CN107326059A - 一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法及其应用 - Google Patents
一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,包括以下步骤:筛选出适合的好氧型单一菌株;以人参属植物的植株组织为主要原料,并添加麦麸、麦草、谷物粉、稻壳中的至少一种,以及水和其他诱导物,充分搅拌并灭菌;接入菌株并发酵后,发酵产物即为富含F1的具有高抗衰老活性参制品;加入低级醇提取人参皂苷混合物;提取过后的滤渣,用水或缓冲液提取水解酶;利用水解酶对人参皂苷进行转化,可得天然来源的高活性抗衰老成分。该制备方法不需要拆分人参总皂苷为二醇类皂苷PPD和三醇类皂苷PPT,也不需要专门去制备人参皂苷糖苷酶,而直接通过发酵法制备抗衰老成分F1。
Description
技术领域
本发明涉及人参皂苷技术领域,尤其涉及一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法及其应用。
背景技术
野生人参属植物间断分布于东亚和北美,目前发现十余个品种。在我国,种植的人参属植物主要为产自东北三省的人参,产自云南、广西的三七参,和产自东北、山东的西洋参。也有少量的竹节参、珠子参在种植使用,但种植范围很小。
人参皂苷是人参植物中最主要的活性成分。皂苷是一种由糖基和非糖基的配体通过糖苷键连接的配糖体,根据糖基和配体的不同、糖苷键位置的区别,皂苷分为不同种类。根据结构的区别可以分为人参二醇类皂苷(PPD),例如Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rg5、Rh2、Rh3、F2、C-K等;三醇类皂苷(PPT),例如Re、Rg1、Rf、Rg2、Rg4、Rg6、Rk3、Rh1、Rh4等;以及少量的齐墩果酸皂苷Ro。
不同种、不同部位的人参植物含有的皂苷的含量、种类和比例都是不同的,有些含有自己的特征皂苷。人参属植物各部位的皂苷含量及组成如下:人参根总皂苷含量4%左右,主要为二醇类的Rb1、Rb2、Rc、Rd,三醇类的Re、Rf、Rg1,其中Rf为特征皂苷,含量为总皂苷的5~8%;西洋参根总皂苷含量4%左右,主要为二醇类的Rb1、Rc、Rd和三醇类的Re、Rg1,其中Re、Rb1含量占总皂苷的40~50%;三七参根总皂苷含量10%左右,主要为二醇的Rb1、Rd,三醇的Re、Rg1、R1,占总皂苷的80%,R1占总量的9~10%;人参须皂苷含量7%,西洋参须皂苷含量10%,三七参须皂苷含量1%,皂苷组成和比例接近根部;人参茎叶含皂苷5-7%,主要为Re、Rg1、Rd;西洋参茎叶含皂苷5-7%,主要为Rb3、Rd;三七参茎叶含皂苷5-7%,主要为Rb3和Rc。
天然的人参皂苷主要含有三个及以上的糖基,而含三个以下糖基的低糖基皂苷在天然人参中微乎其微。例如,人参属植物中含量较高的人参皂苷多为含有3~5个糖基的皂苷,其中含量高的有Re、Rg1、Rb1、Rb2、Rc、Rd等,占总皂苷含量的90%以上;而含有两个及以下糖基的低糖基的F1、Rg2、Rh1、皂苷元等含量仅万分之几。
现代药理学研究表明,皂苷所带的糖基的种类与数量与其生理活性密切相关,糖基越多活性越低。在人口服人参皂苷以后,多糖基的皂苷需要经过肠道微生物、唾液酶系、肠道酶、胃液的共同作用,转化为另一种结构再起药效。这正是中草药天然成分和化学药的不同之处,化学药口服后直接吸收起药效;中草药天然成分多为前体药物,本身无药效或药效较低,只有在体内转化后才能发挥药效。例如天然的三醇类的多糖基人参皂苷Re、Rg1、Rf难以穿透细胞膜,吸收率低、药理活性低,还有引起上火和流鼻血等副作用。如果将Re、Rg1、Rf等转化成F1、Rh1、Rg2及苷元不仅能大大提高吸收率,还能大幅度提高药效、并降低毒副作用。
