CN106432524B - 一种从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺 - Google Patents
一种从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺 Download PDFInfo
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Abstract
一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺,所述的工艺包括打浆、水浴浸提、离心、膜分离、真空干燥步骤。所述的水浴浸提:菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1~1:3。水浴温度为85~95℃。浸提时间为4~8小时。所述的打浆:打浆时的转速为16000~22000 r/min,每打浆1~2min间歇1~2min,打浆次数为2~12次。本发明提取的虫草多糖的质量百分含量为90%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种虫草多糖提取工艺,具体地说,涉及一种从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺,属于生物技术领域。
背景技术
冬虫夏草的有效成分主要是虫草多糖,虫草多糖是由甘露糖、虫草素、腺苷、半乳糖、阿拉伯糖、木糖精、葡萄糖、岩藻糖组成的多聚糖。
国内外大量研究资料表明,虫草多糖具有抗肿瘤、抗衰老、抗菌、降低血糖等生理活性,同时还是一种免疫调节剂,它能激活免疫细胞依赖的免疫反应来增强机体免疫能力对抗外来病原体如病毒和微生物等。因此,虫草多糖作为保健食品和医药产品有着广泛的开发前景。
目前虫草多糖的提纯多采用传统方法:水提醇沉法。本方法是将蝙蝠蛾拟青霉发酵液离心后,在上清液中加入乙醇,沉淀后,离心,沉淀物依次用无水乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂洗涤,再经过烘干制得。
现有技术存在以下缺陷:(1)虫草多糖成品的纯度较低;(2)虫草多糖提取率低;(3)使用大量的有机溶剂,污染大;(4)生产成本高,工艺繁琐,不利于大量生产。
发明内容
本发明针对以上不足,提供一种从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺,以实现以下发明目的:
1、采用本发明方法,提高虫草多糖成品的纯度;
2、采用本发明方法,减少多糖损失,提高虫草多糖提取率;
3、减少虫草多糖提取工艺中的有机溶剂用量,减少环境污染;
4、降低成本,简化生产工艺。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺,所述的工艺包括打浆、水浴浸提、离心、膜分离、真空干燥步骤。
以下是对上述技术特征的进一步改进:
所述的打浆:打浆时的转速为16000~22000 r/min,每打浆1~2min间歇1~2min,打浆次数为2~12次。
所述的水浴浸提:菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1~1:3。
所述的水浴浸提:水浴温度为85~95℃。
所述的水浴浸提:浸提时间为4~8小时。
所述的离心:将浸提液连续通过两个串联的管式离心机离心,离心机转速为12000rpm~18000rpm,离心机处理量为1.2 m3/h~1.5 m3/h;
离心后,弃去沉淀,收集上清液。
所述的膜分离包括第一次膜分离:
将离心得到的上清液通过分子质量2000 ku的陶瓷膜设备,过滤压力为:进口压力为0.5~0.8MPa,出口压力0.2~0.5MPa;过滤时保持上清液温度为:35~40℃,上清液流速为1~1.3m3/h。
所述的膜分离还包括第二次膜分离:
将第一次透过液通过分子质量100 ku陶瓷膜设备,过滤压力为:进口压力为0.5~0.8MPa,出口压力0.2~0.5Mpa;过滤时保持液体温度为:35~40℃,液体流速为1~1.3m3/h。
所述的真空干燥:
干燥温度为57~62℃,时间为20~30h,真空度为0.05~0.06Mpa。
本发明提取的虫草多糖的质量百分含量为90%以上。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
1、采用本发明方法制备的虫草多糖成品纯度高,其虫草多糖含量为90%以上;
