CN102719491A

CN102719491A - 一种无患子皂素提取物的发酵精制方法

Info

Publication number: CN102719491A
Application number: CN2012102119181A
Authority: CN
Inventors: 蒋建新; 赵丹青; 唐勇; 卜令习; 朱莉伟; 张卫明; 孙达峰
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: GUANGZHOU GUDE PERSONAL NURSING PRODUCTS Co.,Ltd.
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: CN102719491B

Abstract

本发明提供一种无患子皂素提取物的发酵精制方法，包括步骤：将无患子提取物酶解糖化，然后用乳酸菌接种发酵。本发明还提供一种无患子皂素提取物的发酵精制产物。本发明根据无患子果皮提取物中含有较高浓度纤维二糖和甘露糖的特点，提出将无患子果皮提取物经过酶解糖化发酵，将其中的糖类物质和少量蛋白转化成乳酸，从而充分利用无患子果皮，获得无患子皂素和乳酸的复配产物，实现无患子果实的高值化利用。本发明的方法将无患子水提液中的糖、蛋白等干扰杂质直接转化为最终产品中的有效组分，制得的无患子精制液体产品质量稳定，纯度高，可用于制备液体洗涤剂或其他液体产品。

Description

一种无患子皂素提取物的发酵精制方法

技术领域

本发明属甾族化合物的领域，具体来说涉及一种含有甾族化合物的植物提取物的发酵精制方法。

背景技术

天然皂素，又称天然皂苷，能形成水溶液或胶体溶液并能形成肥皂状泡沫的植物糖苷统称，是由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有机酸组成的。根据已知皂苷元的分子结构，可以将皂苷分为两大类，一类为甾体皂苷，另一类为三萜皂苷。皂苷多为白色或乳白色无定形粉末，少数为晶体，味苦而辛辣，对黏膜有刺激性。皂苷一般可溶于水、甲醇和稀乙醇，易溶于热水、热甲醇及热乙醇，不溶于乙醚、氯仿及苯。皂苷是很强的表面活性剂，即使高度稀释也能形成皂液。皂苷对心脏有刺激作用；又是很强的溶血剂。常存在于毛地黄、绵枣儿和一些豆科作物中。由于皂素含有大量的三萜类皂甙，具有较高的起泡性，在日化行业中，是难得天然表面活性剂，目前已研制开发皂素洗发香波引、皂素洗浴净等，洗涤效果均优于同类产品。由于皂素的生物活性，在医药方面也有很大的应用，可以作为抗肿瘤，调节免疫力，心脑血管疾病的药物。

无患子（Sapindus mukurossi Gaertn.）又名木患子、油患子、苦患树、黄目树等，属无患子科（Sapindaceae），为落叶大乔木，高可达20余米，树皮灰褐色或黑褐色，主要分布于我国东部、南部至西南部。日本、朝鲜、中南半岛和印度等地也常栽培。种子球形，黑色，坚硬。根和果入药，具有清热解毒、化痰止咳的功能；果皮中含有皂苷，可代替肥皂作洗涤之用，尤宜于丝质品之洗涤；木材质软，边材黄白色，心材黄褐色，可做箱板和木梳等。

无患子果壳中含有约20%无患子皂素，已有研究表明，此种皂素是一种天然非离子表面活性剂，具有良好的起泡性能，其表面活性物质为三萜皂苷类和倍半萜糖苷类、脂肪油和蛋白质。能有有效去除污垢、良好的清洁能力，并且在一些文献中报道无患子皂素具有抗菌、增白、祛斑、祛痘、防止皮肤病的药用功能，可以在各种护肤品中作为天然活性物质的主要成份。

乳酸（Lactic acid）又名α-羟基丙酸，其分子式为C₃H₆O₃，结构式CH₃CHOHCOOH，其相对分子量为90.08，是一种在动物、植物和微生物中广泛存在的有机酸。乳酸在分子结构上有一个不对称的C原子而具有旋光性，可按旋光性划分为：左旋（D-）、右旋（L-）和消旋（DL-）。乳酸通常呈粘性液体状，颜色为无色或浅黄色，具有酸味及略微的脂肪酸臭味。根据纯度乳酸分为工业、食品及药典等级，其纯度分别为50~90%、80%以上及85~90%。真空条件（67~133Pa）下多次分馏可获得白色乳酸结晶，纯品乳酸的熔点为122℃，沸点为168℃。乳酸是天然存在于皮肤中，因此而被广泛用作护肤品保湿剂和滋润剂。乳酸是头发中所固有的，可使头发充满光泽，因此常被用作护发品中的pH调节剂。乳酸作为pH调节剂和保湿剂，可被用于浴洗用品中。

