CN104387488B - 一种微生物发酵提取仙草多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物发酵法提取仙草多糖的方法，该方法包括粉碎、首次提取、发酵菌种子液的制备、接种、发酵、二次提取、粗滤和离心分离、膜浓缩、醇沉、干燥步骤，该方法结合生物发酵、膜浓缩和醇沉技术，提取仙草多糖的收率高、工艺环保、生产成本低。本发明的提取、分离和浓缩过程条件温和，提取的仙草多糖的口感好、纯度高、凝胶强度大、质感佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物发酵提取植物中的多糖的方法，具体涉及一种微生物发酵提取仙草多糖的方法。
背景技术
凉粉草，又名：仙人草、仙人冻、仙草，为唇形科植物，茎下部伏地。仙草多糖是仙草中含有一种具有凝胶性的多糖。仙草多糖由甘露糖、鼠李糖、核糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和木糖8种单糖组成。
目前对仙草多糖的提取主要有水煮、醇沉等工艺，如专利CN1230356A公开了一种仙草多糖及其制备方法，它是将仙草经选料、粉碎、加Na2CO3、加水熬汁，过滤弃渣，将得到的仙草滤液经过活性炭脱色后蒸发浓缩，喷雾干燥制得仙草多糖粉剂。该专利方法仙草多糖的收率低，提取的仙草多糖中将容易掺杂蛋白质，为后期的分离带来较大困难，若不分离，仙草多糖产品品质差，不易保存。专利CN102911282A提供了一种仙草多糖液的脱色、脱蛋白工艺方法。这方法也是针对通过熬煮方法提取的仙草多糖的提纯方式。传统的醇沉工艺醇耗量较大，收率也比较低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生产成本更低、更环保、更高提取率、制品更纯的微生物发酵提取仙草中多糖的方法。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种微生物发酵法提取仙草多糖的方法，包括以下步骤：
1)粉碎：将干仙草原料粉碎至20-50目；
2)首次提取：将粉碎后的仙草装入发酵罐，加入4-8倍体积的沸腾的纯净水，用磷酸二氢钾缓冲溶液调pH至4-6，搅拌保温提取后冷却；
3)发酵菌种子液的制备：黑曲霉和米曲霉经活化、扩增培养得到混合发酵菌种子液；
4)接种：发酵菌种子液在无菌条件下接种到发酵罐中，搅拌混合均匀；
5)发酵：密封静置发酵1-3天；
6)二次提取：发酵终止后，将发酵后的物料升温至沸腾，保温搅拌30min；
7)粗滤和分离：过滤除去200目以下的杂质，离心分离；
8)膜浓缩：采用聚酰胺复合膜过滤，得仙草浓浆；
9)醇沉：向仙草浓浆中添加无水乙醇，搅拌10min后静置1-2h，冷却至10-15℃后离心分离，收集沉淀物；
10)干燥：90-100℃干燥至仙草多糖水分含量在5％以下。
作为优选，步骤2)中，提取时间为40-60min，提取后冷却至28-34℃。
作为优选，步骤3)中，黑曲霉和米曲霉经活化、扩增培养是将黑曲霉、米曲霉在25-28℃条件下，150-200转/分的摇床上扩增培养18-25小时，得到混合发酵种子液。
作为优选，步骤3)中黑曲霉、米曲霉以2:1的比例进行扩增培养。
作为优选，步骤4)中发酵菌种子液按体积比5-10％的接种量接种至发酵罐中。
作为优选，步骤5)中，发酵的温度为28-34℃。
作为优选，步骤7)中，采取双层振动筛，上层为80目筛，下层为200目筛。
作为优选，步骤8)中，聚酰胺复合膜浓缩温度30-40℃，浓缩时间为60-120min，仙草浓浆出料浓度为15.0±1.0Brix。
作为优选，步骤9)中，添加无水乙醇的体积为仙草浓浆体积的50％-70％。
作为优选，步骤10)中，干燥方式采用真空干燥或热风干燥。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1.本发明提取仙草多糖收率高。本发明采用复合微生物发酵提取工艺，采用二次提取工艺，仙草先经沸水保温提取后再经黑曲霉、米曲霉菌种子液发酵提供，仙草多糖的提取得率比碱提法提高15％，比高压煮制法提高25％。