2、 采用本发明方法提取虫草多糖,多糖损失量少,膜分离的提取率高达98.98~99.37%;
3、采用本发明方法提取虫草多糖,不需要乙醇等有机溶剂,对环境无污染;
4、采用本发明方法提取虫草多糖,成本低,工艺更简单。
具体实施方式
本发明采用的蝙蝠蛾拟青霉(Paecilomyces hepiali)菌株保藏号为CICC 14065。
实施例1 一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺
从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖,包括如下步骤:
步骤1 打浆
蝙蝠蛾拟青霉发酵的配方为20%马铃薯、2%大豆粉、1%蔗糖、0.3% KH2PO4、0.15%MgSO4·7H2O、0.001%维生素B1、水补齐余量;上述百分数均为质量百分数;发酵完成后,得到发酵液。
调节发酵罐压力至0.03MPa,调节打浆机压力为零,利用压力差将经过发酵的蝙蝠蛾拟青霉发酵液1000L压到打浆机;加入与发酵液等体积的水,开启打浆机打浆,打浆至匀浆状;
打浆时的转速为16000 r/min,每打浆1min间歇1min,打浆次数为3次,得菌体破碎液。
步骤2 水浴浸提
调节打浆机压力至0.03MPa,调节提取罐压力为零,利用压力差将上述菌体破碎液压到提取罐内。向提取罐内注入蒸馏水,菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1,混合后,使提取罐置于热水浴中浸提,水浴温度为85℃,浸提时间为4小时,冷却后得到浸提液。
步骤3 离心
将上述浸提液连续通过两个串联的管式离心机离心,离心机转速为12000rpm,离心机处理量为1.2 m3/h;
离心后,弃去沉淀,收集上清液。
步骤4 膜分离
上清液通过离心机出液管接到中间储罐中进入膜分离处理程序;
采用两次膜分离:
第一次膜分离:
将上清液4000L通过分子质量2000 ku的陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.5MPa,出口压力0.2MPa;过滤时保持上清液温度为:35℃,上清液流速为1m3/h;
所述陶瓷膜在压力作用下使上清液中的大于孔径的物质(杂蛋白和残留的菌体)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(多糖、单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3500L第一次透过液和500L第一次截留液,收集第一次透过液;
第二次膜分离:
将第一次透过液通过分子质量100 ku陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.5MPa,出口压力0.2Mpa;过滤时保持上清液温度为:35℃,上清液流速为1m3/h;所述陶瓷膜在压力作用使上清液含大于孔径的物质(多糖)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3350L第二次透过液和150L第二次截留液,收集第二次截留液,即为虫草多糖提取液。
两次膜分离后虫草多糖的损失情况见表1:
表1 两次膜分离对虫草多糖的影响
由表1可见,第一次膜分离后得到的透过液多糖的浓度为12.89g/L,损失率为0.29%,第二次膜分离后得到的截留液多糖的浓度为299g/L,损失率为0.74%;即得到的虫草多糖提取液中虫草多糖含量为299g/L,计算可得,虫草多糖膜分离的提取率为98.98%。
步骤5 真空干燥
将上述的虫草多糖提取液进行真空干燥,干燥温度为57℃,时间为20h,真空度为0.05Mpa,得到虫草多糖干粉,其中虫草多糖含量为90%。
实施例2 一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺
从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖,包括如下步骤:
步骤1 打浆
蝙蝠蛾拟青霉发酵的配方为20%马铃薯、2%大豆粉、1%蔗糖、0.3% KH2PO4、0.15%MgSO4·7H2O、0.001%维生素B1、水补齐余量;上述百分数均为质量百分数;发酵完成后,得到发酵液。
调节发酵罐压力至0.03MPa,调节打浆机压力为零,利用压力差将经过发酵的蝙蝠蛾拟青霉发酵液1000L压到打浆机;加入与发酵液等体积的水,开启打浆机打浆,打浆至匀浆状;
打浆时的转速为20000 r/min,每打浆1.5min间歇1.5min,打浆次数为3次,得菌体破碎液。