天然存在的主要三醇类皂苷(PPT)结构如下:
皂苷 | R1 | R2 |
Rg4 | -H | -O-Glc-Rha |
Rh4 | -H | -O-Glc |
三醇类人参皂苷对人体的皮肤系统、神经系统、循环系统等方面的疾病有着突出功效。低糖基皂苷F1、Rg2、Rh1以及苷元更容易被皮肤及胃肠道吸收,活性高、副作用低,人体吸收率可达95%以上,生理活性远高于天然的原三醇类皂苷PPT。例如,在20-O-上带有一个葡萄糖基的稀有人参皂苷F1,除了具有抗癌功能之外,还具有突出的美白肌肤[论文,JiHye Kim,experimental dermatology,2015,24,146-159;Jiyeon Han,experimentaldermatology,2014,23,853-864]、保护细胞在紫外线照射下不凋亡[EnnHeeLee,TheJournal of investigative dermatology,2003,121(3),607-613]的作用,是一种优异的美白类功效型化妆品原料;而Rh1在6-O-上带有一个葡萄糖基,除了具有提高记忆力、保护红细胞、抗癌、抗癌细胞转移、治疗心脑血管疾病、溶血、提高免疫力、保肝、减肥等作用之外,对皮肤有抗过敏[Kim Mi Soon,Food Science and Biotechnology 2008,17(4),805-808.]、治疗皮炎[Shin,Yong-Wook,Planta Medica 2006,72(4),376-378.]、抗紫外线照射等功效;Rg2在6-O-上带有一个葡萄糖基和一个鼠李糖基,不仅具有提高学习和记忆能力、保护神经、阿兹海默症、保护内皮细胞、抗凝血,改善血液循环,还有抗紫外线引发的癌症[Jeong Se Jin,International Journal of Toxicology,2007,26(2),151-158.]、抗皮肤老化[发明专利CN102302420A]的功能。可见,此几种低糖基三醇类人参皂苷除了对循环系统和神经系统有明显作用以外,对皮肤也具有保护或润肤、美白的功效,F1的美白作用尤为突出。但是这些皂苷在天然人参植株中含量极低,而且在人体的转化生成率也极低,个体差异较大。因此,以天然人参皂苷为原料在体外制备F1、Rg2和Rh1及苷元具有重要的意义。
如果能以工业化规模制备富含低糖基皂苷F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4和苷元的参制品,以及人参皂F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4和苷元的皂苷群及皂苷单体,对人参制品、功能食品、药品、化妆品的行业升级、产业升级,意义重大。
制备低糖基稀有人参皂苷一直都是国际上研究的重点、难点,由于其化学结构的复杂性,很难像其他化学药物那样采用有机合成的方法合成出来。因此,以含量高、糖基多、活性低的天然人参皂苷为原料制备糖基少、活性高的稀有人参皂苷是比较理想的途径。目前,制备稀有皂苷的方法大体可以归纳为传统法、酸碱水解法、酶转化法和微生物转化法等四大类。
传统法:在加工传统红参及红参制品的过程中,由于人参自身皂苷糖苷酶的作用,会有少量的低糖基稀有皂苷生成。因此,可利用此糖苷酶对天然皂苷进行转化制备稀有皂苷,可以对此酶进行提取或不提取对皂苷进行转化制备。
中国发明专利《高活性红参的制作方法》(公开号CN 1846720A),公开了一种制备高活性红参的方法。产品中含有Rg3、Rg5、Rh2、Rh3、Rg2、Rg4、Rh1、Rh4等多种稀有皂苷,但是含量很低,仅为0.02%左右,而且产物中不含有F1。
