CN110256597B - 一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法 - Google Patents

Abstract

一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，包括以下步骤：步骤一：将灵芝提取液过一级过滤膜进行过滤，得到截留液Ⅰ和透过液，所述一级过滤膜为孔径大小为10~20nm的陶瓷膜；步骤二:将步骤一得到的透过液过二级过滤膜进行过滤，得到截留液Ⅱ，所述二级过滤膜为孔径大小为0.5~2nm的纳滤膜；步骤三：合并截留液Ⅰ和截留液Ⅱ，浓缩干燥即得灵芝多糖产品。本发明通过膜过滤实现灵芝多糖的提纯，该工艺能在降低重金属残留的同时进行同步脱盐，工艺简单，设备结构简单，维护方便，适用于工业化成产。

Description

一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法

技术领域

本发明属于灵芝多糖制备技术领域，具体涉及一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法。

背景技术

灵芝（Ganoderma lucidum）是一种营养、保健价值极高的大型担子菌。自古以来，灵芝就被认为是吉祥、富贵、美好和长寿的象征，有“仙草”和“瑞草”之称，中华传统医学长期以来一直视为滋补强身、固本扶正的珍贵中草药。迄今为止，我们已从灵芝中分离得到150多种化合物，可分为多糖类、三萜类、核苷类、呋喃类、生物碱类、氨基酸蛋白质类、甾醇类、无机离子、有机锗等十几类物质，多糖具有抗肿瘤生长，减少化疗毒副作用，镇静安神，提高机体免疫力，强心，降血脂血压，保护肝脏，降血糖，抗氧化及抗衰老等作用；大量研究报告显示：灵芝多糖是灵芝主要生物活性成分，灵芝的各种药效与灵芝多糖的活性和含量密切相关，而且灵芝多糖已经成为衡量灵芝产品质量优劣的最重要指标之一。

灵芝多糖的纯化可以按分子大小和形状进行分级（如分级沉淀，分子筛等），也可按分子所带电荷的性质进行分级（如电泳，离子交换层析等）。分级沉淀只能用来初步纯化，所制备样品纯度较低，而分子筛、电泳、离子交换层析等一般处理量少、浓缩时间长、成本高、不适合大规模工业化生产。自20世纪60年代研制成功高渗透性的膜后，超滤技术迅速发展起来并已成功的从实验室应用到大规模工业化生产，其目标物质收率高、生物活性保护好、能耗低，适用于工业化生产。

CN101367883A的文件公开了一种从发酵液中提取灵芝多糖的方法，先对灵芝多糖发酵液进行预处理，通过超滤除去部分小分子杂质，在通过预处理好的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去杂质，洗脱液经冷冻干燥后即得，但是离子交换树脂存在使用寿命短、预处理复杂等问题，维护成本高，不适用于大规模提取，且提取效果不佳。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，通过膜过滤实现灵芝多糖的提纯，该工艺能在降低重金属残留的同时进行同步脱盐，工艺简单，设备结构简单，维护方便，适用于工业化成产。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，包括以下步骤：

步骤一：将灵芝提取液过一级过滤膜进行过滤，得到截留液Ⅰ和透过液，所述一级过滤膜为孔径大小为10~20nm的陶瓷膜；

步骤二:将步骤一得到的透过液过二级过滤膜进行过滤，得到截留液Ⅱ，所述二级过滤膜为孔径大小为0.5~2nm的纳滤膜；

步骤三：合并截留液Ⅰ和截留液Ⅱ，浓缩干燥即得灵芝多糖产品。

在本方案设计中，一级过滤膜为陶瓷膜，可有效将水、无机盐及小分子物质与大分子物质分离开；而二级过滤膜为纳滤膜，其的脱盐及去除重金属离子的效果极佳；陶瓷膜与纳滤膜共同具有分离率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐高温、再生性能好、操作维护简便、使用寿命长等优势，用于灵芝多糖的去重金属离子和脱盐效果极佳，仅使用一级过滤膜的提取、纯化效果不佳，仅使用二级过滤膜虽提取、纯化效果没有降低，但工作时间更长，过滤膜的耗损严重，因此采用一级过滤膜与二级过滤膜联用的方法为最优选。

优选地，所述灵芝提取液的提取步骤包括：（1）选取灵芝，水洗后晾干，初次粉碎；（2）将粉碎后的灵芝与水混合，先后用微波、超声波进行破壁处理，冷却至常温后，过滤，得到滤液和滤渣；（3）将得到的滤液加入纤维素酶、果胶酶、淀粉酶，水解，固液分离后得到灵芝提取液。

在本方案设计中，微波、超声波可直达灵芝内部，从内部粉碎破坏灵芝的结构，使多糖等各种成分充分流出，大大提高了多糖等各种成分的提取率，避免了有效成分残留在滤渣内被浪费，有利于最终提取物的收率；纤维素酶、果胶酶、淀粉酶有着各自的催化水解能力，三种酶还能发生协同效应，提高水解的速率和效果，随着催化水解反应的进行，可快速将纤维素、淀粉、果胶等杂质水解。

