CN103667410A - 桦褐孔菌发酵物、制备方法及其应用 - Google Patents

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张霞
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Abstract

本发明涉及一种桦褐孔菌发酵物。本发明还公开了这一发酵物用于治疗糖尿病的治疗,本发明还公开了在产业上制备这一发酵物的方法,通过优化的发酵条件生产获得的具有更高药效的发酵物,以及与药用辅料组成的医学上可接受的各种口服制剂。

Description

桦褐孔菌发酵物、制备方法及其应用
发明领域
本发明涉及生物医药领域,具体的说是一种桦褐孔菌发酵物,其制备方法,以及桦褐孔菌发酵物在治疗糖尿病上的应用。
背景技术
桦褐孔菌(Fuscoporia obliqua(Pers:Fr.)Aoshima)又名斜纤孔菌(Inonotusobliquus),是一种应用前景广泛的珍贵药用真菌。16-17世纪以来,东欧、俄罗斯、波兰、芬兰等民间广泛利用桦褐孔菌来防治各种疑难杂症,如各种癌症、心脏病以及糖尿病等。
野生桦褐孔菌生长环境特殊,主要生长在白桦、银桦、榆树、赤杨的树皮下或活立木的树皮下或砍伐后树木的枯干上。自然生长量较少,同时人工栽培也比较困难,因此无法广泛地推广与应用。
虽有野生桦褐孔菌治疗糖尿病的报道,但其药效较弱。2011年ADA糖尿病诊疗指南指出,无论1型或2型糖尿病患者,未妊娠成人的糖化血红蛋白控制目标值应<7%,野生桦褐孔菌虽然对糖尿病有药效,但经本发明人初步的动物研究表明,其无法将糖尿病小鼠的糖化血红蛋白控制在7%以下,所以无法达到药用的要求,因此最多只能作为保健品使用,这也是多年来桦褐孔菌一直没有被当成药物开发的重要原因。
发明内容
本发明的目的在于克服目前无法大规模生产桦褐孔菌以及天然的桦褐孔菌对糖尿病的药效作用低的技术缺陷,提供一种对糖尿病具有药效强的桦褐孔菌发酵产物及其制备方法。
本发明提供了一种桦褐孔菌发酵物。这一发酵产物通过以下方法制备得到:以桦褐孔菌为发酵菌,经常规方法培养发酵所得,
其中桦褐孔菌由中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏,菌种编号为1511C0001ACCC51184,
其中发酵培养基,按重量体积比计(g/ml),黄豆粉1-2.5%、葡萄糖0.5-3%、氨基酸0.05-0.5%、磷酸二氢钾0.1-0.5%,其余为水,调节pH5.5-6.0,温度25-28℃,培养8-12天后放罐收集菌丝体。
桦褐孔菌发酵物以如下结构式所示的化合物inotolactone A为主要降糖活性成分。
Figure BDA0000430488520000021
经研究发现,不同的发酵培养基将影响到桦褐孔菌发酵物中降糖活性成分inotolactone A的含量,因此本发明还提供了一种制备桦褐孔菌发酵物的方法,菌种为中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏的桦褐孔菌,菌种编号为1511C0001ACCC51184;
发酵培养基按重量体积比计(g/ml),黄豆粉1-2.5%、葡萄糖0.5-3%、氨基酸0.05-0.5%、磷酸二氢钾0.1-0.5%,其余为水,调节pH5.5-6.0,温度25-28℃,培养8-12天后放罐收集菌丝体;
其中发酵培养基,按重量体积比计(g/ml),优选黄豆粉2.5%、葡萄糖3%、氨基酸0.1%、磷酸二氢钾0.2%、其余为水,调节pH5.5、温度28℃培养。
其他以常规工艺制备。
比如,
斜面菌种制备:培养基按重量体积比计(g/ml),碳源为1-3%,氮源为0.5-2%,无机盐为0.05-0.2%,琼脂1.0-2.0%,其余为水,pH调6.0。
固体培养方法:将所购买的菌种接入固体培养基斜面上,28℃培养7-10天。培养结束后,斜面放置4-10℃冷藏备用。
30%的甘油冷冻管的制备:在无菌状态下,将中试管斜面用6ml灭菌的30%甘油洗下,分装至甘油管中(3mL/支),放置-20℃冷藏备用。
在其摇瓶种子培养中,培养基按重量体积比计(g/ml),碳源为1-5%,氮源为0.5-2%,无机盐为0.05-0.2%,其余为水,pH调6.0;
接种量:培养基体积的1-4%;
培养温度:25-28℃
培养时间:7-10天
摇床转速:150rpm
摇瓶种子培养方法:将30%的甘油冷冻菌丝接以上接种量接入摇瓶种子培养基中,培养后,镜检菌丝粗壮,染色深,无染菌,菌浓≥15%。
