CN103504286A - 一种基于膜技术提取灰树花菌丝体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于膜技术提取灰树花菌丝体的方法，该方法是将灰树花发酵液通过微滤膜处理分离得到灰树花菌丝体。本发明改变了传统灰树花分离所用离心方式，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，本发明具有显着的经济效益、社会效益和环保效益。
Description
技术领域
本发明属于微生物技术领域，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灰树花菌丝体的方法。
背景技术
灰树花菌粉（Antrodia camphorata）是从天然灰树花新鲜标本中分离得到的灰树花新菌株，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：其成分与天然灰树花基本一致，富含多种生理活性成分。其营养素含量经中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所和农业部质检中心检测每一百克干灰树花菌丝体中含有蛋白质25.2克（其中含有人体所需氨基酸18种18.68克，其中必需基酸占45.5%）脂肪3.2克、膳食纤维33.7克、碳水化合物21.4克，灰分5.1克、富含多种有益的矿物质，钾、磷、铁、锌、钙、铜、硒、铬等，维生素含量丰富，VE109.7毫克、VB11.47毫克、VB20.72毫克、VC17.0毫克，胡萝卜素4.5毫克.多种营养素居各种食用菌之首，其中VB1和VE含量约高10～20倍，VC含量是其同类的3～5倍，蛋白质和氨基酸是香菇的2倍，能促进儿童身体健康成长和智力发育，有关的精氨酸和赖氨酸含量较金针菇中赖氨酸(1.024%)和精氨酸(1.231%)的含量高。
灰树花具有极高的医疗保健功能。据文献报导，它有抑制高血压和肥胖症的功效；由于富含铁、铜和维他命C，它能预防贫血、坏血病、白癜风，防止动脉硬化和脑血栓的发生；它的硒和铬含量较高，有保护肝脏、胰脏，预防肝硬化和糖尿病的作用；硒含量高使其还具有防治克山病、大骨节病和某些心脏病的功能；它兼含钙和维生素D，两者配合，能有效地防治佝偻病；较高的锌含量有利大脑发育、保持视觉敏锐，促进伤口愈合；高含量的维生素E和硒配合，使之能抗衰老、增强记忆力和灵敏度。
灰树花还是引人注目的抗癌药源，一方面，较高的硒含量有抗御癌症的作用，尤其是所含灰树花多糖(Grifolan)，以β-葡聚糖(glucan)为主，其中抗癌活性最强，带6条支链的β-(1，3)-葡聚糖占相当大的比重，据说比已经面市的香菇多糖(Lentinan，日本的PSK,)、云芝多糖(上海的PSP)等有更强的抗癌能力；同时它又是极好的免疫调节剂。作为中药，灰树花和猪苓等效，可治小便不利、水肿、脚气、肝硬化腹水及糖尿病等，是非常宝贵的药用真菌。
传统灰树花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，分离过程中球状菌丝体遭到剪切力破坏，导致胞内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，该滤液若达到污水排放标准，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灰树花分离提取方法的不足，从而设计了一种基于膜技术分离提取灰树花发酵液的绿色新工艺，该工艺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。该发明不但提高了灰树花菌丝体的收率及有效成分，增加了经济效益；又降低了废水中COD，减轻了污水处理系统压力，增加了社会效益。
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灰树花菌丝体的方法，该方法按照下述步骤进行：
1）取残糖小于0.5，还原糖低于0.3，发酵液粘度100～150cP的灰树花发酵液通过微滤膜，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2）中所得的菌丝体在真空度为-0.08Mpa以上，70～85℃条件下进行干燥，所得干燥物即为灰树花菌丝体。
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。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灰树花菌丝体质量稳定性较高。
本发明所述的灰树花发酵液是通过以下方法制备得到的：将灰树花菌株活化后制备得到灰树花种子液，制备好的种子液接种到发酵培养基，接种量3%～5%，发酵培养基组成为葡萄糖4%，酵母粉1%，蛋白胨0.5%，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，发酵液结束后得到发酵液pH值下降至3.0～4.0，发酵液残糖小于0.5，还原糖低于0.3。
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。
本发明适用于任何灰树花菌菌种，如由江南大学提供并经中国科学院微生物研究所菌种保藏中心鉴定的JF03，ACCC51616等可自由分让的灰树花菌菌种均可以使用。
本发明所采用的灰树花菌菌株不限于某个具体生产厂家，市售均可使用。
