CN107652450A - 利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法，该方法包括以下步骤：先将杜仲皮粉碎至1mm以下的干粉粒；然后加入CMC、葡萄糖、(NH4)2SO4以及碱性水，并接入绿色木霉避光厌氧发酵24h；然后用紫外光波闪射发酵物料，诱变绿色木霉；继续发酵4～6d；过滤发酵物料，并用清水冲洗滤渣；往滤渣中加入低极性有机溶剂加热回流，冷沉结晶提取杜仲胶。通过本方法制得的杜仲胶纯度高达99.5％，收率高达15.6％。

Description

利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法
技术领域
本发明涉及植物的生物化学提取技术，具体涉及一种利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法。
背景技术
杜仲胶是具有橡塑二重性的优异高分子材料，为反式聚异戊二烯，而天然橡胶则为顺式聚异戌二烯，具有提取易于加工、寿命长、高强度、安全、节能的优点。杜仲胶可以用于开发热塑性功能材料、热弹性形状记忆材料，可以用于航空及有关行业轮胎的开发。杜仲的皮和叶中含有丰富的杜仲胶，杜仲干皮含胶量11％～20％、含仁干果实含胶量12％、干叶含胶量4％～6％、老细枝干皮含胶量10％。杜仲的生长条件简单，可以说杜仲是一种发展潜力巨大的优质胶源树种，是一种可循环再生的资源。
杜仲胶在室温时是皮革状的坚韧物质，纯胶在10℃时结晶，在35～55℃时软化，40～50℃开始表现有弹性。杜仲胶在酮和醇类等极性溶剂中微溶，加热时溶于石油醚等少部分醚类、甲苯、氯仿中，不溶于乙醇。杜仲胶须避光保持，见光易降解及氧化。
常见从杜仲中提取的方法有：(1)用有机溶剂甲苯、苯、二氯乙烷、石油醚提取粗胶，再用普通有机溶剂醇、酮、醚、醛、酯净化完成提取白色丝状的杜仲胶；(2)用酸液或碱液煮，然后打碎原料使杜仲丝游离出来，再用有机溶剂提取；(3)也有碱煮后再用纤维素酶水解，最后用有机溶剂回流提取的；(4)用有机溶剂进行索氏提取的。
但现有公开的方法中，杜仲胶的在杜仲皮中的提取率一般不超过7％、在杜仲叶中的提取率一般不超过2％，而且需要耗费大量的试剂，造成提取成本、环境污染等问题。
为此，有必要开发一种新的杜仲皮提取工艺技术，实现提高杜仲胶在杜仲皮中的提取率、且降低提取成本和试剂消耗量。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有技术提取杜仲胶存在效率低、成本高、采用化学试剂量大的缺陷，提供一种利用改良的酶解技术从杜仲皮中高效提取并分离杜仲胶的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法，包括以下步骤：
(1)先将杜仲皮粗碎成粒度小于1cm，再将粗碎后的杜仲皮置于粉碎机中粉碎成粒度不超过1mm的干粉粒；
(2)将杜仲皮干粉粒置于内设紫外光灯的第一反应器中；加入杜仲皮量的1％～2％的CMC、2％～5％的葡萄糖、0.1％～0.5％的(NH4)2SO4；然后按料液质量比1:1～1:5加入水，并用氨水调节pH值至7.5～8.5，搅拌均匀；
(3)接入杜仲皮份量的3％～10％的绿色木霉后再次搅拌均匀，将第一反应器内的温度调节至25～30℃，避光、厌氧条件下发酵24h，发酵期间翻动拌匀物料1～2次；
(4)在保持避光、厌氧的条件下打开紫外光灯持续闪射60～180s；所谓的闪射是指，每照射10～15s后间歇3～5s，如此反复持续60～180s；闪射期间持续以10～30rpm的速度搅拌翻到物料，使分散在物料中的全部绿色木霉能均匀地受到紫外光灯的照射；