种子罐种子培养
培养基:培养基按重量体积比计(g/ml),碳源为1-5%,氮源为1-3%,无机盐为0.05-0.2%,其余为水;pH调6.0。
接种量:培养基体积的1-4%;
培养温度:25-28℃
培养时间:7-10天
培养过程中控制罐压:0.05MPa,通气量1:1(V/V)。
培养后,镜检菌丝粗壮,染色深,无染菌,菌浓≥15%。
发酵罐培养
接种量:培养基体积的5-20%;
培养温度:25-28℃
培养时间:8-12天
培养过程中控制罐压:0.05MPa,搅拌速度160rpm,通气量1:1.3(V/V)。
其中所述的碳源为:葡萄糖、甘露醇、糊精、半乳糖等中的一种或任几种,优选葡萄糖;
氮源为:黄豆粉、蛋白胨、马铃薯浸出粉、大豆蛋白胨等。
无机盐为:磷酸氢二钾、磷酸二氢钾等。
本发明还提供了桦褐孔菌发酵物可制成胶囊剂。桦褐孔菌发酵物可以不加任何药用辅料按常规制剂工艺直接灌胶囊成胶囊剂。
本发明还公开了桦褐孔菌发酵物与可药用辅料制成片剂、胶囊剂或颗粒剂。
其中所说的可药用辅料是指药学领域常规的药用辅料,例如:填充剂如蔗糖、淀粉、预胶化淀粉、乳糖、微晶纤维素、甘露醇、山梨醇、聚乙烯吡咯烷酮、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、硫酸钙、糊精、磷酸钙等;粘合剂如聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、糊精等;崩解剂如低取代羟丙基纤维素、羧甲基淀粉钠和交联聚乙烯吡咯烷酮等;润滑剂、防粘剂如硬脂酸镁、滑石粉等。必要时,还可以在组合物中加入其它附加剂,如矫味剂如蜂蜜、单糖浆、甘草酸、甜菊糖苷、甜密素、枸橼酸等;防腐剂如山梨酸钾、苯甲酸钠和乳酸等;抗氧化剂、芳香剂、着色剂等。
其中所说的各种剂型可以按照药学领域的常规生产方法制备。
本发明的药物组合物的服用量可根据患者的年龄、体重、糖尿病的严重程度不同而不同,其日剂量可以是6至30克,可以一次或分多次给药。
本发明还公开了桦褐孔菌发酵物在制备治疗糖尿病药物中的应用。
本发明公开的桦褐孔菌发酵物具有较强的抗糖尿病药效,本发明人经动物实验证明,将桦褐孔发酵物用于II型糖尿病动物(DB小鼠),可显著降低血中糖化血红蛋白含量和餐后2小时血糖,提示可将糖尿病患者的糖化血红蛋白控制在7%以下,而相同剂量的野生桦褐孔菌却未显著降低血中上述2指标的含量。
本发明的桦褐孔菌发酵物通过深层发酵技术获得,并且以降糖活性成分为指标通过对液体深层发酵进行营养条件和发酵条件的优化,从而增加活性物质的产量,为工业化生产具有治疗糖尿病价值的桦褐孔菌提供依据,对研发成治疗糖尿病药物有着重要的意义。
本发明获得的桦褐孔菌发酵产物可以产业化生产,且提高了活性成分含量,达到增强药效较天然产物具有更好的降低血糖效果。
具体实施方式
下面的实施例用于进一步说明本发明,但不意味着对本发明的任何限制。
实施例1:化合物inotolactone A的理化性质及波谱数据
Figure BDA0000430488520000041
白色无定型粉末;分子式为C31H46O3;旋光[α]20 D+70.5(c0.088,CHCl3);红外(KBr)νmax3567,2964,2928,1714,1185,1125cm-1;氢谱及碳谱(CDCl3,500MHz)见表1质谱(ESI)m/z:467[M+H]+
表1化合物inotolactone A的核磁数据
Figure BDA0000430488520000042
Figure BDA0000430488520000051
实施例2:不同发酵培养条件对降糖活性成分含量的影响
采用25-1Factorial实验设计考察发酵培养基葡萄糖、氨基酸、磷酸二氢钾配比,发酵温度、pH值对活性成分inotolactone A含量的影响,实验方案和结果见表1,结果分析见表2。
表2不同发酵培养条件对降糖活性成分inotolactone A含量的影响
Figure BDA0000430488520000061
表3不同发酵培养条件对降糖活性成分含量方差分析
Figure BDA0000430488520000062
Figure BDA0000430488520000071
由表2、3可见,葡萄糖、氨基酸、磷酸二氢钾浓度,发酵温度、pH值对活性成分含量均有显著影响,且因素间存在交互作用,使活性成分含量最大的组合是葡萄糖2%、氨基酸0.1%、磷酸二氢钾0.2%,发酵温度28℃、pH值5.5.
