CN106831597A - 一种利用蘑菇下脚料制备天然麦角硫因的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用蘑菇下脚料制备天然麦角硫因的方法，以蘑菇下脚料为原料，粉碎，待投料；将蘑菇下脚料均匀分散，加入蘑菇下脚料(湿重)5～20倍的水，经加热回流提取或超声辅助提取后，冷却静置，离心分离，取得上清液即为麦角硫因粗提液；对于多次提取的，合并浸提后的麦角硫因粗提液；将提取液浓缩至原来体积的1/6～1/10，静置，取上清液进一步纯化；采用柱层析法对步骤获得的上清液进行纯化，以非极性大孔吸附树脂为填料，上柱，先用纯水洗脱至中性，再用氨水洗脱，收集洗脱液；浓缩，干燥，即得麦角硫因提取物。本发明原料来源广，成本低廉，同时能够缓解蘑菇种植及加工过程中产生大量废弃物污染环境等问题；适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于农产品精深加工技术领域，特别是涉及一种利用蘑菇下脚料制备天然麦角硫因的方法。
背景技术
麦角硫因(巯基组氨酸三甲基内盐，L-Ergothione，EGT)是1909年在麦角菌(Claviceps purpurea)中首次发现的一种天然稀有的手性氨基酸类强抗氧化剂，是生物体内重要的生理活性物质，具有抗氧化、防止紫外线辐射损伤、螯合金属离子、清除自由基，参与细胞内能量调节以及细胞生理保护剂等多种作用，在食品、化妆品及生物医药等行业具有广阔的应用前景；麦角硫因的结构式如下：
目前，存在以下几种制备麦角硫因的技术方案：
方案1：CN 201410008812.0发明公开了一种以蕈菌菌丝体发酵液制备麦角硫因的方法。工艺流程步骤是：热水浸提；超滤；干燥；色谱纯化；浓缩干燥，制成成品。其中，超滤选用截留分子量为1kDa～30kDa的超滤膜；色谱条件为：以HILIC为填料，体积比80:20～88:12的乙腈-水为流动相，麦角硫因进样量为每100g填料0.01g～0.0323g。
方案2：Mitsubishi用丙酮或乙醇溶液萃取杯伞属子实体的干燥粉末，再利用柱层析、薄层层析、离子交换层析及纸电泳技术进一步纯化麦角硫因(Mitsubishi，ChemInd.JP58057365-A)。
方案3：Harada E利用乙酸乙酯浸提茶树菇子实体，再通过阳离子交换树脂和硅胶色谱层析进一步分离提取，冷冻干燥后，经葡聚糖凝胶过滤和反相高压液相色谱纯化得高纯度的麦角硫因(Univ Nagoya，Iwade Kingaku Kenkyusho Kk，Daicel Chem.Method forproducing ergothioneine[P].JP:JP2009161498A)。
方案4：Nukina M等从人工栽培的蘑菇子实体中提取麦角硫因，首先将蘑菇干燥粉碎，热水浸提，过滤后再用乙醇溶解，使用阳离子交换树脂、硅胶薄层层析分离提取，后经高压液相色谱和冷冻干燥制备高纯度麦角硫因(Nukina M.Preparation of ergothioneineuseful in pharmaceuticals，by fractionating mushroom extract containingergothioneine，with solvent，separating the ergothioneine，and purifying thefraction liquid containing the ergothioneine[P].JP:JP2008110988-A)。
方案5：周念波等从双孢菇菇柄中提取麦角硫因，先将菇柄粉碎，利用热的NaOH溶液浸提，离心去除固形物，上清液减压浓缩，再使用氧化铝层析分离提取，麦角硫因回收率为91.2％，纯度达25.6％。(周念波，李轶群，殷勤红，氧化铝柱层析从双孢菇菇柄中提取麦角硫因[J].安徽农业科学，2010，38(27)：14842～14843)。
麦角硫因由于其天然无毒的性能和显著抗氧化性使其成为天然高效抗氧化剂的最适选择。但合成的麦角硫因产品难以被人们所接受，而天然来源—蘑菇中含量相对较低，尚缺乏适于产业化的提取纯化技术因而限制了其应用。
公开的技术方案存在以下缺陷：
方案1：以蕈菌菌丝体发酵液为提取原料，原料成本高；采用超滤及制备液相，对仪器设备要求高；流动相为乙腈，具有较强的挥发性且具有中等毒性。
方案2：制备量小，不适合工业化生产。
方案3：浸提溶剂采用有机溶剂，进一步纯化时必须去除额外添加的有机溶剂；利用高效液相色谱法(HPLC法)虽然能纯化得到高纯度的麦角硫因，但成本高，制备量小，仅能得毫克级产品，只限于实验室研究应用。
方案4：利用高效液相色谱法(HPLC法)虽然能纯化得到高纯度的麦角硫因，但成本高，制备量小，仅能得毫克级产品，只限于实验室研究应用。
方案5：浸提添加化学试剂，进一步纯化时必须去除额外添加的试剂；且获得的麦角硫因含量低。