中国发明专利《红参皂苷Rg2组和Rh1组、制备方法及在制备抗皮肤老化化妆品中的应用》(申请公布号CN102302420A),公开了一种将人参根中提取的人参自身皂苷酶提取出来以后,对原料原三醇类皂苷Re进行水解制备Rg2组,或水解Rg1制备Rh1组的方法。此种方法需要以单一底物Re或Rg1作为原料,这就必须要对三醇类皂苷进行提取和纯化,而分离成本极其高昂;产物为Rg2组或Rh1组,不是同时生成,而且此方法制备的产物中没有F1和三醇类苷元。此法生成率较低、盲目性高、随机性强,难以形成标准化,难以大规模生产高纯度的低糖基皂苷及制品。
酸碱水解法:糖苷键在强酸或强碱环境中不稳定,在极端环境下能被切断,有利用此特点制备低糖基的人参皂苷。如:发明专利《一种快速高效水解三七叶总皂苷制备人参皂苷Rg3,Rh2的方法》(公开号CN105218613A),公开了一种利用无机酸对天然皂苷进行转化制备低糖基人参皂苷的方法。利用无机酸在微波反应器中加热,水解三七叶总皂苷制备Rg3和Rh2,但作者并未说明生成的Rg3和Rh2为何种构型;Chen,Yingjie报道了利用碱能水解人参皂苷[Chen Yingjie,Chemical&Pharmaceutical Bulletin 1987,35(4),1653-5],水解产物为20(S)Rg2生成20(S)Rh1及苷元,但是酸碱水解法无法制备皂苷F1。关于此方法很难再有突破,近年来相关的报道也主要集中于水解后的处理(发明专利,人参皂苷Rh1的制备方法,公开号CN 101671384A)。
酸碱水解法有着明显的缺点:反应条件剧烈、污染大、耗能高,不符合当前的环保要求;产物复杂、难以分离纯化;苷元容易发生脱水或环合,使皂苷结构发生改变,生成了不明成分,药效和安全性不明确;反应过程难以控制,不同批次成分有差异;对操作人员危害较大,不适宜工业化生产。
酶转化法:酶转化法具有反应条件温和、底物单一、产物单一、污染小等优点,是当今国际上研究的重点。
国际专利申请PCT/CN00/00744(美国授权US7759101B2、欧洲授权EP1354944B1、日本授权JP4953547、中国授权ZL0082112.9),公开了一种用原人参二醇类皂苷PPD和酶反应制备低糖基皂苷Rg3、Rh2、C-K的方法,也公布了一种用原三醇类皂苷PPT和酶反应制备低糖基皂苷Rg2、Rh1的方法。酶来自微生物、麦芽、动物肝脏等,PPD和PPT从人参中提取并拆分得到。由于受底物专一性影响、必须拆分总皂苷为二醇类皂苷(PPD)和三醇类皂苷(PPT),拆分过程中使用大量有机溶剂,危险程度高、生产周期长、能耗利用大,生产成本高昂。
中国发明专利《人参稀有皂苷C-K、F1及四种异构体人参皂苷元的制备方法》(申请公布号CN 105648021A),公开了一种利用微生物酶转化二醇类皂苷制备C-K、或酶转化三醇类皂苷制备F1,以及利用人参自身皂苷酶进一步制备相应苷元的方法。此方法只能生产F1和苷元,不能生产20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4。并且,在酶反应之前,由于受底物专一性影响、必须拆分总皂苷为二醇类皂苷(PPD)和三醇类皂苷(PPT),拆分难度大、生产周期长、能耗利用大,生产成本高昂。
中国发明专利《一种酶法制备稀有人参皂苷Rh1的方法》(申请公布号CN105695552 A)公开了一种利用来源于两种微生物Thermotoga petrophila和黑曲霉的产糖苷酶基因经克隆后在大肠杆菌中表达,通过液体发酵培养制酶来转化底物Re制备稀有皂苷Rh1的方法。该方法的缺陷是转化率很低。