无患子水提液中含有丰富的皂素和糖类物质，需要进一步分离精制，在进行真空蒸发浓缩处理时会产生大量的泡沫，导致操作单元难以连续进行；水提液直接作用液体洗涤剂或农药增效剂时，又由于水提液中含有丰富的糖类物质，导致产品稳定性差；水提液直接喷雾干燥制备成干粉所需能耗高，同时干粉中产品杂质含量高。

虽然无患子果皮中的皂素的用途已为人知，但对其精制以获得使用效果优良的液体产品的方法仍是本领域的空白。

发明内容

根据无患子水提液中含有较高浓度的纤维二糖和甘露糖，本发明提出一种以无患子水提液为底物，通过酶解糖化发酵，将水提液中的糖类物质和少量蛋白转化为可用于日化产品使用的乳酸，从而得到无患子皂素和乳酸的复配产物，为制备无患子液体洗涤剂或其他液体产品提供可行高效的技术路线。

针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种无患子皂素提取物的精制方法。

本发明的另一目的是提出用所述方法发酵得到的产物。

实现上述目的的技术方案为:

一种无患子皂素提取物的发酵方法，包括步骤：将无患子提取物酶解糖化，然后用乳酸菌接种发酵。

其中，所述无患子提取物，是将无患子果皮粉碎后，用水浸提所得产物。

其中，所述粉碎是把无患子果皮粉碎至1mm以下，所述用水浸提是在50-70℃温度下，加入无患子果皮质量5-7倍的水，浸提2-5h。

其中，所述酶解糖化是向无患子提取物中加入纤维二糖酶、甘露聚糖酶和果胶酶中的一种或一种以上进行酶解糖化。

其中，所述酶解糖化是向pH值为4.6-5.0的无患子提取物中加入用量为8-12IU的纤维二糖酶、15-25IU的甘露聚糖酶或3-4IU的果胶酶中的一种或一种以上进行酶解糖化，酶解糖化的时间为80-100h，温度为30-50℃。

其中，所述乳酸菌接种发酵是在pH值6.8-7.5条件下，接种乳酸菌质量为酶解糖化产物质量的0.4-0.6%。

其中，乳酸菌接种发酵时加入无机盐培养基或酵母膏培养基，所述无机盐培养基组成为：MgSO₄·7H₂O 0.4-0.6g/L，KH₂PO₃0.4-0.6g/L，NaCl 0.09-0.11g/L；所述酵母膏培养基组成为：MgSO₄·7H₂O 0.4-0.6g/L，KH₂PO₃0.4-0.6g/L，NaCl 0.09-0.11g/L，酵母膏5g/L。

其中，所述乳酸菌接种发酵的温度为40-48℃，发酵时间为140-160h。发酵时加入碳酸钙，使发酵液最终pH值控制在5.5-7.0，可以取得更好的发酵效果。

其中，还包括乳酸菌接种发酵后固液分离的步骤，取分离后的液体产物。

本发明所述的发酵方法得到的发酵产物。

本发明的有益效果在于：

1）根据无患子果皮提取物中含有较高浓度纤维二糖和甘露糖的特点，提出将无患子果皮提取物经过酶解糖化发酵，将其中的糖类物质和少量蛋白转化成乳酸，从而充分利用无患子果皮，获得无患子皂素和乳酸的复配产物，实现无患子果实的高值化利用。

2）由于无患子皂素和乳酸均可以作为抑菌剂，而且均可以添加到日化产品中，作为护肤洗涤用品，此复配产品较单独生产单一物质工艺简化，产品得率高。

3）用无患子水提皂素溶液发酵生产乳酸与传统的发酵生产乳酸生产工艺相比，具有反应条件温和、副反应小、原料利用率高等特点，并且一步反应可以同时制备得到皂素和乳酸两类产品。