2.本发明提取仙草多糖工艺环保。本方法一改以前的长时间熬煮、碱提等传统提取技术，采用生物提取方式，提取过程低碳环保。仙草浆体经膜浓缩后，醇沉过程乙醇用量大大减少，且可在10-15℃之间醇沉完全，减少了溶剂的排放，降低了能耗。
3.本发明提取仙草多糖的纯度高。传统的熬煮、碱提方式，仙草中有效成分易变性，颜色较深，且提取出来的仙草多糖含有蛋白质杂质，品质较差且不易保存。采用本发明提供的二次提取工艺，蛋白质在发生物发酵阶段变性，经离心分离和膜浓缩过程，最后的仙草多糖成品纯度高，品质好。
4.本发明提取仙草多糖的口感好。本发明的提取和分离、浓缩都在较温和的条件下进行，浓缩过程无相变，仙草多糖损耗少，凝胶强度大，质感佳。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1本发明的工艺流程图
具体实施方式
如图1所示，本发明公开的微生物发酵法提取仙草多糖的方法包括粉碎、首次提取、发酵菌种子液的制备、接种、发酵、二次提取、粗滤和离心分离、膜浓缩、醇沉、干燥步骤。
实施例1：
1)粉碎：通过多功能粉碎机将干仙草原料粉碎至20目。
2)首次提取：将粉碎后的仙草装入发酵罐，加入仙草8倍体积的沸腾的纯净水，用磷酸二氢钾缓冲溶液调pH至4，保温提取40min后冷却至28℃。
3)发酵菌种子液的制备：黑曲霉、米曲霉以1:2的比例经活化、在25℃条件下，200转/分的摇床上扩增培养18小时，扩增培养得到混合发酵菌种子液。
4)接种：将步骤3)制得的发酵菌种子液在无菌条件下，以发酵罐内物料体积的5％的量接种到步骤2)所述的发酵罐中，搅拌混合均匀。
5)发酵：将步骤4)的发酵物料密封静置28℃发酵2天。
6)二次提取：发酵终止后，将发酵后的物料升温至沸腾，保温搅拌30min。
7)粗滤和分离：过滤除去200目以下的杂质，以6000转/分钟，3.0吨/小时的进料量，碟式离心分离，取上层清液。
8)膜浓缩：采用聚酰胺复合膜，在30℃浓缩120min，出料浓度为15.0±1.0Brix，得仙草浓浆。
9)醇沉：向仙草浓浆中添加仙草浓浆体积的70％的无水乙醇，搅拌10min后静置2h，冷却至10℃后离心分离，收集沉淀物。
10)干燥：90℃热风干燥至仙草多糖水分含量在5％以下。
实施例2：
1)粉碎：通过多功能粉碎机将干仙草原料粉碎至35目。
2)首次提取：将粉碎后的仙草装入发酵罐，加入仙草6倍体积的沸腾的纯净水，用磷酸二氢钾缓冲溶液调pH至5，保温提取50min后冷却至30℃。
3)发酵菌种子液的制备：黑曲霉、米曲霉以1:1的比例经活化、在28℃条件下，150转/分的摇床上扩增培养25小时，扩增培养得到混合发酵菌种子液。
培养基的制作：马铃薯去皮，切成块加水，于灭菌釜中升温至121℃灭菌煮沸30min，用纱布过滤，在滤液中加入琼脂，煮沸溶解后加葡萄糖，补足水分，分装，灭菌，备用。
4)接种：将步骤3)制得的发酵菌种子液在无菌条件下，以发酵罐内物料体积的8％的量接种到步骤2)所述的发酵罐中，搅拌混合均匀。
5)发酵：将步骤4)的发酵物料密封静置30℃发酵3天。
6)二次提取：发酵终止后，将发酵后的物料升温至沸腾，保温搅拌30min。
7)粗滤和分离：双层振动筛，上层80目，下层200目，过滤除去200目以下的杂质，以8000转/分钟，3.5吨/小时的进料量，碟式离心分离，取上层清液。
8)膜浓缩：采用聚酰胺复合膜，在35℃浓缩120min，出料浓度为15.0±1.0Brix，得仙草浓浆。
9)醇沉：向仙草浓浆中添加仙草浓浆体积的50％的无水乙醇，搅拌10min后静置2h，冷却至10℃后离心分离，收集沉淀物。
10)干燥：100℃热风干燥至仙草多糖水分含量在5％以下。
实施例3：
1)粉碎：通过多功能粉碎机将干仙草原料粉碎至50目；
2)首次提取：将粉碎后的仙草装入发酵罐，加入仙草8倍体积的沸腾的纯净水，用磷酸二氢钾缓冲溶液调pH至6，保温提取60min后冷却至34℃。
3)发酵菌种子液的制备：黑曲霉、米曲霉以2:1的比例经活化、在28℃条件下，200转/分的摇床上扩增培养20小时，扩增培养得到混合发酵菌种子液。
培养基的制作：马铃薯去皮，切成块加水，于灭菌釜中升温至121℃灭菌煮沸30min，用纱布过滤，在滤液中加入琼脂，煮沸溶解后加葡萄糖，补足水分，分装，灭菌，备用。