此类方法的关键是在于酶蛋白和底物的制备。酶制剂的制备成本较高,必须经微生物培养、提取、纯化、浓缩等复杂工艺,才能获得浓度及纯度较高的酶制剂;受酶转化底物专一性的限制,需要把总皂苷进行提取,然后拆分为原二醇类皂苷PPD和原三醇类皂苷PPT再使用,甚至需要单一底物才可进行,否则,可能由于竞争性抑制作用或非竞争性抑制作用而导致转化率下降。而拆分过程加大了成本,在酶的提取、纯化、浓缩过程中,大量使用高浓度的有机溶剂或盐;人参总皂苷的提取、PPD和PPT的拆分,都需要使用大量的有机溶剂。大量且频繁的使用有机试剂,在增加生产成本的同时,也给生产安全带来巨大隐患。
微生物转化法:利用微生物直接发酵人参属植物的植株组织,获得富含低糖基人参皂苷的人参制品。具有工艺路径短、生产成本低、发酵产物明确等优点。
中国发明专利《一种生物转化制备稀有人参皂苷Rg2的方法》(申请公布号CN104342381 A)公开了一种利用纤维菌作为发酵菌种转化人参总皂苷制备Rg2的方法。该法采用液体发酵,产物中不含有F1、Rg4、Rg6、Rk3和Rh4。
综上所述,生物转化法制备稀有皂苷的方法具有突出的优点,但是目前报道的方法具有生产成本高、转化率低、发酵液体积大、过程繁琐、操作复杂、分离提纯难度大等缺点。现有的关于制备F1的报道也未能摆脱这些缺点,而对于F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4、苷元混合物的制备方法还未见报道。
因此,采用一种不需要提酶就能将人参皂苷转化的固体发酵法,生物转化天然皂苷制备高活性的F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4及苷元的皂苷群混合物,具有产量高、反应产物可控、成本低等多项优点,对整个人参行业乃至天然产物、医药、食品、保健品、化妆品行业都具有十分重要的意义。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法及其在美白、抗衰老化妆品中的应用。通过固体动态发酵技术,结合人参水解酶制备高活性的三醇类低糖基人参皂苷,该方案工艺简单、生产成本低、对环境友好,适合工业化生产高活性的低糖基皂苷F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4及苷元。
本发明的技术方案如下:
一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,以人参属植物的植株组织为固体培养基、接入筛选出的能够产生水解Re、Rg1、Rf、R1等三醇类皂苷6-O-上的糖基水解酶的好氧型单一菌株,经过动态发酵,制备富含F1的参制品;该参制品经过提取、分离,可以制备F1单体皂苷,或者利用从该人参制品中提取的水解酶,进一步制备F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4和苷元的皂苷群混合物或单体。
该方法直接以人参属植物的植株组织为原料进行发酵,不需要制备三醇类皂苷PPT即可获得高活性的低糖基人参皂苷。
一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,按照如下步骤进行:
1)筛选出能产生三醇类人参皂苷水解酶的好氧型单一菌株;
2)以人参属植物的植株组织为主要原料,并添加麦麸、麦草、谷物粉、稻壳中的至少一种,以及水和其他诱导物,充分搅拌、混匀后,迅速加热至100℃以上,并保持2~30分钟进行灭菌,然后迅速冷却至45℃以下;