我国是食用菌生产大国，位居世界之首，占全球总产量的70％以上。随着人们对食用菌消费量的提高，食用菌的产销量逐年上升。食用菌在采收和加工过程中，产生大量的菌柄、菌盖、畸形菇、劣质菇等下脚料。目前少数以低价进入市场或烤制成干菇，多数未经处理而直接丢弃，而靠于基部的菌根由于其杂质多，口感差被切下来直接被当作垃圾扔掉。一方面造成资源浪费，同时又污染环境。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种操作简便、适合规模化生产的麦角硫因制备方法。本发明制备的麦角硫因含量为50％～60％。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用蘑菇下脚料制备天然麦角硫因的方法，步骤如下：
(1)原料前处理：以蘑菇下脚料为原料，粉碎，待投料；
(2)提取：投料，将蘑菇下脚料均匀分散，加入蘑菇下脚料(湿重)5～20倍的水，经加热回流提取或超声辅助提取后，冷却静置，离心分离，取得上清液即为麦角硫因粗提液；对于多次提取的，合并浸提后的麦角硫因粗提液；
(3)浓缩：将提取液浓缩至原来体积的1/6～1/10，静置，取上清液进一步纯化；
(4)纯化：采用柱层析法对步骤(3)获得的上清液进行纯化，以非极性大孔吸附树脂为填料，上柱，先用纯水洗脱至中性，再用氨水洗脱，收集洗脱液；
(5)浓缩，干燥，即得麦角硫因提取物。
作为优选，所述步骤(2)中加热回流提取温度为95℃～100℃，提取时间为1～2h，提取次数2次；
作为优选，所述步骤(2)中超声辅助提取温度40℃～70℃，超声功率400～600W，提取时间20～60min，提取次数2～3次；
作为优选，步骤(3)和步骤(5)中浓缩方法是减压浓缩；
作为优选，步骤(4)中柱层析填料采用HPD-100、HPD-300、D-101、H103等非极性大孔吸附树脂；
作为优选，步骤(4)中氨水浓度为0.8～1.5mol/L；
作为优选，步骤(5)中干燥方法是冷冻干燥或喷雾干燥。
麦角硫因的检测方法：
高效液相色谱法(HPLC)，色谱柱：Kromasil 100-5NH2分析柱(250mm×4.60mm,5μm)；流动相：乙腈-5mmol/L醋酸铵(80:20)；流速：1.0mL/min；检测波长：254nm；柱温：30℃；进样量：20μL。麦角硫因对照品及以本发明方法制备的麦角硫因提取物HPLC色谱图如图2所示。
本发明的优势在于：
(1)本发明以蘑菇下脚料为原料，原料来源广，成本低廉，同时能够缓解蘑菇种植及加工过程中产生大量废弃物污染环境等问题；
(2)以纯化水为提取溶剂，无需额外去除提取溶剂，操作简便；
(3)采用大孔树脂对麦角硫因粗提液进行纯化，成本低廉，对设备要求低，且制备量大，适合工业化生产。
附图说明
图1是利用蘑菇下脚料制备麦角硫因的工艺流程图
图2是麦角硫因标准品(A)和麦角硫因提取物样品(B)的HPLC图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方案作详细的说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明的保护范围。
本发明实施例采用如下技术，如图1所示：
(1)原料前处理：以蘑菇下脚料为原料，粉碎，待投料。
(2)提取：投料，将蘑菇下脚料均匀分散，加入蘑菇下脚料(湿重)5～20倍的水，经加热回流提取或超声辅助提取后，冷却静置，离心分离，取得上清液即为麦角硫因粗提液；对于多次提取的，合并浸提后的麦角硫因粗提液。
(3)浓缩：将提取液浓缩至原来体积的1/6～1/10，静置，取上清液进一步纯化。
(4)纯化：采用柱层析法对步骤(3)获得的上清液进行纯化，以非极性大孔吸附树脂为填料，上柱，先用纯水洗脱至中性，再用氨水洗脱，收集洗脱液。
(5)浓缩，干燥，即得麦角硫因提取物。
所述步骤(2)中加热回流提取温度为95℃～100℃，提取时间为1.5～2h，提取次数2次；或超声辅助提取温度40℃～70℃，超声功率400～600W，提取时间30～60min，提取次数2～3次；步骤(3)和步骤(5)中浓缩方法是减压浓缩；步骤(4)中柱层析填料采用HPD-100、HPD-300、D-101、H103等非极性大孔吸附树脂；氨水浓度为0.8～1.5mol/L；步骤(5)中干燥方法是冷冻干燥或喷雾干燥。
实施例1：
平菇下脚料500g，粉碎，加纯化水10L，95℃加热回流提取2h，静置冷却，离心得一次提取液；取沉淀，加纯化水5L，95℃加热回流提取，提取时间1h，静置冷却，离心得二次提取液，合并提取液。采用减压浓缩法将提取液浓缩至原来的1/6，冷却静置，上清液上HPD-300大孔吸附树脂，先以纯水洗脱至中性，再以1.2mol/L氨水洗脱，收集滤液，减压浓缩，冷冻干燥得麦角硫因提取物，取样检测。
实验结果：
实施例2：
