CN107550961A - 一种应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，包括以下步骤：(1)对人参/西洋参药材进行消毒、清洗和干燥处理，得到净制人参/西洋参；(2)将净制人参/西洋参超微粉碎成超微粉末，获得人参/西洋参超微粉末；(3)人参/西洋参超微粉末中加入碳源、氮源和水搅拌均匀后接种益生菌和酵母菌，得到发酵物料；(4)发酵物料在45‑55℃恒温发酵1小时以上；(5)发酵完成后，所得的发酵混合物经过筛处理，获得人参/西洋参酵素液，即人参/西洋参提取物。该方法提取人参/西洋参提取物有效成分含量高，生产周期短，且能够实现自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及人参/西洋参提取方法，尤其涉及一种应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法。
背景技术
西洋参(Panax quinquefolium L.)为五加科人参属植物，原产于美国北部到加拿大南部一带，我国在上世纪70年代开始引种。西洋参常用地下根茎入药，是我国卫生部批准可用于保健食品的中草药，有补气养阴，清热生津的功效，用于气虚阴亏，内热，咳喘痰血，虚热烦倦，消渴，口燥咽干。主要化学成分为人参皂苷和多糖等具有药用价值的化学成分，主要具有抗肿瘤、调节中枢神经、降血压、抗氧化、抗疲劳及降低血糖等多种功效。但由于西洋参生长周期较长及人参皂苷的产量等因素，使得西洋参的价格十分昂贵且得不到全面的利用。
中药以植物类药材为主，其有效成分多存在于细胞的胞浆中，而植物细胞的细胞壁是由纤维素、半纤维素等构成的，其结构致密，因而如果采用直接服用方法，其中的多数功效成分难以被人体吸收，生物利用度低，采用溶剂提取如煎煮、冷浸和渗漉等方法，则只能提取部分有效成分，易造成其他功效成分或营养成分的损失、丢弃。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，该方法提取人参/西洋参提取物有效成分含量高，生产周期短，且能够实现自动化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，包括以下步骤：
(1)对人参/西洋参药材进行消毒、清洗和干燥处理，得到净制人参/西洋参；
(2)将净制人参/西洋参超微粉碎成超微粉末，获得人参/西洋参超微粉末；
(3)人参/西洋参超微粉末中加入碳源、氮源和水搅拌均匀后接种益生菌和酵母菌，得到发酵物料；
(4)发酵物料在45-55℃恒温发酵1小时以上；
(5)发酵完成后，所得的发酵混合物经过筛处理，获得人参/西洋参提取物，即人参/西洋参酵素液。
所述步骤(1)中，采用0.3mg/L以上的臭氧水对人参/西洋参药材进行消毒处理，而所述干燥则采用风干或者50℃以下的低温干燥。
所述步骤(2)中，采用分步粉碎方式将净人参/西洋参粉碎成超微粉末，作为本发明的一个实施例，在本发明中分三步进行粉碎，第一步将净人参/西洋参粉碎至毫米级大小的颗粒，第二步对人参/西洋参颗粒进行二次粉碎，第三步将二次粉碎后的人参/西洋参颗粒粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
所述步骤(3)中，益生菌的接种量为1％～10％，酵母菌接种量为1％～10％。所述益生菌包括但不限于乳杆菌和双歧杆菌。所述乳杆菌包括但不限于保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌等。所述双歧杆菌包括但不限于长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等。所述的酵母菌为子囊菌门酵母菌属。
所述步骤(3)中，人参/西洋参超微粉末、氮源、碳源和水的质量份配比如下：
人参/西洋参超微粉末1-5份，氮源5-10份，碳源和水3-10份。
所述氮源包括但不限于大豆蛋白，所述碳源包括但不限于砂糖。所述砂糖和水制成浓度为25-50％的砂糖溶液后再添加至人参/西洋参超微粉末中。
所述步骤(4)中，发酵物料发酵时间优选2-8小时。
进一步地，本发明还包括制粉步骤，即步骤(6)：人参/西洋参酵素液和赋形剂混合均匀，冷冻干燥后得到人参/西洋参酵素粉。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明综合利用超微粉碎技术和微生物发酵技术，利用益生菌和酵母菌发酵使人参/西洋参中的功能性成分有效释放，如图2-4所示，与未采用该技术的对照组比较，人参总皂苷、人生皂苷Rb1和人生皂苷Rb2的含量均有提高，这是因为利用了微生物在代谢过程中产生的纤维素酶、果胶酶等多种胞外酶进入参/西洋参组织中，从而引起中药材细胞破裂，其有效成分及营养成分得以释放，同时大分子物质如植物蛋白类也可以被微生物发酵过程产生的蛋白酶等进行降解，形成人体易吸收的小分子活性物质，从而提高了中药的有效利用率。
2.本发明对人参/西洋参超微粉末，大豆蛋白和蔗糖溶液的添加量进行了研究，对益生菌及酵母菌的种类及接种量进行了验证，确定了选用益生菌和酵母菌，接种量为1％～10％，添加5～10份大豆蛋白，5～10份砂糖水溶液和1～5份人参/西洋参超微粉末，通过该发酵技术获得的人参/西洋参酵素粉末中有效成分含量高，口感好。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明个实施例1不同时间段的发酵西洋参与对比例的总皂苷含量比较。
图3是本发明个实施例1不同时间段的发酵西洋参与对比例的人参皂苷Rb1的含量比较。
图4是本发明个实施例1不同时间段的发酵西洋参与对比例的人参皂苷Rb2的含量比较。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本发明构思的改变或等同替代品均包括在本发明的保护范围之内。
本发明采用的益生菌和酵母菌分别为获得保藏的乳杆菌属(Lactobacillus sp,菌株保藏号：CICC 10481)和酿酒酵母(Sacchar omyces cerevisiae,菌种保藏号：ATCC204508)，以上益生菌和酵母菌经过活化培养后使用。
实施例1
(1)选取五年以上种植西洋参药材，采用浓度在0.3mg/L以上的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制西洋参药材。
(2)将净制西洋参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎西洋参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的西洋参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
(3)在西洋参超微粉末500g中加入500g大豆蛋白和300g 25％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各5％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温50℃的条件下，培养8小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到西洋参酵素液。
(6)西洋参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到西洋参酵素粉。
实施例2
(1)选取五年以上种植西洋参药材，采用浓度在0.3mg/L以上的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制西洋参药材。