本发明为灰树花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0.05～10μm，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灰树花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，本发明采用适宜的灰树花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灰树花菌丝体，采用膜技术不但提高了产品得率，得率最高达到10.2g/L，产品品质也有很大提升，其中活性多糖含量最高达到20.5%，蛋白质含量最高达到45.8%，氨基酸总量最高达到21.4%。多糖和蛋白质含量较传统方法分别提高了8.5、和6.2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1.6g/L，每天所放罐批次增加灰树花菌丝体120Kg（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）灰树花菌菌株（JF03）由江南大学提供并经中国科学院微生物研究所菌种保藏中心鉴定。将菌株按照常规方法活化后制备灰树花种子液，接种环取活化的菌株2～3环接种到种子培养基，26～28℃培养7天左右，摇床转速120r/min，葡萄糖2%、蛋白胨2.0%、磷酸二氢钾0.3%、七水硫酸镁0.3%、消泡剂0.02%，用水配制，pH值自然。种子液接种到发酵培养基，接种量3%～5%，发酵培养基组成为葡萄糖4%，酵母粉1%，蛋白胨0.5%，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，发酵液结束后有大量菌球，发酵液浓稠，有香气，得到发酵液pH值下降至3.0-4.0，发酵液残糖小于0.5，还原糖低于0.3，镜检菌丝变细，着色浅，有部分断裂，无杂菌污染，发酵液残糖小于0.5，还原糖低于0.3。
2）微滤过滤：将灰树花菌种发酵后的5000kg发酵液（灰树花菌丝体折干含量为1.12%）通过微滤过滤，得到灰树花湿菌丝体335.5kg（含水量85%），微滤透析液4664.5kg，透析液的透光率为86％，COD为41mg/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335.5kg灰树花湿菌丝体进入双锥干燥器进行烘干，得到51.0kg水分含量3.0%的灰树花菌丝体，该菌丝体多糖含量20.5%，蛋白质含量45.8%，氨基酸总量21.4%。具体干燥工艺条件是：干燥温度70～75℃，真空度为-0.085Mpa，干燥时间32h。
实施例2
1）微滤过滤：将按照实施例1方法制备得到的灰树花菌种发酵后的5000kg发酵液（灰树花菌丝体折干含量为1.12%）通过微滤过滤，得到灰树花湿菌丝体331.3kg（含水量85.2%），微滤透析液4668.7kg，透析液的透光率为82％，COD为48mg/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。
2）微滤过滤：将灰树花菌种发酵后的5000kg发酵液（灰树花菌丝体折干含量为1.12%）通过微滤过滤，得到灰树花湿菌丝体335.5kg（含水量85%），微滤透析液4664.5kg，透析液的透光率为86％，COD为41mg/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331.3kg灰树花湿菌丝体进入双锥干燥器进行烘干，得到50.1kg水分含量3.5%的灰树花菌丝体，该菌丝体多糖含量19.2%，蛋白质含量42.6%，氨基酸总量20.7%。具体干燥工艺条件是：干燥温度80～85℃，真空度为-0.095Mpa，干燥时间33h。
实施例3
1）微滤过滤：将按照实施例1方法制备得到的灰树花菌种发酵后的5000Kg发酵液（灰树花菌丝体折干含量为1.12%）通过微滤过滤，得到灰树花湿菌丝体332.1kg（含水量85.4%），微滤透析液4767.9Kg，透析液的透光率为83％，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。
2）微滤过滤：将灰树花菌种发酵后的5000kg发酵液（灰树花菌丝体折干含量为1.12%）通过微滤过滤，得到灰树花湿菌丝体335.5kg（含水量85%），微滤透析液4664.5kg，透析液的透光率为86％，COD为41mg/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332.1kg灰树花湿菌丝体进入双锥干燥器进行烘干，得到49.2kg水分含量3.2%的灰树花菌丝体，该菌丝体多糖含量19.0%，蛋白质含量42.8%，氨基酸总量21.2%。具体干燥工艺条件是：干燥温度75～80℃，真空度为-0.065Mpa，干燥时间32h。
Claims (5)
1.一种基于膜技术提取灰树花菌丝体的方法，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的灰树花发酵液通过微滤膜，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；
2）低温真空烘干：将步骤2）中所得的菌丝体在真空度为-0.065～-0.095Mpa，70～85℃条件下进行干燥，所得干燥物即为灰树花菌丝体。
2.根据权利要求1所述的基于膜技术提取灰树花的方法，其特征是该方法所述的微滤膜孔径在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。
3.根据权利要求1所述的基于膜技术提取灰树花的方法，其特征是该方法所述的步骤1中的微滤膜为陶瓷膜或有机膜。
4.根据权利要求1所述的基于膜技术提取灰树花的方法，其特征是所述的干燥时间为30～35小时，得到的干燥物含水量为3～4%。
5.根据权利要求1所述的基于膜技术提取灰树花的方法，其特征是该方法所述的发酵液是通过以下方法制备得到的：将灰树花菌株活化后制备得到灰树花种子液，制备好的种子液接种到发酵培养基，接种量3%～5%，发酵培养基组成为葡萄糖4%，酵母粉1%，蛋白胨0.5%，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，发酵液结束后得到发酵液pH值下降至3.0-4.0，发酵液残糖小于0.5，还原糖低于0.3。
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