CN102835651B

CN102835651B - 一种基于膜技术提取虫草头孢菌丝体的方法

Info

Publication number: CN102835651B
Application number: CN201210344331.8A
Authority: CN
Inventors: 徐晓斌; 王文风; 袁兵兵; 徐玲; 张瑞华; 王金恒
Original assignee: JIANGSU SHENHUA PHARMACEUTICAL CO Ltd
Current assignee: JIANGSU SHENHUA PHARMACEUTICAL CO Ltd
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-09-17
Also published as: CN102835651A

Abstract

本发明公开了一种基于膜技术提取虫草头孢菌丝体的方法，该方法是将虫草头孢发酵液通过微滤膜处理分离得到虫草头孢菌丝体。本发明改变了传统虫草头孢分离所用离心方式，采用高效的陶瓷膜进行菌丝体分离，减少进入滤液的菌丝体，既能提高菌丝体的收率，降低滤液的COD，降低污水处理量，又不破坏细胞本身，保证胞内有效成分的全部回收。与传统的工艺相比，本发明具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

Description

一种基于膜技术提取虫草头孢菌丝体的方法

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种提取真菌发酵菌丝体的方法，更确切地说是一种基于膜技术提取发酵虫草头孢菌丝体的方法。

背景技术

虫草头孢菌粉（Cordyceps Cephalosporium Mycelia）是从天然冬虫夏草新鲜标本中分离得到的虫草头孢新菌株，经液体深层发酵所得菌丝体的干燥粉末。通过现代测试手段分析证明：其成分与天然冬虫夏草基本一致，富含多种氨基酸和微量元素，其中虫草酸、虫草素、虫草多糖、氨基酸的含量远远高于天然冬虫夏草。虫草头孢菌粉的主要功效为：1、能增强青少年的生长发育，促进智力和体力的发展。2、促进代谢、改善心肌营养，增强肌体的免疫能力。3、对顽固性的神经衰弱、食欲不振、营养不良等症状均有良好效果。4、有明显的抗心律失常功效。以虫草菌粉为主要原料开发的治疗药和保健食品越来越受青睐。添加其它原料及营养成份，经现代科学技术加工精制而成的虫草系列产品，具有增强体质、延缓衰老、保护心脏、改善睡眠、增加食欲、提高人体免疫功能之功效。

传统虫草头孢菌丝体分离工艺多采用卧螺离心机进行分离，该方式因受制于离心机分离因子影响，分离过程中菌丝体遭到剪切力破坏，部分有效成分流失到滤液中导致产品质量和收率下降，分离所得滤液较浑浊，里面含有较多的碎菌丝，导致外排滤液COD偏高，需要经过复杂的污水处理，污水处理系统工作量太大，给企业带来了严重的经济负担。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述虫草头孢菌丝体分离提取方法的不足，提供一种基于膜技术分离提取虫草头孢菌丝体的方法，该方法既能提高菌丝体的收率，减少进入滤液的菌丝体，降低滤液的COD，降低污水处理量；又不破坏细胞本身，保证胞内有效成分的全部回收，显著增加了经济效益和社会效益。

本发明目的主要是通过以下方式实现的：

一种基于膜技术提取虫草头孢菌丝体的方法，该方法包括以下步骤：

1）取残糖小于0.5，还原糖低于0.3，发酵液粘度100～150cP的虫草头孢发酵液通过微滤膜，得到发酵液的微滤透析液和菌丝体，收集得到菌丝体；微滤膜孔径在0.05～1μm，操作温度为10～70℃，工作压力：进压为2～8bar，出压为0～5bar；微滤透析液经污水处理系统简单处理可以直接排放；

2）低温真空烘干：将步骤1）所得的菌丝体在真空度为-0.065～0.095Mpa，70～85℃条件下进行干燥，所得干燥物即为虫草头孢菌丝体。

该方法优选微滤膜孔径在0.05～0.5μm，操作温度为50～60℃，工作压力：进压为2～4bar，出压为1～2bar。最优选微滤膜孔径0.05μm，操作温度为50～60℃，工作压力：进压为3bar，出压为1bar。微滤膜为陶瓷膜或有机膜。