3)灭菌后,接入菌株,通过转动发酵罐充分搅拌培养基,并通入无菌空气。先保温培养10~36h,待微生物繁殖产热后,再降温继续培养。发酵过程中,培养基根据菌株特性维持在最适温度范围内,即26~30℃;动态发酵培养3~15天后,发酵产物即为富含F1的高活性参制品;
4)上步获得的富含F1的参制品,可以直接包装为具有抗衰老活性的成品,也可以加入低级醇提取人参皂苷混合物;此混合物可直接用来分离制备F1,也可用于制备三醇类低糖基皂苷群及单体;
5)提取过后的滤渣,用水或缓冲液提取水解酶;
6)利用第5步提取的水解酶对第4步提取的人参皂苷进行转化,可得F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4、三醇类皂苷元等三醇类稀有皂苷群的混合物或单体,即为天然来源的高活性抗衰老成分。
优选的,所述的人参属植物的植株组织,包括人参、西洋参、三七参、竹节参、珠子参的根、茎、叶、种子、花、果实。
优选的,所述的诱导物为人参属植物的植株组织或其提取物,或槐花、豆粕、淫羊藿、芦丁、黄芩中的至少一种。
优选的,除水外,人参属植物的植株组织、麦麸、麦草、谷物粉的总添加量占比为60%以上,诱导物的占比为40%以下。
优选的,所述的无菌空气由空压机产生,并经过空气过滤器除菌获得。
优选的,所述的水提取水解酶的过程如下:向用低级醇提取皂苷后的发酵产物中加入2~6倍水,在40~75℃提取人参皂苷水解酶2次,得到人参皂苷水解酶提取液;提取液在40~60℃,-0.01Mpa~-1Mpa下减压浓缩至50Brix以上,得到活性人参水解酶A。
优选的,所述的缓冲液提取水解酶的过程如下:用2~6倍的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液或磷酸盐缓冲液或乙酸-乙酸钠缓冲液进行提酶,缓冲液的pH值为4.2~6.8,浓度为0.005~0.1M;混合充分,浸泡10分钟以上,经过滤型离心机离心除杂,所得到的澄清液即为粗酶液;粗酶液用硫酸铵或酒精浸泡后,再用澄清型离心机收集沉淀酶蛋白,即得固态型活性人参水解酶B。
本发明提供的技术方法制备的富含F1的人参皂苷制品,除了可以提取出人参皂苷,还可以同时制备人参皂苷水解酶A,该酶能够水解三醇类皂苷20-O-上连接的糖基,也可以脱去20-O-位置的水,即水解Re生成20-(R,S)-Rg2、Rg4、Rg6,水解Rg1生成20-(R,S)-Rh1、Rk3和Rh4,水解F1生成苷元;即可以水解单一皂苷,也可以水解混合皂苷。
反应图如下:
活性人参水解酶B可水解三醇类人参皂苷6-O-上的糖基,也就是能转化三醇类皂苷Re、Rg1、R1生成F1,或转化Rf、Rg2生成Rh1和苷元。转化图如下:
固态型活性人参水解酶、三醇类皂苷Re、Rg1、Rg2、Rf、R1等皂苷的单体或混合物,分别溶解于缓冲液中,底物人参皂苷质量浓度为0.1%~25%,并加入适量的有机酸调节溶液酸度,有机酸添加量为总体积的0.001~45%。在38~82℃,反应4~60小时,即可得到相应的低糖基皂苷及三醇类皂苷元。
所获得的低糖基人参皂苷F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4、和三醇类皂苷元,还可以利用大孔吸附树脂、硅胶柱、结晶法、制备型液相色谱等方法,进一步分离、纯化,得到高纯度的单体皂苷。
所得到的富含F1的人参制品,低糖基皂苷及苷元的混合物、单体,具有延缓衰老的功效,可以添加到食品、保健品或药品中;同时,人参皂苷F1具有抗紫外线、抑制皮肤络氨酸酶活性、抑制黑色素形成的功效,人参皂苷Rh1能够清除自由基、增强过氧化歧化酶活性的功效,可以添加到化妆品中制备具有美白、抗衰老功效的化妆品。