(5)在紫外光闪射完毕后，继续避光、厌氧发酵，发酵温度为30～35℃，发酵时间为4～6d，发酵期间定期翻动搅匀物料；发酵结束后的物料中含有游离的杜仲胶的物质；用80目的板框压滤，并用清水缓慢地冲洗，将可溶于水的物质冲洗掉；
(6)将步骤(5)所得的滤渣置于提取容器中，采用的低极性有机溶剂回流提取，提取液经冷沉结晶，即得杜仲胶。
优选地，所述步骤(5)用于闪射发酵物料的紫外光波长为315nm～385nm。
优选地，所述步骤(6)采用的低极性有机溶剂选自石油醚、甲苯、二氯乙烷、氯仿中的一种。
进一步地，所述步骤(6)的具体操作为：在步骤(5)所得滤渣中加入低极性有机溶剂加热回流提取2次，每次提取2h～3h，所述低极性有机溶剂的加入量为滤渣的质量的3～7倍；然后将提取液置于冷沉罐中冷冻结晶5～10h，过滤后，滤饼真空干燥即为杜仲胶；所得滤液回收后可重复用于提取杜仲胶。
本发明的优势在于：传统的方法是用普通的绿色木霉发酵后，再碱浸提取或溶剂回流提取，杜仲胶的收率约为3％～5％；本发明通过诱变绿色木霉，提高霉菌的活性，从而提高发酵效率及杜仲皮中木质素的分解，使杜仲胶更容易析出分离，再采用低极性有机溶剂加热回流提取，即可得到收率较高、纯度较高的杜仲胶。通过本发明的方法提取的杜仲胶纯度高达99.5％，收率高达15.6％。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述，以下实施例仅为本发明较优的实施方式，本发明的技术方案不仅限于以下实施例。
实施例1
利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法：
(1)取50kg杜仲皮作为原料，先将杜仲皮粗碎成粒度小于1cm，再将粗碎后的杜仲皮置于粉碎机中粉碎成粒度不超过1mm的干粉粒；
(2)将50kg的杜仲皮干粉粒置于内设紫外光灯的第一反应器中；加入0.75kg CMC、2.5kg葡萄糖、0.25kg(NH4)2SO4，然后再加入187L水，并用氨水调节pH值至8.0，搅拌均匀；
(3)接入4kg的绿色木霉后再次搅拌均匀，将第一反应器内的温度调节至28℃，避光、厌氧条件下发酵24h，发酵期间翻动拌匀物料1～2次；
(4)在保持避光、厌氧的条件下打开紫外光灯持续闪射120s；紫外光波长为345nm；闪射的频率为每照射15s后间歇5s，如此反复持续120s；闪射期间持续以30rpm的速度搅拌翻到物料，使分散在物料中的全部绿色木霉能均匀地受到紫外光灯的照射；
(5)在紫外光闪射完毕后，继续在避光、厌氧发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为5d，发酵期间每天翻动搅匀物料1～2次；发酵结束后的物料中含有游离的杜仲胶的物质；用80目的板框压滤，并用清水缓慢地冲洗，将可溶于水的物质冲洗掉；再次榨干水分后得到16.6kg滤渣；
(6)将步骤(5)所得的16.6kg滤渣置于提取容器中，加入61.5L石油醚，加热回流提取3h，过滤后，往滤渣中再次加入40.5L石油醚，加热回流提取2h；将两次提取的提取液合并置于冷沉罐中，冷冻结晶8h，过滤后，滤饼真空干燥后所得产物即为杜仲胶。
该方法提取所得的杜仲胶有7.8kg，杜仲胶的纯度为99.5％。
步骤(6)所得滤液回收并用大孔树脂吸附过滤后可重复用于提取杜仲胶。
实施例2
利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法：
(1)取50kg杜仲皮作为原料，先将杜仲皮粗碎成粒度小于1cm，再将粗碎后的杜仲皮置于粉碎机中粉碎成粒度不超过1mm的干粉粒；
(2)将50kg的杜仲皮干粉粒置于内设紫外光灯的第一反应器中；加入0.5kg CMC、1.5kg葡萄糖、1.75kg(NH4)2SO4，然后再加入269L水，并用氨水调节pH值至8.5，搅拌均匀；