实施例3:不同发酵培养条件对降糖活性成分含量的进一步优化
固定发酵温度28℃、pH值5.5,采用Box-Behnken实验设计,进一步优化黄豆粉、葡萄糖、氨基酸、磷酸二氢钾浓度,实验结果及分析见表4、表5。
表4不同发酵培养基配比对降糖活性成分inotolactone A含量和样品重的影响
Figure BDA0000430488520000072
表5不同发酵培养基配比对降糖活性成分含量方差分析
Figure BDA0000430488520000082
由表4、5可见,黄豆粉比例对活性成分含量有显著影响,且黄豆粉、氨基酸间存在显著交互作用,使活性成分含量和样品重量达到最大的组合是黄豆粉2.5%,葡萄糖3%、氨基酸0.1%、磷酸二氢钾0.2%,发酵温度28℃、pH值5.5.
实施例4:发酵培养制备桦褐孔菌发酵物
1、菌种:
桦褐孔菌分类命名为Fuscoporia obliqua(Pers:Fr.)Aoshima,由中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏,菌种编号为1511C0001ACCC51184。
2、种子菌种培养及保存
固体培养基:葡萄糖3g,马铃薯浸出粉0.5g,KH2PO40.2g,大豆蛋白胨0.5g,琼脂1.5g,加水到100mL,pH调6.0。
固体培养方法:菌株接种于固体培养基斜面上,28℃培养7-10天。
固体培养结束后,斜面放置4-10℃冷藏备用。
3、摇瓶种子培养
培养基:葡萄糖3g,酵母浸出粉1.0g,大豆蛋白胨1.0g,KH2PO40.2g,加水到100mL,pH调6.0。
装液量:500mL三角瓶里装150mL培养基
接种量:30%的甘油冷冻菌丝3ml
培养温度:28℃
培养时间:7天
摇床转速:150rpm
4、种子罐种子培养基
培养基:葡萄糖1.2kg,黄豆粉1kg,KH2PO480g,加水到40L,pH调6.0。
装量:100L种子罐内装培养基40L,123℃灭菌30min。
种子罐培养方法:培养好的1500ml摇瓶种子液接入种子罐中,28℃,7天。培养过程中控制罐压:0.05MPa,通气量1:1(V/V)。
培养后,镜检菌丝粗壮,染色深,无染菌,菌浓≥15%
5、发酵罐培养
培养基:葡萄糖12kg,黄豆粉10kg,KH2PO40.8kg,L-谷氨酸0.8kg,加水至400L,调pH5.5。
装量:1吨发酵罐内装培养基400L
发酵罐培养方法:培养好的40L罐上种子液接入发酵罐中,28℃,8天。培养过程中控制罐压:0.05MPa,搅拌速度160rpm,通气量1:1.3(V/V)。
发酵终点判断:菌丝染色深,空泡较多,菌浓≥30%。
放罐所得发酵物活性成分inotolactone A含量为:2.7mg/g。
实施例5:发酵培养制备桦褐孔菌发酵物
1、菌种:采用菌种编号为1511C0001ACCC51184的菌株。
2、摇瓶培养
摇瓶种子工艺与实施例4相同,体积相应放大。
3、种子罐种子培养基
培养基:甘露醇0.7kg,黄豆粉0.4kg,蛋白胨0.1kg,KH2PO425g,加水到50L,pH调6.0。
装量:100L种子罐内装培养基50L,123℃灭菌30min。
种子罐培养方法:培养好的500ml摇瓶种子液接入种子罐中,26℃,7天。培养过程中控制罐压:0.05MPa,通气量1:1(V/V)。
培养后,镜检菌丝粗壮,染色深,无染菌,菌浓≥15%
4、发酵罐培养
培养基:黄豆粉17Kg,葡萄糖15Kg,KH2PO45Kg,L-谷氨酸5Kg,加水至1000L,调pH5.5。
装量:2.5吨发酵罐内装培养基1吨
发酵罐培养方法:25℃,培养12天,培养过程中控制罐压:0.05MPa,搅拌速度160rpm,通气量1:1.3(V/V)。
发酵终点判断:菌丝染色深,空泡较多,菌浓≥30%。
放罐所得发酵物活性成分inotolactone A含量为2.4mg/g。
实施例6:发酵培养制备桦褐孔菌发酵物
1、菌种:采用菌种编号为1511C0001ACCC51184的菌株。
2、摇瓶培养
摇瓶种子工艺与实施例4相同,体积相应放大。
3、种子罐种子培养基
培养基:甘露醇2.25kg,黄豆粉1kg,蛋白胨0.5kg,KH2PO450g,加水到50L,pH调6.0。
装量:100L种子罐内装培养基50L,123℃灭菌30min。