本发明的有益之处在于:本发明公开了一种通过固体动态发酵技术,结合人参水解酶,制备高活性的低糖基人参皂苷及其苷元的方法,该方法直接以人参属植物的植株组织为原料进行发酵,不需要制备三醇类皂苷PPT作为底物,即可获得高活性的低糖基人参皂苷,工艺步骤少、生产成本低、无污染,适合工业化生产。
附图说明
图1是发酵10天的含有F1的产物TLC检测图;
图2是发酵12天的含有F1的产物TLC检测图;
图3是36%乙醇洗脱TLC检测图;
图4是90%乙醇洗脱TLC检测图;
图5是实施例3转化产物TLC图;
图6是实施例4反应产物TLC图。
具体实施方式
一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,按照如下步骤进行:
1)筛选出能产生三醇类人参皂苷水解酶的好氧型单一菌株;
2)选取以人参属植物的植株组织为主要原料,并添加麦麸、麦草、谷物粉至少一种、以及适量的诱导物;充分搅拌,并加入适量水;搅拌均匀后的固体培养基含水量在30~70%之间;
3)混匀后,迅速加热至100℃以上,并保持2~30分钟进行灭菌,然后迅速冷却至45℃以下;灭菌后,接入菌株,菌株为细菌、霉菌、酵母菌中的唯一一种,接菌量为培养基总重量的0.001%~50%;通过转动发酵罐来充分搅拌培养基,并通入无菌空气;先向发酵罐夹层内通入温水,保温培养10~36h;待微生物繁殖产热后,再向夹层内注入冷却水、降温继续培养;整个发酵过程中,培养基根据菌株特性维持在最适温度范围内;动态发酵培养3~15天后,发酵产物即为富含F1、Rg1、Re等三醇类皂苷的参制品;
发酵结束后,用低级醇对发酵产物内的皂苷进行提取,低级醇添加量为发酵产物量的2~20倍,低级醇包括甲醇、乙醇或丙醇,提取过程中添加少量水;在55℃以下提取3次,每次1~48小时,提取液在25~70℃、-0.01Mpa~1Mpa下减压浓缩至不含有机醇,得到人参皂苷的浓缩液;然后用20%~130%体积的环己烷或有机醚对浓缩液脱脂2次,脱脂后上大孔吸附树脂至皂苷被完全吸附,用薄层层析法(TLC方法)跟踪检测,再用去离子水除掉糖类等不被树脂吸附的杂质,水量为树脂的5~10倍体积;然后分别用低度酒精、高度酒精对大孔吸附树脂进行梯度洗脱;低度酒精为30%~45%梯度洗脱,用TLC法实时检测洗脱组分,并分别收集洗脱液;高度酒精为80%~95%梯度洗脱,用TLC法实时检测洗脱组分,并分别收集洗脱液;低度酒精收集的组分为含有F1的三醇类皂苷,高度酒精收集的组分为二醇类皂苷。每一组分还可用脱色树脂柱脱色。
4)上步获得的富含F1的参制品,加入低级醇提取人参皂苷混合物;此混合物可直接用来分离制备F1,也可用于制备多种三醇类低糖基皂苷群;
5)提取过后的滤渣,用水或缓冲液提取水解酶;
6)利用第5步提取的水解酶对第4步提取的人参皂苷进行转化,可得F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4、三醇类皂苷元等三醇类稀有皂苷群的混合物,即为天然来源的高活性抗衰老成分。
具体的实施案例如下所示:
实施例1
首先制备发酵菌种子:取100g人参茎叶粉碎至10目左右,与900g麦麸混合,加1L水,搅拌均匀,装入三角瓶中,120℃灭菌20分钟,降温后接入本研究团队筛选出的一种米曲霉Aspergillus oryzae(Dongming Wang,Process Biochemistry,2012,47(1),133-138),于28℃培养7~8天,即为发酵种子。
在发酵罐中进行大型发酵:将30kg人参茎叶粉碎至10目左右,加入50kg麦麸、5kg豆粕、80kg水混合均匀,投入发酵罐中,蒸汽加热至100℃灭菌,12分钟后,冷却至35℃,然后接入制备好的种子进行发酵培养。在培养过程中始终通入过滤后的无菌空气,发酵罐夹层设置温度30℃,保温24h,然后始终使品温保持在28~30℃之间,培养期间进行间隔性搅拌。发酵10天后,发酵产物中富含F1,TLC结果如图1所示,产物中含有F1、Re、Rg1和Rh1,还含有二醇类皂苷。包装即得产品160kg。
