，并補(bǔ)入為黃姜干粉質(zhì)量4.0%的尿素、為黃姜干粉質(zhì)量1.0%的酵母提取物和為自來水體積0.2%的無機(jī)鹽，配成轉(zhuǎn)化漿液，接入體積約為自來水體積5%的芽孢桿菌屬mccilus)菌株XBT2011種子液，在培養(yǎng)溫度40°C，控制pH 6.0左右，攪拌速度為30(T400rpm，通氣條件為2.5 4.0 Ι/min的培養(yǎng)條件下轉(zhuǎn)化56 72hrs，轉(zhuǎn)化漿液經(jīng)過濾，干燥得到水解物，水解物用一倍體積的120 #汽油提取12-16hrs，經(jīng)反復(fù)結(jié)晶得到薯蕷皂素成品。所得水解物干重，為所添加黃姜干粉干重28 33%，薯蕷皂素得率在2.7 3.05%。本工藝方法可使薯蕷總皂苷接近完全轉(zhuǎn)化成薯蕷皂苷元，處理量達(dá)到工業(yè)化水平，所產(chǎn)生的廢液量約為目前工業(yè)化現(xiàn)狀的1/3，且不含糖分，pH接近于中性，可最大限度地降低環(huán)境污染。與最近公告的專利CN101012474B相比較，本專利技術(shù)在國(guó)內(nèi)第一次選用細(xì)菌菌株作為薯蕷皂苷轉(zhuǎn)化菌種，該菌株不僅酶解薯蕷總皂苷完全，轉(zhuǎn)化生產(chǎn)薯蕷總皂苷元效率高，其主要的優(yōu)勢(shì)在于能最大程本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種由盾葉薯蕷?黃姜經(jīng)微生物發(fā)酵生產(chǎn)薯蕷皂素的方法，其特征是：將黃姜干粉和自來水按質(zhì)量體積比1：5~12的比例混合，并補(bǔ)入為黃姜干粉質(zhì)量4.0%的尿素、為黃姜干粉質(zhì)量1.0%的酵母提取物和為自來水體積0.2%的無機(jī)鹽，配成轉(zhuǎn)化漿液，接入體積約為自來水體積5%的芽孢桿菌屬(Baccilus)菌株XBT2011種子液，在培養(yǎng)溫度40℃,控制pH?6.0,?攪拌速度為300~400rpm，通氣條件為2.5~?4.0?l/min的培養(yǎng)條件下轉(zhuǎn)化56~72hrs，轉(zhuǎn)化漿液經(jīng)過濾,干燥得到水解物，水解物用一倍體積的120﹟汽油提取12?16hrs,經(jīng)反復(fù)結(jié)晶得到薯蕷皂素成品；所述的rpm為轉(zhuǎn)/分鐘，hrs為小時(shí)；所述芽孢桿菌屬(Baccilus)菌株XBT2011的保藏號(hào)：CGMCCNo.6301。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：熊本濤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安綠泉生物技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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