CN109576333A - 一种利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对丹参茎叶及药渣的特殊结构和化合物组成，对丹参药渣经过暴晒前处理后，选择高效菌群组合，采用木腐菌和草腐菌预处理与深度发酵菌二次发酵相结合，第一阶段去除丹参药渣中的木质素，使纤维素和半纤维素充分暴露，便于二次发酵深度发酵，并利用初次发酵产物代谢产物蛋白、脂肪等为二次发酵提供能量，将丹参药渣中的大分子碳水化合物降解成小分子活性黄腐酸类化合物，板框挤压过滤，NaOH液溶解抽提分离，调pH值得到黄腐酸母液，经浓缩精制干燥，制得黄腐酸固体物。本发明的利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法，缩短了发酵周期，加强了发酵深度，提高了发酵效率和黄腐酸收率。

Description

一种利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法
技术领域
本发明涉及生物发酵技术，特别与利用生物技术综合开发利用丹参茎叶及药渣有关，更具体的与通过微生物复合菌群发酵丹参茎叶及药渣生产生化黄腐酸的方法有关，属于丹参茎叶及药渣综合利用技术领域。
背景技术
现有技术关于丹参茎叶及药渣的研究文献不多。已有的文献中，主要针对丹参茎叶及药渣中残留成分的再提取利用，已公开的专利包括：宿树兰采用糖化预处理方法从丹参药渣中提取制备丹参酮类物质(CN104497096A)，黄利从丹参废弃药渣中制备水苏糖(CN103265582A)，邵江娟利用丹参药渣酿造保健黄酒(CN104593199A)，戴德慧采用水提醇沉方法提取丹参药渣中多糖(CN108030089A)，胡伟莲则利用丹参药渣为栽培袋主料生产灰树花(CN105009929A)。相关的文献也集中在残留有效成分利用上，主要集中在丹参药渣中丹参酮、多糖、原儿茶醛的提取利用，以及相关提取技术，另外有丹参药渣为基质做食用菌栽培基质和动物饲料，对丹参茎叶及药渣制备生化黄腐酸还未见报道。
黄腐酸在工业、农业、医药均有广泛的应用。在工业上主要可作为白酒发酵和醜造的促进剂、污水处理的吸附剂、蓄电池的膨胀剂、煤球的粘合剂和钻井液的处理剂等；在农业上主要可促进农作物的生长、提高抗旱能力、提高抗病能力、对农药和化肥的增效作用、改善品质和提高产量等；在医药上主要有消炎、止血、止痛、抗病毒、预防胃淸荡、醒酒保肝、降压降糖、改善体内微循环、调节免疫力及阻止癌细胞生成等作用。
发明内容
丹参为唇形科植物SalviamiltiorrhizaBunge的根及根茎，具有祛瘀止痛、活血通经、清心除烦的功效，用于治疗心绞痛、冠心病等症，一直为临床常用中药，也是国家药品标准收载的320多个中成药的原料。我国每年有丹参茎叶及药渣约3万吨，是开发新型有机物原料的宝贵资源。目前，大部分丹参茎叶及药渣被闲置废弃形成新的农业垃圾或就地焚烧污染环境。丹参茎叶药渣主要成分为：木质素、纤维素64.52％，粗蛋白13.56％，粗脂肪1.45％，粗灰分9％，钙0.89％，磷0.26％，赖氨酸0.7％，蛋氨酸0.15％，水分9.47％。
黄腐酸是一类成分较为复杂的混合物，含有大量具有生长活性的酶类、氨基酸、维生素等生理效应物质以及微量元素养分，对促进植株生长发育、健壮根系有显著功效。也是目前发现的能最有效调节叶面气孔开张度的生理活性物质，应用于农业生产上可协调植物叶面气孔对蒸腾、干旱的调控效应，保持植株和土壤较多的水分过度蒸发，从而增强植物抗旱性能。目前，未见采用丹参茎叶及药渣
本发明的目的是利用生物技术综合开发利用丹参茎叶及药渣，通过微生物复合菌群发酵丹参茎叶及药渣生产生化黄腐酸，提供一种发酵周期短，发酵效率高，环境友好的利用丹参茎叶及药渣生产生化黄腐酸的方法。
本发明的利用丹参茎叶及药渣生产生化黄腐酸的方法，包括以下步骤：
步骤一：丹参茎叶及药渣前处理
丹参茎叶及药渣经过煎煮浸泡，水分含量较高。本步骤对丹参茎叶及药渣进行前处理，具体方法为，将丹参茎叶及药渣暴晒，使丹参茎叶及药渣中的水分控制在50～60wt％。