步骤2 水浴浸提
调节打浆机压力至0.03MPa,调节提取罐压力为零,利用压力差将上述菌体破碎液压到提取罐内。向提取罐内注入蒸馏水,菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1,混合后,使提取罐置于热水浴中浸提,水浴温度为85℃,浸提时间为4小时,冷却后得到浸提液。
步骤3 离心
将上述浸提液连续通过两个串联的管式离心机离心,离心机转速为15000rpm,离心机处理量为1.3 m3/h;
离心后,弃去沉淀,收集上清液。
步骤4 膜分离
上清液通过离心机出液管接到中间储罐中进入膜分离处理程序;
采用两次膜分离:
第一次膜分离:
将上清液4000L通过分子质量2000 ku的陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.6MPa,出口压力0.4MPa;过滤时保持上清液温度为:38℃,上清液流速为1.1m3/h;
所述陶瓷膜在压力作用下使上清液中的大于孔径的物质(杂蛋白和残留的菌体)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(多糖、单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3700L第一次透过液和300L第一次截留液,收集第一次透过液;
第二次膜分离:
将第一次透过液通过分子质量100 ku陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.6MPa,出口压力0.4Mpa;过滤时保持上清液温度为:38℃,上清液流速为1.1m3/h;所述陶瓷膜在压力作用使上清液含大于孔径的物质(多糖)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3540L第二次透过液和160L第二次截留液,收集第二次截留液,即为虫草多糖提取液。
两次膜分离后虫草多糖的损失情况见表2:
表2 两次膜分离对虫草多糖的影响
由表2可见,第一次膜分离后得到的透过液多糖的浓度为12.91g/L,损失率为0.26%,第二次膜分离后得到的截留液多糖的浓度为298g/L,损失率为0.37%;
即虫草多糖提取液中虫草多糖含量为298g/L,计算可得,虫草多糖膜分离的提取率为99.37%。
步骤5 真空干燥
将上述的虫草多糖提取液进行真空干燥,干燥温度为60℃,时间为25h,真空度为0.06Mpa,得到虫草多糖干粉,其中虫草多糖含量为92%。
实施例3 一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺
从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖,包括如下步骤:
步骤1 打浆
蝙蝠蛾拟青霉发酵的配方为20%马铃薯、2%大豆粉、1%蔗糖、0.3% KH2PO4、0.15%MgSO4·7H2O、0.001%维生素B1、水补齐余量;上述百分数均为质量百分数;发酵完成后,得到发酵液。
调节发酵罐压力至0.03MPa,调节打浆机压力为零,利用压力差将经过发酵的蝙蝠蛾拟青霉发酵液1000L压到打浆机;加入与发酵液等体积的水,开启打浆机打浆,打浆至匀浆状;
打浆时的转速为22000 r/min,每打浆2min间歇2min,打浆次数为3次,得菌体破碎液。
步骤2 水浴浸提
调节打浆机压力至0.03MPa,调节提取罐压力为零,利用压力差将上述菌体破碎液压到提取罐内。向提取罐内注入蒸馏水,菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1,混合后,使提取罐置于热水浴中浸提,水浴温度为85℃,浸提时间为4小时,冷却后得到浸提液。
步骤3 离心
将上述浸提液连续通过两个串联的管式离心机离心,离心机转速为18000rpm,离心机处理量为1.5 m3/h;
离心后,弃去沉淀,收集上清液。
步骤4 膜分离
上清液通过离心机出液管接到中间储罐中进入膜分离处理程序;
采用两次膜分离:
第一次膜分离:
将上清液4000L通过分子质量2000 ku的陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.8MPa,出口压力0.5MPa;过滤时保持上清液温度为:40℃,上清液流速为1.3m3/h;