4）该精制工艺省去了蒸发或干燥单元，能量消耗大大降低。

5）无患子皂素精制水提液中不含糖类物质，产品质量稳定，纯度高，可用于制备液体洗涤剂或其他液体产品。

6）将无患子水提液中的糖、蛋白等干扰杂质直接转化为最终产品中的有效组分，集产品精制与发酵反应一体，工艺独创。

附图说明

图1为无患子皂素水提液乳酸发酵精制工艺路线图。

图2为无患子皂素水提液原料的高效液相色谱图糖柱（AminexHPX-87P）检测图。

图3为无患子皂素水提液酶解糖化液的高效液相色谱图糖柱（Aminex HPX-87P）检测图。

图4为无患子皂素水提液发酵后高效液相色谱图糖柱（AminexHPX-87P）检测图。

图5为无患子皂素水提液发酵后高效液相色谱酸柱（AminexHPX-87H）检测图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中加入的乳酸菌为嗜热乳杆菌，购自哈尔滨美华生物技术股份有限公司。

纤维二糖酶购自诺维信公司。甘露聚糖酶购自诺维信公司。果胶酶购自Sigma公司。

实施例1

将风干的无患子果皮（水分含量≤12%）去杂除铁，铁质为收集过程中可能混入的，其对粉碎设备有不良影响。用电动粉碎机粉碎果皮，粉碎为1mm及以下的碎片，加入其质量的5倍的水，在60℃，150转的恒温摇床中振荡提取皂素，4h。将提取液置于在转速为3000rpm的离心机中，离心15min，收集上层清液，即为无患子水提液。用10%的NaOH溶液，滴加1-2滴调节溶液pH值为4.8。向溶液加入10IU纤维二糖酶，45℃，180rpm的全温震荡培养箱中进行糖化96h。

30%NaOH溶液调节溶液pH值为7.0。将溶液分成4份，编号1，2，3，4。向1号组中加入酵母膏培养基，不接入乳酸菌，不加CaCO₃；向2号组中不加培养基，加乳酸菌；向3号组中加无机盐培养基，CaCO₃和0.5%乳酸菌，向4号组中加入酵母膏培养基，0.5%乳酸菌和CaCO₃，将4个样品组放入42℃，130rpm的全温震荡培养箱中进行发酵144h。

培养基加入之前先灭菌：灭菌条件为121℃，0.1MP的条件下，灭菌15min，冷却后在超净工作台里加入。用高效液相色谱检测发酵液中糖浓度及乳酸浓度。1号组的乳酸转化率为16.09%，最终发酵液pH值为7.91；2号组的乳酸转化率为69.92%，最终发酵液pH值为6.88；3号组的乳酸转化率为76.66%，最终发酵液pH值为6.54；4号组的乳酸转化率为88.42%，最终发酵液pH值为6.02；发酵液中葡萄糖浓度0g/L，甘露糖浓度0g/L，无单糖剩余。

1-4号实验结果表明，发酵的时候不接入乳酸菌或不加培养基，均能达到一定的发酵效果。但接入乳酸菌、加酵母膏培养基和碳酸钙，可以达到更好的发酵效果。酶解产生的总糖的一半由液相色谱测定结果确定。

实施例2：

按照图1的流程，将风干的无患子果皮去杂除铁，电动粉碎机粉碎果皮，粉碎为1mm及以下的碎片，加入其质量的7倍的水，在50℃，150转的恒温摇床中振荡提取皂素，5h。将提取液置于在转速为3000rpm的离心机中，离心15min，收集上层清液，即为无患子水提液。用高效液相色谱检测水提液中糖浓度（图2）。用10%的NaOH溶液调节溶液pH值为4.7。向溶液加入10IU纤维二糖酶和20IU甘露聚糖酶，45℃，180rpm的全温震荡培养箱中进行糖化96h。用高效液相色谱检测酶解糖化液中糖浓度（图3）。30%NaOH溶液调节溶液pH值为7.0。向酶解液中加入灭菌后的酵母膏培养基（以发酵液体积计，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L，KH₂PO₃ 0.5g/L，NaCl 0.1g/L，酵母膏5g/L），CaCO₃和0.5%（质量比）乳酸菌，在42℃，130rpm的全温震荡培养箱中进行发酵144h。用高效液相色谱检测发酵液中糖浓度（图4）及乳酸浓度(图5)。乳酸转化率73.41%，最终发酵液pH值为5.8；发酵液中葡萄糖浓度0g/L，甘露糖浓度0g/L，无单糖剩余。