该方法所述的干燥时间为30～35小时，得到的干燥物含水量为3～4%，在本发明干燥条件下制备得到的虫草头孢菌丝体质量稳定性较高。

本发明所述的虫草头孢发酵液可以通过以下方法制备得到的：将虫草头孢菌株常规活化后制备得到虫草头孢种子液，制备好的种子液接种到发酵培养基，接种量3%～5%，发酵培养基组成为蔗糖6%，酵母粉5%，蛋白胨1.5%，磷酸二氢钾0.4%，硫酸镁0.09%，消泡剂0.1%，用水配制，pH值自然，发酵结束后得到发酵液pH值下降至3.45～3.55，发酵液残糖小于0.5，还原糖低于0.3，发酵液粘度100～150cP。该发酵液也可以通过其他常规方法制备。

本发明所使用的微滤膜可再生，再生用1～2％硝酸和1～2％液碱，将碱洗水和酸洗水中和得到含有无机盐离子的中性水，该水可作为发酵配料用水。

本发明所采用的虫草头孢菌菌株不限于某个具体生产厂家，市售均可使用。如已寄存于由中国农业微生物菌种保藏管理中心，虫草头孢菌菌株Cordyceps，保藏号ACCC 51700等可自由分让的虫草头孢菌菌种均可以使用。

本发明为虫草头孢菌丝体分离提取提供了一种新的方法。该方法具有以下几个突出的优点：

1、提高收率：采用微滤膜孔径0.05～1μm，显著提高了菌丝体得率。

2、提高产品质量：传统卧螺离心机分离过程中虫草头孢菌丝体遭到剪切力破坏，部分有效成分流失到滤液中导致菌丝体有效成分降低，该工艺采用微滤膜过滤，操作过程中不会产生剪切力，有效保证菌丝体有效成分。

3、降低滤出液COD，减轻环保压力：传统卧螺分离由于菌丝体截留率低，部分菌丝体进入滤液，导致滤液中COD含量增高，本方法分离因子高，对菌丝体截留率大大增加，滤液澄清，滤液中菌丝体少，得到的透析液COD大大降低，其COD指标可以达到直接排放标准，仅污水处理每天就为企业减少30吨处理量，大大降低了污水处理费用。

4、清洁连续生产，能耗低：本发明方法可连续生产，膜及其配套设备使用寿命长，装置维护方便，投资少，操作过程无噪声污染，易清洁。

总之，本发明采用适宜的虫草头孢发酵液结合合适孔径的膜材料，可以最大限度的提取发酵液中的虫草头孢菌丝体，得率最高达到3.6g/L，产品品质也有很大提升，其中腺苷含量最高达到0.40%，甘露醇含量最高达到12.6%，较传统方法分别提高了0.13和2.2个百分比；以孔径0.05μm膜计算，膜过滤所得菌丝体较之前卧螺离心得率提高1.5g/L，每天所放罐批次增加虫草头孢菌丝体200Kg（干料计），分离所得滤液清澈透亮，COD含量大大降低，减轻了环保压力，给企业带来了显著的经济效益、社会效益和环保效益。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。但实施例的具体细节仅用于解释本发明，不应理解为对本发明总的技术方案的限定。

实施例1

1）虫草头孢菌菌株（Cordyceps）由中国农业微生物菌种保藏管理中心提供，保藏编号ACCC 51700。将菌株按照常规方法活化后制备虫草头孢种子液，接种环取活化的菌株2～3环接种到种子培养基，26～28℃培养30h左右，摇床转速120r/min，种子培养基为蔗糖8%，酵母粉4%，蛋白胨3%，磷酸二氢钾0.4%，硫酸镁0.09%，消泡剂0.1%，用水配制，pH值自然。将种子液接种到发酵培养基，接种量3%～5%，发酵培养基组成为蔗糖6%，酵母粉5%，蛋白胨1.5%，磷酸二氢钾0.4%，硫酸镁0.09%，消泡剂0.1%，用水配制，pH值自然，发酵结束后检测得到的虫草头孢发酵液浓稠，pH值下降至3.5左右，镜检菌丝变细，着色浅，孢子明显增多，无杂菌污染，发酵液残糖小于0.5，还原糖低于0.3，发酵液粘度100～150cP。

2）微滤过滤：将上述虫草头孢发酵液7500Kg（虫草头孢菌丝体折干含量为3.7%）通过微滤过滤，得到虫草头孢湿菌丝体1130kg（含水量76%），微滤透析液6370Kg，透析液的透光率为82％，COD为50mg/L。微滤过滤所用的膜材料是孔径为50nm的陶瓷膜，具体工艺条件是：操作温度为50～60℃，进压为3.0bar，出压为1.0bar，压力差为2.0bar。其中，微滤膜再生用浓度为1%硝酸水溶液和1%氢氧化钠水溶液冲洗微滤膜，酸碱洗水中和后打入发酵配料罐，再添加相应培养基及少量无机盐作为发酵培养基。