(3)接入1.5kg的绿色木霉后再次搅拌均匀，将第一反应器内的温度调节至30℃，避光、厌氧条件下发酵24h，发酵期间翻动拌匀物料1～2次；
(4)在保持避光、厌氧的条件下打开紫外光灯持续闪射60s；紫外光波长为315nm；闪射的频率为每照射10s后间歇3s，如此反复持续60s；闪射期间持续以20rpm的速度搅拌翻到物料，使分散在物料中的全部绿色木霉能均匀地受到紫外光灯的照射；
(5)在紫外光闪射完毕后，继续在避光、厌氧发酵，发酵温度为30℃，发酵时间为6d，发酵期间每天翻动搅匀物料1～2次；发酵结束后的物料中含有游离的杜仲胶的物质；用80目的板框压滤，并用清水缓慢地冲洗，将可溶于水的物质冲洗掉；再次榨干水分后得到21.2kg滤渣；
(6)将步骤(5)所得的21.2kg滤渣置于提取容器中，加入63.6L甲苯，加热回流提取3h，过滤后，往滤渣中再次加入63.6L甲苯，加热回流提取3h；将两次提取的提取液合并置于冷沉罐中，冷冻结晶5h，过滤后，滤饼真空干燥后所得产物即为杜仲胶。
该方法提取所得的杜仲胶有4.72kg，杜仲胶的纯度为97.5％。
步骤(6)所得滤液回收后用大孔树脂吸附过滤后可重复用于提取杜仲胶。
实施例3
利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法：
(1)取50kg杜仲皮作为原料，先将杜仲皮粗碎成粒度小于1cm，再将粗碎后的杜仲皮置于粉碎机中粉碎成粒度不超过1mm的干粉粒；
(2)将50kg的杜仲皮干粉粒置于内设紫外光灯的第一反应器中；加入1kg CMC、2.5kg葡萄糖、0.5kg(NH4)2SO4，然后再加入54L水，并用氨水调节pH值至7.5，搅拌均匀；
(3)接入5kg的绿色木霉后再次搅拌均匀，将第一反应器内的温度调节至25℃，避光、厌氧条件下发酵24h，发酵期间翻动拌匀物料1～2次；
(4)在保持避光、厌氧的条件下打开紫外光灯持续闪射180s；紫外光频率为365nm；闪射的频率为每照射12s后间歇4s，如此反复持续180s；闪射期间持续以10rpm的速度搅拌翻到物料，使分散在物料中的全部绿色木霉能均匀地受到紫外光灯的照射；
(5)在紫外光闪射完毕后，继续在避光、厌氧发酵，发酵温度为32℃，发酵时间为4d，发酵期间每天翻动搅匀物料1～2次；发酵结束后的物料中含有游离的杜仲胶的物质；用80目的板框压滤，并用清水缓慢地冲洗，将可溶于水的物质冲洗掉；得到19.7kg滤渣；
(6)将步骤(5)所得的19.7kg滤渣置于提取容器中，加入138L氯仿，加热回流提取3h，过滤后，往滤渣中再次加入79L氯仿，加热回流提取2h；将两次提取的提取液合并置于冷沉罐中，冷冻结晶10h，过滤后，滤饼真空干燥后所得产物即为杜仲胶。
该方法提取所得的杜仲胶有5.8kg，杜仲胶的纯度为99％。
步骤(6)所得滤液回收后用大孔树脂吸附过滤后可重复用于提取杜仲胶。
实施例4
利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法：
(1)取50kg杜仲皮作为原料，先将杜仲皮粗碎成粒度小于1cm，再将粗碎后的杜仲皮置于粉碎机中粉碎成粒度不超过1mm的干粉粒；
(2)将50kg的杜仲皮干粉粒置于内设紫外光灯的第一反应器中；加入0.75kg CMC、1kg葡萄糖、0.25kg(NH4)2SO4，然后再加入104L水，并用氨水调节pH值至8.0，搅拌均匀；
(3)接入3kg的绿色木霉后再次搅拌均匀，将第一反应器内的温度调节至25℃，避光、厌氧条件下发酵24h，发酵期间翻动拌匀物料1～2次；