实施例2
按照实施例1中的方法制备发酵种子。
取20kg西洋参须根,粉碎至10~20目,与70kg麦麸、10kg槐花,与50kg水混合,搅拌均匀,投入发酵罐中,蒸汽加热至100℃灭菌10分钟,迅速冷却至40℃,然后接入种子。发酵罐中始终通入无菌空气,夹层设置温度30℃,保温24h后,保持品温在28~30℃之间。发酵12天后结束,发酵产物中富含F1,如图2所示。
然后在发酵罐中加入500L甲醇,50℃提取3次,每次3h,提取液在25~70℃、-0.01Mpa~1Mpa下减压浓缩至无甲醇残留,加入50L环己烷脱脂2次,将脱脂后的溶液上30LAB-8大孔吸附树脂柱,反复上柱至全部皂苷被吸附后,用150L去离子水冲洗柱子去除糖类等不被柱子吸附的水溶性杂质。然后首先用150L 36%乙醇溶液洗脱柱子,获得以三醇类杂质为主的组分,再上20LD-296离子交换柱脱色,收集、浓缩蒸干得427g干粉,如图3所示,产物中为F1、Rg1和Re的混合物;然后用200L 90%的乙醇洗脱,洗脱液上D-296离子交换柱脱色,收集、浓缩蒸干后得以二醇类皂苷为主的组分962g,如图4所示,主要为Rb1、Rc和Rd。
实施例3
在实施例2中甲醇浸泡提取后的渣取一半97kg中加入水350L,于70℃提取人参皂苷水解酶6h,提取2次,合并提取液,在55℃浓缩,达到53Brix,得9.2kg活性人参水解酶溶液。取实施例2中得到的F1、Re、Rg1混合物10g,溶于200mL水,加入20mL乙酸,与200g活性人参水解酶溶液混合,于80℃反应4h后,加入800mL去离子水,产物为20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4、F1和苷元。用水饱和正丁醇萃取3次,合并正丁醇层,蒸干得粉末5.1g,TLC检测结果如图5所示。
实施例4
将实施例2中的另一半97kg加入300LpH5.8的磷酸盐缓冲液,浓度为0.02M,浸泡2h提酶,离心除渣。在上清液中加入硫酸铵使酶蛋白沉淀析出,离心收集酶蛋白沉淀3.8kg,溶于25L、pH5.8、0.02M的磷酸盐缓冲液。取400g含有F1的三醇类混合皂苷溶于25L缓冲液中,与酶液混合,于45℃反应48h,三醇类皂苷Re和Rg1上6-O-连接的糖基被水解掉,反应结束后加入150L乙醇沉淀,回收酶,醇层浓缩回收乙醇,浓缩物为以F1为主的产物,含量约94%。溶液先过脱色柱子,然后浓缩,加水后上AB-8柱子,先水洗,再醇洗,收集醇组分,蒸干得产物295g。产物的TLC检测结果见图6,产物中仅含有微量的Rg1杂质。
实施例5
高活性的三醇类低糖基人参皂苷F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4和苷元,具有优异的抗衰老、美白、防紫外线的作用,还具有较好的补水、保湿、抗敏抗炎的功效。一种护肤抗衰美白的乳液生产方法如下:
A.
B.
甘油硬脂酸酯 | 1.00 |
鲸蜡硬脂醇 | 0.50 |
PEG-100硬脂酸酯 | 1.50 |
辛酸/癸酸甘油三酯 | 2.00 |
聚二甲基硅氧烷 | 0.20 |
聚山梨醇酯-20 | 0.20 |
牛油果树果脂 | 1.00 |
蜂蜡 | 0.5 |
鲸蜡醇乙基己酸酯 | 1.00 |
硬脂酸 | 0.6 |
丁二醇二辛酸/二癸酸酯 | 6.0 |
羟苯丙酯 | 0.10 |
C.
水 | 6.00 |
氢氧化钾 | 0.05 |
苯氧乙醇 | 0.2 |
D.