3）低温干燥：将步骤2得到的1130kg虫草头孢湿菌丝体进入双锥干燥器进行烘干，具体工艺条件是：干燥温度70～75℃，真空度为-0.085Mpa，干燥时间32h。得到268kg水分含量3.4%的虫草头孢菌丝体，该菌丝体腺苷0.40%，甘露醇含量12.6%，依据WS-10001-（HD-1280）-2002标准方法检验。

实施例2

1）微滤过滤：将按照实施例1方法制备得到的虫草头孢发酵液7500Kg（虫草头孢菌丝体折干含量为3.7%）通过微滤过滤，得到虫草头孢湿菌丝体1135kg（含水量76.5%），微滤透析液6365Kg，透析液的透光率为82％，COD为50mg/L。微滤过滤所用的膜材料是孔径为100nm的陶瓷膜，具体工艺条件是：操作温度为50～60℃，进压为4.0bar，出压为2.0bar，压力差为2.0bar。其中，微滤膜再生用浓度为1%硝酸水溶液和1%氢氧化钠水溶液冲洗微滤膜，酸碱洗水中和后打入发酵配料罐，再添加相应培养基及少量无机盐作为发酵培养基。

3）低温干燥：将步骤2得到的1135kg虫草头孢湿菌丝体进入双锥干燥器进行烘干，具体干燥工艺条件是：干燥温度85℃，真空度为-0.095Mpa，干燥时间30h。得到269kg水分含量3.5%的虫草头孢菌丝体，该菌丝体腺苷0.37%，甘露醇含量11.8%，依据WS-10001-（HD-1280）-2002标准方法检验。

实施例3

1）微滤过滤：将按照实施例1方法制备得到的虫草头孢发酵液7500Kg（虫草头孢菌丝体折干含量为3.7%）通过微滤过滤，得到虫草头孢湿菌丝体1100kg（含水量75%），微滤透析液6400Kg，透析液的透光率为80％，COD为50mg/L。微滤过滤所用的膜材料是孔径为500nm的陶瓷膜，具体工艺条件是：操作温度为30～40℃，进压为8.0bar，出压为3.0bar，压力差为5.0bar。其中，微滤膜再生用浓度为1%硝酸水溶液和1%氢氧化钠水溶液冲洗微滤膜，酸碱洗水中和后打入发酵配料罐，再添加相应培养基及少量无机盐作为发酵培养基。

3）低温干燥：将步骤2得到的1100kg虫草头孢湿菌丝体进入双锥干燥器进行烘干，得到270kg水分含量4%的虫草头孢菌丝体，该菌丝体腺苷0.35%，甘露醇含量12.0%，依据WS-10001-（HD-1280）-2002标准方法检验。具体干燥工艺条件是：干燥温度80℃，真空度为-0.065Mpa，干燥时间35h。

Claims

1.一种基于膜技术提取虫草头孢菌丝体的方法，其特征是该方法包括下述步骤：

1）取残糖小于0.5，还原糖低于0.3，发酵液粘度100～150cP的虫草头孢发酵液通过微滤膜，得到发酵液的微滤透析液和菌丝体，收集得到菌丝体；

所述发酵液是通过以下方法制备得到的：将虫草头孢菌株活化后制备得到虫草头孢种子液，制备好的种子液接种到发酵培养基，接种量3%～5%，发酵培养基组成为蔗糖6%，酵母粉5%，蛋白胨1.5%，磷酸二氢钾0.4%，硫酸镁0.09%，消泡剂0.1%，用水配制，pH值自然，发酵结束后得到的发酵液pH值3.45～3.55，发酵液残糖小于0.5，还原糖低于0.3，粘度100～150cP；

所述微滤膜孔径在0.05～0.5μm，操作温度为50～60℃，工作压力：进压为2～4bar，出压为1～2bar；所述微滤膜为陶瓷膜；

2）低温真空烘干：将步骤1）所得的菌丝体在真空度为-0.065～-0.095Mpa，70～85℃条件下进行干燥，干燥时间为30～35小时，得到的干燥物含水量为3～4%，所得干燥物即为虫草头孢菌丝体。

2.根据权利要求1所述的基于膜技术提取虫草头孢菌丝体的方法，其特征是该方法所述的微滤膜孔径0.05μm，操作温度为50～60℃，工作压力：进压为3bar，出压为1bar。