步骤二：辅料配备
在经过步骤一前处理过的丹参茎叶及药渣中混合辅料，辅料包括麸皮和蔗糖。丹参茎叶及药渣提供微生物发酵碳源，麸皮主要提供氮源，以及磷、铁、钙、镁、钾等矿质养分、维生素等微生物生长所需的生长因子，糖浆提供微生物生长启动营养。
上述步骤一处理后丹参茎叶及药渣、干燥麸皮及蔗糖按照质量比为4～5：0.4～1：0.01～0.03混合。
步骤三：第一阶段微生物发酵
上述步骤二处理后丹参茎叶及药渣，每吨加入混合菌剂用量20～100kg，接种完成后混匀，将发酵堆体顶和四周稍压实拍平，用直径3～5cm的棍每隔50～70cm从顶部垂直向下打洞，再覆薄膜和草帘保湿保温，当料温上升到至少60℃时，维持48～72小时，白色菌丝可见，翻堆至少3次，完成第一阶段微生物发酵。
此步骤所述的混合菌剂，为灵芝菌、侧耳菌、香菇菌、猴头菌等木腐菌和草腐菌纯菌株或其中的一种或者多种的组合菌，在PDA平板培养基上活化后用麦麸扩繁。
步骤四：第二阶段微生物发酵
经过第一阶段生物发酵所得的发酵物料基本固态物，加入深度发酵液0.50～0.60L/kg，完成第二阶段固液混合物深度发酵过程，每吨固液混合物用混合发酵剂量控制在20～50kg，维持3～4d，完成第二阶段微生物发酵过程。
混合发酵菌剂为：分别准备COD降解菌组和鸡粪稀释液，COD降解菌组活化后接种LB培养液中扩繁，达到109～10个/L，按照体积百分比20～40％接种于深度发酵液混匀。
其中COD降解菌组为：由芽孢杆菌，假单胞菌，黄杆菌，产碱杆菌等的一种或者多种的组合物组成；
鸡粪稀释液为鸡粪含量为10％的稀释液；
所述深度深度发酵液为：每升含有4.55g K2PO4、1.06g NaOH及5g NaCl的溶液。
步骤五：制备黄腐酸
经第二阶段微生物发酵后的固液混合物，板框挤压过滤得到的悬浮液体，通过0.1～0.2mol/LNaOH溶解抽提分离，用HCl调pH 2.0～6.0所得液体部分为黄腐酸母液，经过浓缩干燥即得黄腐酸。具体的，黄腐酸母液含量为20％以上，黄腐酸固体物的含量为40～60％。
本发明采用上述的技术方案，取得以下的技术效果。
1、针对丹参茎叶及药渣的特殊结构和化合物组成，选择高效菌群组合，采用木腐菌和草腐菌预处理与深度发酵菌二次发酵相结合，第一阶段去除丹参茎叶及药渣中的木质素，使纤维素和半纤维素充分暴露，便于二次发酵深度发酵，并利用初次发酵产物代谢产物蛋白、脂肪等为二次发酵提供能量，将丹参茎叶及药渣中的大分子碳水化合物降解成小分子活性黄腐酸类化合物，缩短了发酵周期，加强了发酵深度，提高了发酵效率和黄腐酸收率。
2、本发明所用菌种都是木腐菌和草腐菌都是食用菌，使用安全。二次发酵菌采用已知菌和鸡粪稀释液，简单易得，成本低廉。
3、本发明工艺方法，其生物发酵过程不受季节温度的限制，一年四季均可进行；其生产过程没有高温、高压等特殊条件或特殊设备要求，整个生产过程条件温和，没有任何安全隐患。
4、本发明以丹参茎叶及药渣为原料制备小分子生化黄腐酸活性化合物，既是对我国大量的可再生资源的高效利用，变废为宝，又是对生态环境的维护。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案进行进一步的描述，使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。
实施例1
步骤一：丹参茎叶及药渣前处理
将新鲜丹参茎叶及药渣暴晒，至丹参茎叶及药渣中的水分控制在50wt％。
步骤二：辅料配备
在经过步骤一前处理过的丹参茎叶及药渣1t中混合麸皮150kg，蔗糖0.01kg。
步骤三：第一阶段微生物发酵
将灵芝菌在PDA平板培养基上活化后，用麦麸扩繁，按照20kg/t的用量接种完成辅料配备的丹参茎叶及药渣后混匀，将发酵堆体顶和四周稍压实拍平，用直径3～5cm的棍每隔50～70cm从顶部垂直向下打洞，再覆薄膜和草帘保湿保温，当料温上升到至少60℃时，维持48h，白色菌丝可见，翻堆至少3次，完成第一阶段微生物发酵。