所述陶瓷膜在压力作用下使上清液中的大于孔径的物质(杂蛋白和残留的菌体)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(多糖、单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3500L第一次透过液和500L第一次截留液,收集第一次透过液;
第二次膜分离:
将第一次透过液通过分子质量100 ku陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.8MPa,出口压力0.5Mpa;过滤时保持上清液温度为:40℃,上清液流速为1.3m3/h;所述陶瓷膜在压力作用使上清液含大于孔径的物质(多糖)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3340L第二次透过液和160L第二次截留液,收集第二次截留液,即为虫草多糖提取液。
步骤5 真空干燥
将上述的虫草多糖提取液进行真空干燥,干燥温度为62℃,时间为30h,真空度为0.06Mpa,得到虫草多糖干粉。
两次膜分离后虫草多糖的损失情况见表3:
表3 两次膜分离对虫草多糖的影响
由表3可见,第一次膜分离后得到的透过液多糖的浓度为12.9g/L,损失率为0.28%,第二次膜分离后得到的截留液多糖的浓度为280g/L,损失率为0.6%;即得到的虫草多糖提取液中虫草多糖含量为280g/L,计算可得,虫草多糖膜分离的提取率为99.13%。
本发明采用苯酚—硫酸法测定液体样品中的多糖浓度;
本发明所述的虫草多糖膜分离的提取率,计算公式为:
多糖膜分离的提取率(%)=(膜分离前的多糖总量-膜分离过程中损失的多糖量)×100% /膜分离前的多糖总量。
实施例4 打浆步骤中打浆次数单因素分析实验
采用实施例2的方法,只改变打浆步骤中的打浆次数进行实施例4-7;实施例4-7采用的打浆次数见表4;
表4 实施例4-7采用的打浆次数
实施例2、4-7 的打浆后得到的打浆破碎液中虫草多糖含量见表5;
表5 打浆破碎液中虫草多糖含量
由表5可见,打浆次数优选为9次。
实施例8 水浴浸提步骤中料水比、水浴温度和浸提时间的正交试验
采用实施例2的方法,改变料水比、水浴温度和浸提时间,进行正交实验,提取虫草多糖,正交试验因素具体见表6,正交试验结果与分析具体表7、表8;
表6 正交试验因素水平表
表7正交试验结果与分析
表8 方差分析表
从表7和表8可以看出,影响因素A-C中,对水浴浸提得到的虫草多糖浸提液中虫草多糖含量的影响程度由大到小为提取温度>提取时间>料水比;经试验,料水比优选1:1,浸提时间优选6h,水浴温度优选90℃,此时,浸提液中的虫草多糖含量为62.88 kg,浸提液总量为4000L。
实施例9 一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺
从蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖,包括如下步骤:
步骤1 打浆
蝙蝠蛾拟青霉发酵的配方为20%马铃薯、2%大豆粉、1%蔗糖、0.3% KH2PO4、0.15%MgSO4·7H2O、0.001%维生素B1、水补齐余量;上述百分数均为质量百分数;发酵完成后,得到发酵液。
调节发酵罐压力至0.03MPa,调节打浆机压力为零,利用压力差将经过发酵的蝙蝠蛾拟青霉发酵液1000L压到打浆机;加入与发酵液等体积的水,开启打浆机打浆,打浆至匀浆状;
打浆时的转速为20000 r/min,每打浆1.5min间歇1.5min,打浆次数为9次,得菌体破碎液。
步骤2 水浴浸提
调节打浆机压力至0.03MPa,调节提取罐压力为零,利用压力差将上述菌体破碎液压到提取罐内。向提取罐内注入蒸馏水,菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1,混合后,使提取罐置于热水浴中浸提,水浴温度为90℃,浸提时间为6小时,冷却后得到浸提液。
步骤3 离心
将上述浸提液连续通过两个串联的管式离心机离心,离心机转速为15000rpm,离心机处理量为1.3 m3/h;
离心后,弃去沉淀,收集上清液。
步骤4 膜分离
上清液通过离心机出液管接到中间储罐中进入膜分离处理程序;
采用两次膜分离:
第一次膜分离:
将上清液4000L通过分子质量2000 ku的陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.6MPa,出口压力0.4MPa;过滤时保持上清液温度为:38℃,上清液流速为1.1m3/h;