采用4000rpm的离心机分离发酵所得悬浮液中固液两相，液相即为无患子皂素与乳酸的复合溶液。

实施例3：

将风干的无患子果皮去杂除铁，电动粉碎机粉碎果皮，过20目筛，加入其质量的6倍的水，在70℃，150rpm的恒温摇床中振荡提取皂素，2h。将提取液置于在转速为3000rpm的离心机中，离心15min，收集上层清液，即为无患子皂素的水提液。用10%的NaOH溶液调节溶液pH值为4.8。向溶液加入10IU纤维二糖酶、20IU甘露聚糖酶和0.2mg/ml果胶酶，50℃，180rpm的全温震荡培养箱中进行糖化80h。30%NaOH溶液调节溶液pH值为7.5。向酶解液中加入灭菌后的酵母膏培养基（以发酵液体积计，MgSO₄·7H₂O 0.4g/L，KH₂PO₃0.4g/L，NaCl0.09g/L，酵母膏5g/L），乳酸菌0.4%（质量比）和CaCO₃，在48℃，130rpm的全温震荡培养箱中进行发酵140h。用高效液相色谱来检测发酵液中葡萄糖浓度及乳酸浓度。乳酸转化率79.59%，最终发酵液pH值为6.81；发酵液中葡萄糖浓度0g/L，甘露糖浓度0g/L，无单糖剩余。

采用4000rpm的离心机分离发酵所得悬浮液的固液两相，液相即为无患子皂素与乳酸的复合溶液。

实施例4：

将风干的无患子果皮去杂除铁，电动粉碎机粉碎果皮，过20目筛，加入其质量的6倍的水，在50℃，150rpm的恒温摇床中振荡提取皂素，5h。将提取液置于在转速为3000rpm的离心机中，离心15min，收集上层清液，即为无患子皂素的水提液。用NaOH溶液调节溶液pH值为5.0。向溶液加入8IU纤维二糖酶、15IU甘露聚糖酶和0.2mg/ml果胶酶，50℃，180rpm的全温震荡培养箱中进行糖化100h。30%NaOH溶液调节溶液pH值为7.5。向酶解液中加入灭菌后的酵母膏培养基（以发酵液体积计，MgSO₄·7H₂O 0.6g/L，KH₂PO₃0.6g/L，NaCl0.11g/L，酵母膏5g/L），乳酸菌0.6%（质量比）和CaCO₃，在40℃，130rpm的全温震荡培养箱中进行发酵160h。用高效液相色谱来检测发酵液中葡萄糖浓度及乳酸浓度。乳酸转化率79.59%，最终发酵液pH值为6.83；发酵液中葡萄糖浓度0g/L，甘露糖浓度0g/L，无单糖剩余。

以上所公开或要求的实施例在不超过现有公开的实验手段的范围内可以制出或实施。本发明优选的实施方式所描述的所有的产物和/或方法，明白地指那些不违反本发明的概念、范围和精神的可以用于该产物和/或实验方法以及接下来的步骤。对所述的工艺中技术手段的所有的改动和改进，均属于本发明权利要求定义的概念、范围和精神。

Claims

1.一种无患子皂素提取物的发酵精制方法，包括步骤：将无患子提取物酶解糖化，然后用乳酸菌接种发酵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无患子提取物，是将无患子果皮粉碎后，用水浸提而得的产物。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述粉碎是把无患子果皮粉碎至1mm以下，所述用水浸提是在50-70℃温度下，加入无患子果皮质量5-7倍的水，浸提2-5h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酶解糖化是向无患子提取物中加入纤维二糖酶、甘露聚糖酶和果胶酶中的一种或一种以上进行酶解糖化。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述酶解糖化是向pH值为4.6-5.0的无患子提取物中加入用量为8-12IU的纤维二糖酶、15-25IU的甘露聚糖酶或3-4IU的果胶酶中的一种或一种以上进行酶解糖化，酶解糖化的时间为80-100h，温度为30-50℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌接种发酵是在pH值6.8-7.5条件下，接种乳酸菌的质量为酶解糖化产物质量的0.4-0.6%。

7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，在乳酸菌接种发酵时加入无机盐培养基或酵母膏培养基，所述无机盐培养基组成为：MgSO₄·7H₂O 0.4-0.6g/L，KH₂PO₃ 0.4-0.6g/L，NaCl 0.09-0.11g/L；所述酵母膏培养基组成为：MgSO₄·7H₂O 0.4-0.6g/L，KH₂PO₃0.4-0.6g/L，NaCl 0.09-0.11g/L，酵母膏5g/L。

8.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌接种发酵的温度为40-48℃，发酵时间为140-160h。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括乳酸菌接种发酵后固液分离的步骤，取分离后的液体产物。

10.权利要求1-9任一所述的方法得到的发酵精制产物。