步骤四：第二阶段微生物发酵
经过第一阶段生物发酵所得的发酵物料基本固态物，再次接种混合发酵菌液，加深度发酵液0.500L/kg，完成第二阶段固液混合物深度发酵过程，每吨固液混合物用混合发酵菌液量控制在20kg，维持3d，完成第二阶段微生物发酵。
分别准备芽孢杆菌和10％鸡粪稀释液，活化后接种LB培养液中扩繁，达到109～10个/L，按照体积百分含量20％接种于深度发酵液混匀。
其中深度发酵菌液为：4.55g K2PO4、1.06g NaOH及5g NaCl的溶液。
步骤五：制备黄腐酸
经第二阶段微生物发酵后的固液混合物，板框挤压过滤得到的悬浮液体，通过0.1～0.2mol/L碱液溶解抽提分离，调pH 2.0～6.0所得液体部分为黄腐酸母液，黄腐酸含量可达到20％。黄腐酸母液经浓缩精制干燥，制得40～60％的黄腐酸固体物。
实施例2
步骤一：丹参茎叶及药渣前处理
将新鲜丹参茎叶及药渣暴晒，至丹参茎叶及药渣中的水分控制在50wt％。
步骤二：辅料配备
在经过步骤一前处理过的丹参茎叶及药渣4t中混合麸皮400kg，蔗糖0.01kg。
步骤三：第一阶段微生物发酵
将灵芝菌在PDA平板培养基上活化后，用麦麸扩繁，按照20kg/t的用量接种完成辅料配备的丹参茎叶及药渣后混匀，将发酵堆体顶和四周稍压实拍平，用直径3～5cm的棍每隔50～70cm从顶部垂直向下打洞，再覆薄膜和草帘保湿保温，当料温上升到至少60℃时，维持48h，白色菌丝可见，翻堆至少3次，完成第一阶段微生物发酵。
步骤四：第二阶段微生物发酵
经过第一阶段生物发酵所得的发酵物料基本固态物，再次接种混合发酵菌液，加深度发酵液0.50L/kg，完成第二阶段固液混合物深度发酵过程，每吨固液混合物用混合发酵菌液量控制在20kg，维持3d，完成第二阶段微生物发酵。
分别准备芽孢杆菌和10％鸡粪稀释液，活化后接种LB培养液中扩繁，达到109～10个/L，按照体积百分含量20％接种于深度发酵液混匀。
其中深度发酵菌液为：4.55g K2PO4、1.06g NaOH及5g NaCl的溶液。
步骤五：制备黄腐酸
经第二阶段微生物发酵后的固液混合物，板框挤压过滤得到的悬浮液体，通过0.1～0.2mol/L碱液溶解抽提分离，调pH 2.0～6.0所得液体部分为黄腐酸母液，黄腐酸含量可达到20％。黄腐酸母液经浓缩精制干燥，制得40～60％的黄腐酸固体物。
实施例3
步骤一：丹参茎叶及药渣前处理
将新鲜丹参茎叶及药渣暴晒，至丹参茎叶及药渣中的水分控制在60wt％。
步骤二：辅料配备
在经过步骤一前处理过的丹参茎叶及药渣5t中混合麸皮1t，蔗糖0.03kg。
步骤三：第一阶段微生物发酵
将灵芝菌在PDA平板培养基上活化后，用麦麸扩繁，按照100kg/t的用量接种完成辅料配备的丹参茎叶及药渣后混匀，将发酵堆体顶和四周稍压实拍平，用直径3～5cm的棍每隔50～70cm从顶部垂直向下打洞，再覆薄膜和草帘保湿保温，当料温上升到至少60℃时，维持72h，白色菌丝可见，翻堆至少3次，完成第一阶段微生物发酵。
步骤四：第二阶段微生物发酵
经过第一阶段生物发酵所得的发酵物料基本固态物，再次接种混合发酵菌液，加深度发酵液0.60L/kg，完成第二阶段固液混合物深度发酵过程，每吨固液混合物用混合发酵菌液量控制在50kg，维持4d，完成第二阶段微生物发酵。
分别准备芽孢杆菌和10％鸡粪稀释液，活化后接种LB培养液中扩繁，达到109～10个/L，按照体积百分含量40％接种于深度发酵液混匀。
其中深度发酵菌液为：4.55g K2PO4、1.06g NaOH及5g NaCl的溶液。
步骤五：制备黄腐酸
经第二阶段微生物发酵后的固液混合物，板框挤压过滤得到的悬浮液体，通过0.1～0.2mol/L碱液溶解抽提分离，调pH 2.0～6.0所得液体部分为黄腐酸母液，黄腐酸含量可达到20％。黄腐酸母液经浓缩精制干燥，制得40～60％的黄腐酸固体物。
实施例4
步骤一：丹参茎叶及药渣前处理
将新鲜丹参茎叶及药渣暴晒，至丹参茎叶及药渣中的水分控制在55wt％。
步骤二：辅料配备
