CN101812483B - 汽爆与生物法耦合将虎杖白藜芦醇苷转化成白藜芦醇的方法 - Google Patents
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Abstract
针对现有方法转化虎杖白藜芦醇苷制备白藜芦醇存在转化率不高、工艺不成熟、产品不稳定等问题，本发明提供一种汽爆与生物转化方法相结合，转化虎杖白藜芦醇苷制备白藜芦醇的方法。虎杖原料经汽爆后其细胞壁被破坏，有利于后续的生物转化，同时在汽爆过程中部分白藜芦醇苷β-糖苷键断裂转化成了白藜芦醇；汽爆处理后的物料用纤维素酶或产纤维素酶的微生物固态发酵进一步转化，可将白藜芦醇苷完全转化成白藜芦醇。本发明工艺易于控制、产品稳定、成本低，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于天然产物转化与提取领域，特别涉及汽爆与生物法耦合将虎杖白藜芦醇苷转化成白藜芦醇的方法。
技术背景
虎杖为寥科寥属多年生草本植物虎杖(Polygonum cuspidatum Sieb.etZuee.)的根茎，为我国传统常用中药，具有祛风利湿、散瘀定痛、止咳化痰的作用。白黎芦醇(Resveratrol)是植物体内产生的天然二苯乙烯类多芬物质，化学名称为蔑三酚(即3，5，4’一三经基一1，2一二苯基乙烯)，相对分子量为228.25，熔点为256℃-257℃，升华点为261℃，为无色针状结晶。易溶于乙醚、氯仿、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酷等有机溶剂。在306nm的紫外光照射下产生紫色荧光，遇氨水等碱性溶液显红色，遇醋酸镁的甲醇溶液显粉红色，并能和三氯化铁一铁氰化钾起显色反应：在低温、避光条件下较为稳定，碱性环境中不稳定。
白黎芦醇是植物体内用于抵抗病原侵染的多酚物质，其对人体具有显著的抗氧化、抗自由基的作用，可以预防和治疗多种疾病，目前它已成为抑制和治疗组织癌变和肿瘤发生最有前途的药物之一。由于白黎芦醇具有抗菌、抗肿瘤、抗氧化和清除自由基等多种生物和药理活性，开发白藜芦醇，将其广泛应用于医药、保健品、化妆品和食品添加剂等领域，具有巨大的社会和经济效益。
白藜芦醇存在于虎杖、何首乌、黎芦、葡萄桑堪、花生、凤梨等植物中，但在虎杖植物中含量最高，虎杖是白藜芦醇生产的首先植物，在虎杖药材中白黎芦醇以游离和白藜芦醇苷(白藜芦醇3-O-β-D-葡萄糖甙)态两种存在形式，而白黎芦醇苷的含量大大高于白黎芦醇的含量。但白藜芦醇苷的生物活性和价值远远低于白藜芦醇，因此，将虎杖中的白藜芦醇苷转化为白藜芦醇再提取纯化的研究已成为研究的热点之一，转化方法有化学法和生物法，转化机理是将白藜芦醇苷的β-糖苷键断裂，去除分子中葡萄糖后转化成白藜芦醇，其中生物转化法(酶法或微生物发酵法)转化清洁环保、转化过程白藜芦醇样品损失少的优点被广泛研究，如中南大学、北京大学、吉首大学等单位开展了相关研究，并发表了相关文章或申请了相关专利，如微生物酶法从虎杖中提取白藜芦醇的研究(食品科学，2008，29：283-285)，虎杖中白黎芦醇的分离纯化研究(中南大学博士学位论文，2005年)，微生物转化虎杖原料提高纯白藜芦醇工艺的研究(申请号：200610031850.3)，这些文献采用的酶法和微生物发酵法都能提高白藜芦醇苷转化为白藜芦醇的转化率，但都不能将白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇，其转化率一般为60-85％，为了进一步提高虎杖白藜芦醇的提取率，降低生产成本，本发明创造性地将汽爆方法与生物法相耦合，通过反复的实验，摸索出来将虎杖原料中的白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇工艺路线：先对虎杖原料进行汽爆处理，汽爆后其细胞壁被破坏，有利于后续的生物转化，同时在汽爆过程中部分白藜芦醇苷β-糖苷键断裂转化成了白藜芦醇，汽爆处理后的物料用纤维素酶或产纤维素酶的微生物固态发酵进一步转化，可将白藜芦醇苷完全转化成白藜芦醇。本发明工艺易于控制、产品稳定、成本低，适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有方法对虎杖中白藜芦醇苷的转化率不高，产品不稳定等问题，发明一种用汽爆技术与生物转化耦合将虎杖中白藜芦醇苷转化成白藜芦醇的方法，提高白藜芦醇的提取率，降低白藜芦醇的生产成本。
本发明提供的汽爆与生物法耦合转化虎杖白藜芦醇苷制备白藜芦醇的方法，包括如下步骤：