种子罐培养方法:培养好的1000ml摇瓶种子液接入种子罐中,28℃,10天。培养过程中控制罐压:0.05MPa,通气量1:1(V/V)。
培养后,镜检菌丝粗壮,染色深,无染菌,菌浓≥15%
4、发酵罐培养
发酵罐培养:黄豆粉20Kg,葡萄糖10Kg,KH2PO42Kg,L-苏氨酸1Kg,加水至2000L,调pH6.0。
装量:4吨发酵罐内装培养基2吨
发酵罐培养方法:160rpm,26℃培养10天,通气量1:1.3(V/V)。
发酵终点判断:菌丝染色深,空泡较多,菌浓≥30%。
放罐所得发酵物活性成分inotolactone A含量为3.1mg/g。
实施例7:桦褐孔菌发酵物对II型糖尿病小鼠的治疗作用。
样品:取实施例4制得的桦褐孔菌发酵物,将发酵菌丝体干燥,气流粉碎机粉碎为300目以下,用蒸馏水为溶媒配制,各组动物灌胃给予。模型组用蒸馏水给予。
实验动物:南京大学模式动物研究所提供。
实验方法:将小鼠随机分组,设为模型组,模型+发酵桦褐孔菌组,模型+野生桦褐孔菌组,模型+二甲双胍组。桦褐孔菌给药剂量为800mg/kg,二甲双胍为200mg/kg;以上各组用药均1次/d,口服连续用药60d后结束,眼眶静脉采血,采用拜安时糖化血红蛋白试剂盒和葡萄糖氧化酶血糖测试盒测定血中糖化血红蛋白和血糖。结果见表5。
表5发酵桦褐孔菌对糖尿病小鼠的治疗作用
组别 糖化血红蛋白含量(%) 餐后2小时血糖(mmol/L)
模型组 7.74±1.3 44.39±12.9
野生桦褐孔菌组 7.1±2.2 37.91±13.3
发酵桦褐孔菌组 6.53±1.1* 34.16±8.3*
二甲双胍组 6.19±0.9** 29.06±5.1**
**与模型组比较P<0.01,*与模型组相比P<0.05
从上表可看出,发酵桦褐孔菌在降低糖化血红蛋白和餐后2小时血糖方面有较好作用,而野生桦褐孔菌则不显著。
实施例8:胶囊剂制备
取60目以下的发酵桦褐孔菌发酵物菌丝体0.5KG,按常规工艺制成1000粒胶囊。
实施例9:胶囊剂制备
取60目以下的发酵桦褐孔菌发酵物菌丝体,用QLM-150KA型流化床对撞式气流粉碎机,频率设为32HZ,将菌粉粉碎成粒径分布在75μ以下,平均粒径15μ以下的微粉。
取微粉0.35Kg,加入100g微晶纤维素和50g硬酯酸镁混合、制粒,填充入硬胶囊,即得1000粒胶囊。
实施例10:片剂制备
按实施例10对桦褐孔菌发酵物进行微粉化处理。
取桦褐孔菌发酵物微粉295g,50g交联羧甲基纤维素、100g微晶纤维素、50g羟丙基纤维素混合,制粒,再与5g硬酯酸镁混合,压片,即得1000片。

Claims (6)

1.一种桦褐孔菌发酵物,通过以下方法制备得到:以桦褐孔菌为发酵菌,按常规方法培养发酵所得,
其中桦褐孔菌由中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏,菌种编号为1511C0001ACCC51184,
其中发酵培养基,按重量体积比计(g/ml),黄豆粉1-2.5%、葡萄糖0.5-3%、氨基酸0.05-0.5%、磷酸二氢钾0.1-0.5%,其余为水,调节pH5.5-6.0,温度25-28℃,培养8-12天后放罐收集菌丝体。
2.一种制备如权利要求1所述的桦褐孔菌发酵物的方法:
菌种为中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏的桦褐孔菌,菌种编号为1511C0001ACCC51184;
发酵培养基按重量体积比计(g/ml),黄豆粉1-2.5%、葡萄糖0.5-3%、氨基酸0.05-0.5%、磷酸二氢钾0.1-0.5%,其余为水,调节pH5.5-6.0,温度25-28℃,培养8-12天后放罐收集菌丝体;
其他以常规工艺制备。
3.如权利要求2所述的方法,其特征是所述的发酵培养基,按重量体积比计(g/ml),黄豆粉2.5%、葡萄糖3%、氨基酸0.1%、磷酸二氢钾0.2%,其余为水,调pH5.5、温度28℃培养。
4.根据权利要求1所述的桦褐孔菌发酵物,制成胶囊剂。
5.根据权利要求1所述的桦褐孔菌发酵物与可药用辅料制成片剂、胶囊剂或颗粒剂。
6.根据权利要求l所述的桦褐孔菌发酵物在制备治疗糖尿病药物中的应用。
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