在经过步骤一前处理过的丹参茎叶及药渣4.5t中混合麸皮700kg，蔗糖0.02kg。
步骤三：第一阶段微生物发酵
将灵芝菌在PDA平板培养基上活化后，用麦麸扩繁，按照60kg/t的用量接种完成辅料配备的丹参茎叶及药渣后混匀，将发酵堆体顶和四周稍压实拍平，用直径3～5cm的棍每隔50～70cm从顶部垂直向下打洞，再覆薄膜和草帘保湿保温，当料温上升到至少60℃时，维持60h，白色菌丝可见，翻堆至少3次，完成第一阶段微生物发酵。
步骤四：第二阶段微生物发酵
经过第一阶段生物发酵所得的发酵物料基本固态物，再次接种混合发酵菌液，加深度发酵液0.55L/kg，完成第二阶段固液混合物深度发酵过程，每吨固液混合物用混合发酵菌液量控制在30kg，维持3d，完成第二阶段微生物发酵。
分别准备芽孢杆菌和10％鸡粪稀释液，活化后接种LB培养液中扩繁，达到109～10个/L，按照体积百分含量30％接种于深度发酵液混匀。
其中深度发酵菌液为：4.55g K2PO4、1.06g NaOH及5g NaCl的溶液。
步骤五：制备黄腐酸
经第二阶段微生物发酵后的固液混合物，板框挤压过滤得到的悬浮液体，通过0.1～0.2mol/L碱液溶解抽提分离，调pH 2.0～6.0所得液体部分为黄腐酸母液，黄腐酸含量可达到20％。黄腐酸母液经浓缩精制干燥，制得40～60％的黄腐酸固体物。
本发明提供的技术方案，不受上述实施例的限制，凡是利用本发明的结构和方式，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：丹参茎叶及药渣前处理
将新鲜丹参茎叶及药渣暴晒，至丹参茎叶及药渣中的水分为50～60wt％；
步骤二：辅料配备
在经过步骤一前处理过的丹参茎叶及药渣吨中混合麸皮，蔗糖；
步骤三：第一阶段微生物发酵
将木腐菌和/或草腐菌在PDA平板培养基上活化后，用麦麸扩繁，接种于辅料配备的丹参茎叶及药渣中混匀，稍压实拍平后从顶部垂直向下打洞，保湿保温至至少60℃时，维持48～72小时，白色菌丝可见，翻堆至少3次，完成第一阶段微生物发酵；
步骤四：第二阶段微生物发酵
经过第一阶段生物发酵所得的发酵物料基本固态物，接种深度发酵菌液0.50～0.60L/kg，每吨固液混合物用混合发酵剂量控制在20～50kg，维持3～4d，完成第二阶段微生物发酵过程；
步骤五：制备黄腐酸
经第二阶段微生物发酵后的固液混合物，板框挤压过滤得到的悬浮液体，通过0.1～0.2mol/LNaOH液溶解抽提分离，调pH 2.0～6.0所得液体部分为黄腐酸母液，经浓缩精制干燥，制得黄腐酸固体物。
2.根据权利要求1所述的利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法，其特征在于：
步骤二，丹参茎叶及药渣、干燥麸皮及糖浆按照质量比为4～5：0.4～1：0.01～0.03混合。
3.根据权利要求1或2所述的利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法，其特征在于：
步骤三，所述的木腐菌和/或草腐菌为灵芝菌、侧耳菌、香菇菌、猴头菌纯菌株，或其中的一种或者多种的组合菌。
4.根据权利要求3所述的利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法，其特征在于：
步骤四，分别准备COD降解菌组和鸡粪稀释液，活化后接种LB培养液中扩繁，达到109～10个/L，按照体积百分比20～40％接种于深度发酵液混匀；
其中COD降解菌组为：由芽孢杆菌，假单胞菌，黄杆菌，产碱杆菌等的一种或者多种的组合物组成；
所述鸡粪稀释液为鸡粪含量为10％的稀释液；
所述深度深度发酵液为：每升含有4.55g K2PO4、1.06gNaOH及5gNaCl的溶液。
5.根据权利要求4所述的利用丹参茎叶及药渣制备黄腐酸的方法，其特征在于：
步骤五黄腐酸母液含量为20％以上，黄腐酸固体物的含量为40～60％。
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