(4)在保持避光、厌氧的条件下打开紫外光灯持续闪射160s；紫外光频率为385nm；闪射的频率为每照射15s后间歇5s，如此反复持续160s；闪射期间持续以30rpm的速度搅拌翻到物料，使分散在物料中的全部绿色木霉能均匀地受到紫外光灯的照射；
(5)在紫外光闪射完毕后，继续在避光、厌氧发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为5d，发酵期间每天翻动搅匀物料1～2次；发酵结束后的物料中含有游离的杜仲胶的物质；用80目的板框压滤，并用清水缓慢地冲洗，将可溶于水的物质冲洗掉；得到17.4kg滤渣；
(6)将步骤(5)所得的17.4kg滤渣置于提取容器中，加入87L二氯甲烷，加热回流提取3h，过滤后，往滤渣中再次加入105L二氯甲烷，加热回流提取2h；将两次提取的提取液合并置于冷沉罐中，冷冻结晶10h，过滤后，滤饼真空干燥后所得产物即为杜仲胶。
该方法提取所得的杜仲胶有6.65kg，杜仲胶的纯度为98％。
步骤(6)所得滤液回收并用大孔树脂吸附过滤后可重复用于提取杜仲胶。

Claims (5)

1.利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先将杜仲皮粗碎成粒度小于1cm，再将粗碎后的杜仲皮置于粉碎机中粉碎成粒度不超过1mm的干粉粒；
(2)将杜仲皮干粉粒置于内设紫外光灯的第一反应器中；加入杜仲皮量的1％～2％的CMC、2％～5％的葡萄糖、0.1％～0.5％的(NH4)2SO4；然后按料液质量比1:1～1:5加入水，并用氨水调节pH值至7.5～8.5，搅拌均匀；
(3)接入杜仲皮份量的3％～10％的绿色木霉后再次搅拌均匀，将第一反应器内的温度调节至25～30℃，避光、厌氧条件下发酵24h，发酵期间翻动拌匀物料1～2次；
(4)在保持避光、厌氧的条件下打开紫外光灯持续闪射60～180s；所谓的闪射是指，每照射10～15s后间歇3～5s，如此反复持续60～180s；闪射期间持续以10～30rpm的速度搅拌翻到物料，使分散在物料中的全部绿色木霉能均匀地受到紫外光灯的照射；
(5)在紫外光闪射完毕后，继续避光、厌氧发酵，发酵温度为30～35℃，发酵时间为4～6d，发酵期间定期翻动搅匀物料；发酵结束后的物料中含有游离的杜仲胶的物质；用80目的板框压滤，并用清水缓慢地冲洗，将可溶于水的物质冲洗掉；
(6)将步骤(5)所得的滤渣置于提取容器中，采用的低极性有机溶剂回流提取，提取液经冷沉结晶，过滤后的滤饼干燥后即为杜仲胶。
2.如权利要求1所述的利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法，其特征在于：所述步骤(6)采用的低极性有机溶剂选自石油醚、甲苯、二氯乙烷、氯仿中的一种。
3.如权利要求1所述的利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法，其特征在于，所述步骤(6)的具体操作为：在步骤(5)所得滤渣中加入低极性有机溶剂加热回流提取2次，每次提取2h～3h，所述低极性有机溶剂的加入量为滤渣的质量的3～7倍；然后将提取液置于冷沉罐中冷冻结晶5～10h，过滤后，滤饼真空干燥即为杜仲胶。
4.如权利要求1所述的利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法，其特征在于：所述步骤(6)所得滤液回收后可重复用于提取杜仲胶。
5.如权利要求1所述的利用霉诱变技术实现从杜仲皮中高效提取杜仲胶的方法，其特征在于：所述步骤(5)用于闪射发酵物料的紫外光波长为315nm～385nm。
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