(2)将净制西洋参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎西洋参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的西洋参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
(3)在西洋参超微粉末100g中加入500g大豆蛋白和300g 35％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各5％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温50℃的条件下，培养8小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到西洋参酵素液。
(6)西洋参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到西洋参酵素粉。
实施例3
(1)选取五年以上种植西洋参药材，采用浓度在0.3mg/L的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制西洋参药材。
(2)将净制西洋参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎西洋参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的西洋参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。。
(3)在西洋参超微粉末200g中加入500g大豆蛋白和300g 25％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各5％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温50℃的条件下，培养8小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到西洋参酵素液。
(6)西洋参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到西洋参酵素粉。
实施例4
(1)选取五年以上种植西洋参药材，采用浓度0.3mg/L的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制西洋参药材。
(2)将净制西洋参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎西洋参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的西洋参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
(3)在西洋参超微粉末300g中加入500g大豆蛋白和300g 25％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各5％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温55℃的条件下，培养4小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到西洋参酵素液。
(6)西洋参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到西洋参酵素粉。
实施例5
(1)选取五年以上种植西洋参药材，采用浓度0.3mg/L的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制西洋参药材。
(2)将净制西洋参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎西洋参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的西洋参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
(3)在西洋参超微粉末300g中加入500g大豆蛋白和300g 35％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各10％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温45℃的条件下，培养8小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到西洋参酵素液。
(6)西洋参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到西洋参酵素粉。
实施例6
(1)选取五年以上种植西洋参药材，采用浓度在0.3mg/L的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制西洋参药材。
(2)将净制西洋参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎西洋参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的西洋参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
(3)在西洋参超微粉末500g中加入500g大豆蛋白和500g 35％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各10％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温55℃的条件下，培养2小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到西洋参酵素液。
(6)西洋参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到西洋参酵素粉。
实施例7
(1)选取五年以上种植西洋参药材，采用浓度在0.3mg/L的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制西洋参药材。
(2)将净制西洋参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎西洋参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的西洋参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
(3)在西洋参超微粉末100g中加入100g大豆蛋白和1kg 45％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各10％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温48℃的条件下，培养6小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到西洋参酵素液。
(6)西洋参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到西洋参酵素粉。
实施例8
(1)选取五年以上种植人参药材，采用浓度0.3mg/L的臭氧水进行消毒处理，低温干燥(50℃以下)或自然风干，得到净制人参药材。