金针菇下脚料5kg，粉碎，加纯化水50L，98℃加热回流提取，提取时间2h，静置冷却，离心得一次提取液；取沉淀，加纯化水40L，98℃加热回流提取，提取时间1.5h，静置冷却，离心得二次提取液，合并提取液。采用减压浓缩法将提取液浓缩至原来的1/8，冷却静置，上清液上PD-100大孔吸附树脂，先以纯水洗脱至中性，再以1.5mol/L氨水洗脱，收集滤液，减压浓缩，冷冻干燥得麦角硫因提取物，取样检测。
实验结果：
实施例3：
双孢菇下脚料300Kg，粉碎，加8倍纯化水，100℃加热回流提取2h，静置冷却，离心得一次提取液。取沉淀，加6倍纯化水，100℃加热回流提取2h，静置冷却，离心得二次提取液，合并提取液。采用减压浓缩法将提取液浓缩至原来的1/10，冷却静置，上清液上D-101大孔吸附树脂，先以纯水洗脱至中性，再以0.8mol/L氨水洗脱，收集滤液，减压浓缩，喷雾干燥得麦角硫因提取物，取样检测。
实验结果：
实施例4：
平菇下脚料500g，粉碎，加4L纯化水，超声辅助提取，提取温度50℃，超声功率500W，提取时间为40min，静置冷却，离心得一次提取液；取沉淀，加3L纯化水，超声辅助提取，提取温度50℃，超声功率500W，提取时间为30min，静置冷却，离心得二次提取液，合并提取液。采用减压浓缩法将提取液浓缩至原来的1/6，冷却静置，上清液上D-101大孔吸附树脂，先以纯水洗脱至中性，再以1.0mol/L氨水洗脱，收集滤液，减压浓缩，冷冻干燥得麦角硫因提取物，取样检测。
实验结果：
实施例5：
双孢菇下脚料5kg，粉碎，加50L纯化水，超声辅助提取，提取温度70℃，超声功率400W，提取时间为30min，静置冷却，离心得一次提取液；取沉淀，加40L纯化水，超声辅助提取，提取温度60℃，超声功率400W，提取时间为30min，静置冷却，离心得二次提取液；取沉淀，加30L纯化水，超声辅助提取，提取温度60℃，超声功率400W，提取时间为20min，静置冷却，离心得三次提取液，合并提取液。采用减压浓缩法将提取液浓缩至原来的1/8，冷却静置，上清液上H103大孔吸附树脂，先以纯水洗脱至中性，再以1.5mol/L氨水洗脱，收集滤液，减压浓缩，喷雾干燥得麦角硫因提取物，取样检测。实验结果：
实施例6：
金针菇下脚料500kg，粉碎，加4000L纯化水，超声辅助提取，提取温度40℃，超声功率600W，提取时间为60min，静置冷却，离心得一次提取液；取沉淀，加3000L纯化水，超声辅助提取，提取温度40℃，超声功率500W，提取时间为30min，静置冷却，离心得二次提取液，合并提取液。采用减压浓缩法将提取液浓缩至原来的1/10，冷却静置，上清液上HPD-100大孔吸附树脂，先以纯水洗脱至中性，再以0.8mol/L氨水洗脱，收集滤液，减压浓缩，喷雾干燥得麦角硫因提取物，取样检测。
实验结果：
Claims (7)
1.一种利用蘑菇下脚料制备天然麦角硫因的方法；其特征是步骤如下：
(1)原料前处理：以蘑菇下脚料为原料，粉碎，待投料；
(2)提取：投料，将蘑菇下脚料均匀分散，加入蘑菇下脚料5～20倍的水，经加热回流提取或超声辅助提取后，冷却静置，离心分离，取得上清液即为麦角硫因粗提液；对于多次提取的，合并浸提后的麦角硫因粗提液；
(3)浓缩：将提取液浓缩至原来体积的1/6～1/10，静置，取上清液进一步纯化；
(4)纯化：采用柱层析法对步骤(3)获得的上清液进行纯化，以非极性大孔吸附树脂为填料，上柱，先用纯水洗脱至中性，再用氨水洗脱，收集洗脱液；
(5)浓缩，干燥，即得麦角硫因提取物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(2)中加热回流提取温度为95℃～100℃，提取时间为1.5～2h，提取次数2次。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(2)中超声辅助提取温度40℃～70℃，超声功率400～600W，提取时间30～60min，提取次数2～3次。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤(3)和步骤(5)中浓缩方法是减压浓缩。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤(4)中柱层析填料采用HPD-100、HPD-300、D-101、H103等非极性大孔吸附树脂。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤(4)中氨水浓度为0.8～1.5mol/L。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤(5)中干燥方法是冷冻干燥或喷雾干燥。
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