香精 | 0.02 |
发酵产物 | 0.50 |
水 | To 100% |
分别准确称取A、B、C组原料,并分别搅拌均匀;把上述实施例中的任意一种发酵产物,充分溶解于80℃热水中,并加入香精、即为D组,冷却后待用。把A组份、B组份,在乳化锅内分别加热到85℃后混合,均质机4000转/分、搅拌器30转/分,搅拌乳化15分钟。乳化结束后,开始降温,冷却到45℃时,加入C组分,均质机4000转/分、搅拌器30转/分,搅拌乳化5分钟后,加入D组分,再继续乳化5分钟。冷却到35℃,真空除掉起泡后,过滤放出,陈化2天后罐装,即得具有延缓衰老、美白功效的功能性化妆品。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于,按照如下步骤进行:
1)筛选出能产生三醇类人参皂苷水解酶的好氧型单一菌株;
2)以人参属植物的植株组织为主要原料,并添加麦麸、麦草、谷物粉、稻壳中的至少一种,以及水和其他诱导物,充分搅拌、混匀后,迅速加热至100℃以上,并保持2~30分钟进行灭菌,然后迅速冷却至45℃以下;
3)灭菌后,接入菌株,通过转动发酵罐充分搅拌培养基,并通入无菌空气;先保温培养10~36h,待微生物繁殖产热后,再降温继续培养;发酵过程中,培养基根据菌株特性维持在最适温度范围内,即26~30℃;动态发酵培养3~15天后,发酵产物即为富含F1的高活性参制品;
4)上步获得的富含F1的参制品,可以直接包装为具有抗衰老活性的参制品,也可以加入低级醇提取人参皂苷混合物;此混合物可直接用来分离制备F1,也可用于制备低糖基三醇类人参次苷群;
5)提取过后的滤渣,用水或缓冲液提取水解酶;
6)利用第5步提取的水解酶对第4步提取的人参皂苷进行转化,可得F1、20-(R,S)Rg2、Rg4、Rg6、20-(R,S)Rh1、Rk3、Rh4、三醇类稀有皂苷群的混合物,即为天然来源的高活性抗衰老成分。
2.如权利要求1所述的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于,所述的人参属植物的植株组织,包括人参、西洋参、三七参、竹节参、珠子参的根、茎、叶、种子、花、果实;所述的诱导物为人参属植物的植株组织或其提取物,或槐花、豆粕、淫羊藿、芦丁、黄芩中的至少一种。
3.如权利要求1所述的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于,除水外,人参属植物的植株组织、麦麸、麦草、谷物粉的总添加量占比为60%以上,诱导物的占比为40%以下。
4.如权利要求1所述的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于,所述的无菌空气由空压机产生,并经过空气过滤器除菌获得。
5.如权利要求1所述的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于,所述的水提取水解酶的过程如下:向用低级醇提取皂苷后的发酵产物中加入2~6倍水,在40~75℃提取人参皂苷水解酶2次,得到人参皂苷水解酶提取液;提取液在40~60℃,-0.01Mpa~-1Mpa下减压浓缩至50Brix以上,得到活性人参水解酶A。
6.如权利要求1所述的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于,所述的缓冲液提取水解酶的过程如下:用2~6倍的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液或磷酸盐缓冲液或乙酸-乙酸钠缓冲液进行提酶,缓冲液的pH值为4.2~6.8,浓度为0.005~0.1M;混合充分,浸泡10分钟以上,经过滤型离心机离心除杂,所得到的澄清液即为粗酶液;粗酶液用硫酸铵或酒精浸泡后,再用澄清型离心机收集沉淀酶蛋白,即得固态型活性人参水解酶B。
7.根据权利要求1所述的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于,酶转化过程中可以适量加入有机酸调节酸度。
8.如权利要求1所述的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其特征在于产物还可以利用萃取法、大孔吸附树脂、硅胶柱、结晶法、制备型液相色谱等方法,进一步分离、纯化,得到高纯度的单体皂苷。
9.如权利要求1-8任意一种的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其制备的高活性抗衰老成分,具有延缓衰老的功效,可以添加到食品、保健品或药品中。
10.如权利要求1-8任意一种的天然来源的高活性抗衰老成分的制备方法,其制备的高活性抗衰老成分中,人参皂苷F1具有抗紫外线、抑制皮肤络氨酸酶活性、抑制黑色素形成的功效;人参皂苷Rh1能够清除自由基、增强过氧化歧化酶活性的功效,该高活性抗衰老成分可以添加到化妆品中,制备具有美白、抗衰老功效的化妆品。
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