4)接种：将步骤3)制得的发酵菌种子液在无菌条件下，以发酵罐内物料体积的10％的量接种到步骤2)所述的发酵罐中，搅拌混合均匀。
5)发酵：将步骤4)的发酵物料密封静置34℃发酵1天；
6)二次提取：发酵终止后，将发酵后的物料升温至沸腾，保温搅拌30min；
7)粗滤和分离：双层振动筛，上层80目，下层200目，过滤除去200目以下的杂质，以7000转/分钟，3.5吨/小时的进料量，碟式离心分离，取上层清液；
8)膜浓缩：采用聚酰胺复合膜，在40℃浓缩120min，出料浓度为15.0±1.0Brix，得仙草浓浆；
9)醇沉：向仙草浓浆中添加仙草浓浆体积的60％的无水乙醇，搅拌10min后静置2h，冷却至15℃后离心分离，收集沉淀物；
10)干燥：110℃真空干燥至仙草多糖水分含量在5％以下。
以实施例3为例，在相当的试验条件下对比分析测试比较了几种常规的提取方法，结果如表1所示，本发明公开的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，具有收率高、凝胶强度大、风味口感好、生产成本低等优点。
表1微生物发酵提取工艺与传统萃取工艺对比
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种微生物发酵法提取仙草多糖的方法，包括以下步骤：
1)粉碎：将干仙草原料粉碎至20-50目；
2)首次提取：将粉碎后的仙草装入发酵罐，加入4-8倍体积的沸腾的纯净水，调pH至4-6，保温提取后冷却；
3)发酵菌种子液的制备：黑曲霉和米曲霉经活化、扩增培养得到混合发酵菌种子液；
4)接种：发酵菌种子液在无菌条件下接种到发酵罐中，搅拌混合均匀；
5)发酵：密封静置发酵1-3天；
6)二次提取：发酵终止后，将发酵后的物料升温至沸腾，保温搅拌30min；
7)粗滤和分离：过滤除去200目以下的杂质，离心分离，得到浆体；
8)膜浓缩：浆体采用聚酰胺复合膜过滤，得仙草浓浆；
9)醇沉：向仙草浓浆中添加无水乙醇，搅拌10min后静置1-2h，冷却至10-15℃后离心分离，收集沉淀物；
10)干燥：90-100℃干燥至仙草多糖水分含量在5％以下。
2.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤2)中，提取时间为40-60min，提取后冷却至28-34℃。
3.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤3)中，黑曲霉和米曲霉经活化、扩增培养是将黑曲霉、米曲霉在25-28℃条件下，150-200转/分的摇床上扩增培养18-25小时，得到混合发酵种子液。
4.如权利要求1或3所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤3)中黑曲霉、米曲霉以2:1的比例进行扩增培养。
5.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤4)中发酵菌种子液按体积比5-10％的接种量接种至发酵罐中。
6.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤5)中，发酵的温度为28-34℃。
7.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤7)中，采取双层振动筛，上层为80目筛，下层为200目筛。
8.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤8)中，聚酰胺复合膜浓缩温度30-40℃，浓缩时间为60-120min，仙草浓浆出料浓度为15.0±1.0Brix。
9.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤9)中，添加无水乙醇的体积为仙草浓浆体积的50％-70％。
10.如权利要求1所述的微生物发酵法提取仙草多糖的方法，其特征在于：步骤10)中，干燥方式采用真空干燥或热风干燥。
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