所述陶瓷膜在压力作用下使上清液中的大于孔径的物质(杂蛋白和残留的菌体)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(多糖、单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3670L第一次透过液和330L第一次截留液,收集第一次透过液;
第二次膜分离:
将第一次透过液通过分子质量100 ku陶瓷膜设备,进行过滤,过滤压力:进口压力为0.6MPa,出口压力0.4Mpa;过滤时保持上清液温度为:38℃,上清液流速为1.1m3/h;所述陶瓷膜在压力作用使上清液含大于孔径的物质(多糖)被陶瓷膜截留,小于孔径的物质(单糖和无机盐)透过陶瓷膜,得到3535L第二次透过液和165L第二次截留液,收集第二次截留液,即为虫草多糖提取液。
虫草多糖膜分离的提取率为99.45%。
步骤5 真空干燥
将上述的虫草多糖提取液进行真空干燥,干燥温度为60℃,时间为25h,真空度为0.06Mpa,得到虫草多糖干粉,其中虫草多糖含量为94.5%。
实施例10 一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺
采用实施例9的工艺提取虫草多糖,只改变水浴浸提步骤,改变后的水浴浸提步骤如下:
调节打浆机压力至0.03MPa,调节提取罐压力为零,利用压力差将上述菌体破碎液压到提取罐内。向提取罐内注入蒸馏水,菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1,混合后,向浸提罐中加入5L的海藻糖和9L的大豆卵磷脂;
使提取罐置于热水浴中浸提,水浴温度为90℃,浸提时间为6小时,冷却后得到浸提液。
本实施例得到虫草多糖干粉:虫草多糖含量为96.8%。
除特殊说明的外,本发明所述的百分数均为质量百分数。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例,其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准,任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换,也在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺,其特征在于:所述的工艺包括打浆、水浴浸提、离心、膜分离、真空干燥步骤;
所述的打浆:将经过发酵的蝙蝠蛾拟青霉发酵液打浆,打浆时的转速为16000~22000r/min,每打浆1~2min间歇1~2min,打浆次数为2~12次,得到菌体破碎液;
所述的水浴浸提:菌体破碎液与蒸馏水的料水比为:体积比1:1~1:3,水浴温度为85~95℃,浸提时间为4~8小时;
所述的离心:将浸提液连续通过两个串联的管式离心机离心,离心机转速为12000rpm~18000rpm,离心机处理量为1.2 m3/h~1.5 m3/h;离心后,弃去沉淀,收集上清液;
所述的膜分离包括第一次膜分离:将离心得到的上清液通过分子质量2000 ku的陶瓷膜设备,过滤压力为:进口压力为0.5~0.8MPa,出口压力0.2~0.5MPa;过滤时保持上清液温度为:35~40℃,上清液流速为1~1.3m3/h,收集第一次透过液;
所述的膜分离还包括第二次膜分离:将第一次透过液通过分子质量100 ku陶瓷膜设备,过滤压力为:进口压力为0.5~0.8MPa,出口压力0.2~0.5Mpa;过滤时保持液体温度为:35~40℃,液体流速为1~1.3m3/h,收集第二次截留液;
所述的真空干燥:干燥温度为57~62℃,时间为20~30h,真空度为0.05~0.06Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种蝙蝠蛾拟青霉发酵液中提取虫草多糖的工艺,其特征在于:提取的虫草多糖的质量百分含量为90%以上。
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"正交设计优化裂褶菌发酵全液多糖提取工艺";王振河等;《中国野生植物资源》;20070815;第26卷(第4期);第50-51、56页 |
"超滤分离蝙蝠蛾拟青霉胞外多糖工艺优化";武忠伟等;《中国食品学报》;20151231;第15卷(第12期);第115-121页 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN106432524A (zh) | 2017-02-22 |
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