(1)汽爆处理：将新鲜或干燥储存的虎杖原料切成1-5cm小段，加水调节水分含量(W/W)为30％-50％，在0.8-1.6MPa压力下维压1-6min进行蒸汽爆破处理；
(2)生物转化：汽爆处理后的虎杖物料用纤维素酶酶解或用能产纤维素酶的菌株固态发酵，将白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇，其中酶解转化的条件为：固液比(W/W)1∶5-1∶15，酶解温度为40-55℃，酶解时间为16-36h，纤维素酶的使用量为1-6FPA/g干物料；固态发酵条件为：固液(W/W)比1∶2.6-1∶4.2，发酵温度24-35℃，发酵时间3-6d，氮源为麸皮、硝酸铵、硫酸铵或尿素，碳氮比为30∶1-35∶1，虎杖原料经汽爆和生物转化处理后，用高压液相色谱无法检测到物料中白藜芦醇苷的存在，质量衡算表明，白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇。
具体实施方式
实施例1：
(1)汽爆处理：将新鲜的虎杖原料切成1-3cm小段，调节水分含量(W/W)为50％，在0.8MPa压力下维压6min进行蒸汽爆破处理，汽爆处理后物料中30-40％的白藜芦醇苷转化成白藜芦醇；
(2)生物转化：汽爆处理后的虎杖物料用纤维素酶酶解，酶解转化的条件为：固液比(W/W)1∶15，酶解温度为405℃，酶解时间为16h，纤维素酶的使用量为1FPA/g干物料。虎杖原料经汽爆和酶解转化处理后，用高压液相色谱无法检测到物料中白藜芦醇苷的存在，质量衡算表明，白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇。
实施例2：
(1)汽爆处理：将干燥储存的虎杖原料切成2-4cm小段，加水调节水分含量(W/W)为40％，在1.2MPa压力下维压3min进行蒸汽爆破处理；
(2)生物转化：汽爆处理后的虎杖物料用能产纤维素酶的菌株绿色木霉固态发酵，将白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇，固态发酵条件为：固液比1∶3.2，发酵温度28℃，发酵时间4d，以麸皮为氮源，碳氮比为35∶1，虎杖原料经汽爆和生物转化处理后，用高压液相色谱无法检测到物料中白藜芦醇苷的存在，质量衡算表明，白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇。
实施例3：
(1)汽爆处理：将新鲜的虎杖原料切成2-4cm小段，加水调节水分含量(W/W)为32％，在1.62MPa压力下维压1min进行蒸汽爆破处理；
(2)生物转化：汽爆处理后的虎杖物料用能产纤维素酶的菌株斜卧青霉固态发酵，将白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇，固态发酵条件为：固液比1∶4，发酵温度30℃，发酵时间4d，以麸皮为氮源，碳氮比为30∶1，虎杖原料经汽爆和生物转化处理后，用高压液相色谱无法检测到物料中白藜芦醇苷的存在，质量衡算表明，白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇。
Claims (3)
1.汽爆与生物法耦合将虎杖白藜芦醇苷转化成白藜芦醇的方法，包括如下步骤：
(1)汽爆处理：将新鲜或干燥储存的虎杖原料切成1-5cm小段，加水调节水分含量(W/W)为30％-50％，在0.8～1.6MPa压力下维压1～6min进行蒸汽爆破处理；
(2)生物转化：汽爆处理后的虎杖物料用纤维素酶酶解或用能产纤维素酶的菌株固态发酵，将白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇。
2.根据权利要求1所述的方法，汽爆处理后的虎杖物料纤维素酶酶解条件为：固液比(W/W)1∶5-1∶15，酶解温度为40-55℃，酶解时间为16-36h，纤维素酶的使用量为1-6FPA/g干物料，酶解处理后，用高压液相色谱无法检测到物料中白藜芦醇苷的存在，白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇。
3.根据权利要求1所述的方法，汽爆处理后的虎杖物料用产纤维素酶的菌株固态发酵条件为：固液(W/W)比1∶2.6-1∶4.2，发酵温度24-35℃，发酵时间3-6d，氮源为麸皮、硝酸铵、硫酸铵或尿素，固态发酵后，用高压液相色谱无法检测到物料中白藜芦醇苷的存在，白藜芦醇苷完全转化为白藜芦醇。
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