(2)将净制人参药材投入粉碎机中，第一次粉碎至毫米级大小的颗粒。然后把第一次粉碎人参颗粒进行二次粉碎，最后将第二次粉碎的人参颗粒采用ACM粉碎机粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用人参超微粉末。
(3)在人参超微粉末100g中加入100g大豆蛋白和300g 35％的砂糖溶液，利用氮气将发酵罐中培养液溶存氧去除，在90℃下灭菌。然后，以各5％浓度接种乳杆菌和酵母菌。
(4)在恒温50℃的条件下，培养8小时。
(5)培养完成后，进行16目筛过滤，得到人参酵素液。
(6)人参酵素液加入适量麦芽糊精，进行喷雾干燥得到人参酵素粉。
实验例1
对在实施例1发酵过程中每间隔1、2、4、6、8小时分别取样一次，进行人参皂苷Rb1含量、人参皂苷Rb2含量、总皂苷含量的测定，测定结果如图2～4所示。
样品的制备：取各时间点发酵物，各精密称取1g，加10ml水浸泡0.5小时，煎煮，保持微沸1h，过滤，滤渣加6倍水煎煮，保持微沸1小时，过滤，合并滤液，将滤液浓缩，以正丁醇萃取，每次10ml,共4次，正丁醇层用蒸馏水洗2次，弃去水层，减压回收正丁醇至干，用甲醇溶解并定容至1ml，备用。取样品溶液完全溶解后，使用过滤器(0.45μm)进行过滤，然后用高效液相色谱仪(HPLC)定量分析了人参皂苷成分。
对照品的制备：①取人参皂苷Rh1对照品、人参皂苷Re对照品、人参皂苷R f对照品,人参皂苷Rg1对照品、人参皂苷Rg2对照品、人参皂苷Rg3对照品，精密称定，加甲醇制成每l mL各含人参皂苷Rh10.lmg、人参皂苷Re 0.4mg、人参皂苷Rfl m g、人参皂苷Rg10.2mg、人参皂苷Rg2 0.2mg、人参皂苷Rg30.2mg的溶液，即得。
HPLC条件如下：
色谱柱：MACHEREY-NAGEL GmbHNH2(250×4.6mm,5μm)
色谱条件：流动相(乙腈：水：0.1％磷酸溶液＝100:20:5)
检测器：ELSD
流速：1.2ml/min
漂移管温度：80℃
载气流速：2.1mL/min。
②取人参皂苷Rb1对照品、人参皂苷Rb2对照品、人参皂苷Rc对照品、人参皂苷Rd对照品，精密称量，加甲醇制成每1mL各含人参皂苷Rb11.0mg、人参皂苷Rb21.0mg、人参皂苷Rc0.5mg、人参皂苷Rd 1.0mg的溶液，即得。
HPLC条件如下：
色谱柱：MACHEREY-NAGEL GmbHNH2(250×4.6mm,5μm)
色谱条件：流动相(乙腈：水：0.1％磷酸溶液＝100:25:5)
检测器：ELSD
流速：1.2ml/min
漂移管温度：80℃
载气流速：2.1mL/min。
图2、图3、图4显示西洋参超微粉末分解发酵过程中总皂苷、人参皂苷Rb1和人参皂苷Rb2含量与未处理组明显增高。
Claims (10)
1.一种应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)对人参/西洋参药材进行消毒、清洗和干燥处理，得到净制人参/西洋参；
(2)将净制人参/西洋参超微粉碎成超微粉末，获得人参/西洋参超微粉末；
(3)人参/西洋参超微粉末中加入碳源、氮源和水搅拌均匀后接种益生菌和酵母菌，得到发酵物料；
(4)发酵物料在45-55℃恒温发酵1小时以上；
(5)发酵完成后，所得的发酵混合物经过筛处理，获得人参/西洋参酵素液，即人参/西洋参提取物。
2.根据权利要求1所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述步骤(1)中，采用0.3mg/L以上的臭氧水对人参/西洋参药材进行消毒处理，而所述干燥则采用风干或者50℃以下的低温干燥。
3.根据权利要求1所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述步骤(2)中，采用分步粉碎方式将人参/西洋参粉碎成超微粉末。
4.根据权利要求3所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述步骤(2)中分三步进行粉碎，第一步将净人参/西洋参粉碎至毫米级大小的颗粒，第二步对人参/西洋参颗粒进行二次粉碎，第三步将二次粉碎后的人参/西洋参颗粒粉碎至颗粒大小达到1～60微米级别，制得发酵用西洋参超微粉末。
5.根据权利要求1或2或3或4所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述步骤(3)中，益生菌的接种量为1％～10％，酵母菌接种量为1％～10％。
6.根据权利要求5所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述步骤(3)中，人参/西洋参超微粉末、氮源、碳源和水的质量份配比如下：
人参/西洋参超微粉末1-5份，氮源5-10份，碳源和水5-10份。
7.根据权利要求6所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述氮源包括但不限于大豆蛋白，所述碳源包括但不限于砂糖。
8.根据权利要求7所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述砂糖和水制成浓度为25-50％的砂糖溶液后再添加至人参/西洋参超微粉末中。
9.根据权利要求1所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，所述步骤(4)中，发酵物料发酵时间为2-8小时。
10.根据权利要求1所述应用微生物快速发酵制备人参/西洋参提取物的方法，其特征是，还包括步骤(6)制粉：人参/西洋参酵素液和赋形剂混合均匀，冷冻干燥后得到人参/西洋参酵素粉。
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Address after: 134000 Dongfanghong Street 588, Tonghua Development Zone, Tonghua City, Jilin province (cross Wan Wan Chuan bridge left 500 meters) Patentee after: Dongfanghong American ginseng Pharmaceutical (Tonghua) Co.,Ltd. Address before: 134000 No. four, No. 370, muddy road, Tonghua Development Zone, Tonghua, Jilin, 999-999/551-077 Patentee before: DONGFANGHONG (TONGHUA) BIOMEDICAL CO.,LTD. |
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Denomination of invention: A Method for Rapid Fermentation of Ginseng/American Ginseng Extracts Using Microorganisms Effective date of registration: 20231113 Granted publication date: 20180529 Pledgee: Tonghua Branch of China Construction Bank Corp. Pledgor: Dongfanghong American ginseng Pharmaceutical (Tonghua) Co.,Ltd. Registration number: Y2023220000124 |
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