优选地，所述步骤（2）中灵芝与水的料液比为1g：（5~20）ml。

优选地，所述步骤（2）中先用微波处理5~7min，再用超声波处理20~30min。

优选地，所述步骤（3）纤维素酶用量为滤液质量的0.2~0.8倍；果胶酶用量为滤液质量的0.05~0.2倍；淀粉酶用量为滤液质量的0.3~0.8倍。

优选地，所述灵芝提取液需经过预处理，包括：将灵芝提取液在常温下高速离心，收集上清液a；将得到的上清液a用pH调节剂A调节至pH为2~4，升温至45~55℃，保持30~45min后，自然冷却，冷却后在常温下高速离心，收集上清液b。

在本方案设计中，预处理的设计中先通过高速离心除去提取液中的菌体和不溶性杂质，再通过酸性条件下的变性，使蛋白质和部分杂质沉淀析出，再高速离心去除，此方案不仅除去了杂质和蛋白质，而且降低了提取液的浓度，避免了对后续膜过滤处理中对过滤膜造成堵塞及污染，有利于提高灵芝多糖的收率。

优选地，所述pH调节剂A为盐酸。

优选地，所述高速离心的条件为：10000~14000r/min，5~8min。

优选地，所述陶瓷膜为多通道无机陶瓷膜。

在本方案设计中，多通道无机陶瓷膜的设计可提高过滤分离效率，且陶瓷膜中含有高亲水性的无机离子，陶瓷膜的亲水性很好，与树脂柱相比其渗透通量大幅增加，更进一步提高过滤分离效率。

本发明具有以下有益效果：

1. 本发明使用具有针对性的不同类别的膜对灵芝提取液组分进行分离，重金属、无机盐、水等成分被膜有效分离去除，从而得到比传统工艺低重金属含量的灵芝多糖产品。

2. 本发明减少了外循环浓缩和醇沉的步序，提高了生产效率，也能够减少溶剂消耗、降低能耗。

3. 本发明所得的产品收率、多糖含量、灰分均优于传统工艺。

附图说明

附图1为本发明循环罐装置示意图。

附图2为本发明局部装置示意图。

附图3为本发明局部装置示意图。

附图4为本发明局部装置示意图。

具体实施方式

实施例1

步骤一：将灵芝提取液过一级过滤膜（陶瓷膜，20nm）进行过滤，得到截留液Ⅰ和透过液；

步骤二:将步骤一得到的透过液过二级过滤膜（纳滤膜，2nm）进行过滤，得到截留液Ⅱ；

步骤三：合并截留液Ⅰ和截留液Ⅱ，浓缩干燥即得灵芝多糖产品。

实施例2

步骤一：选取灵芝，水洗，切片，自然晾干后采用研磨法初次粉碎；

步骤二：将初次粉碎后的灵芝与水混合（料液比为1g：5ml），先用微波处理5min，再用超声波处理20min，放置至常温后，离心分离，得到滤液和滤渣；

步骤三：将所得滤液的pH调节至4.0，加入纤维素酶、果胶酶、淀粉酶，36℃水解40min，离心分离，得到灵芝提取液，纤维素酶质量用量为滤液质量的0.2倍，果胶酶质量用量为滤液质量的0.05倍，淀粉酶质量用量为滤液质量的0.3倍；

步骤四：将所得灵芝提取液在常温下高速离心（10000r/min，8min），收集上清液a；

步骤五：将上清液a用盐酸调节pH为2，升温至45℃，保持30min后，自然放置冷却，高速离心（14000r/min，5min），收集上清液b；

步骤六：将上清液b过一级过滤膜（陶瓷膜，20nm）进行过滤，得到截留液Ⅰ和透过液；

步骤五:将步骤一得到的透过液过二级过滤膜（纳滤膜，2nm）进行过滤，得到截留液Ⅱ；

步骤六：合并截留液Ⅰ和截留液Ⅱ，浓缩干燥即得灵芝多糖产品。

实施例3

步骤一：选取灵芝，水洗，切片，自然晾干后采用研磨法初次粉碎；

步骤二：将初次粉碎后的灵芝与水混合（料液比为1g：20ml），先用微波处理7min，再用超声波处理30min，放置至常温后，离心分离，得到滤液和滤渣；

步骤三：将所得滤液的pH调节至4.0，加入纤维素酶、果胶酶、淀粉酶，37℃水解30min，离心分离，得到灵芝提取液，纤维素酶质量用量为滤液质量的0.8倍，果胶酶质量用量为滤液质量的0.02倍，淀粉酶质量用量为滤液质量的0.8倍；

步骤四：将所得灵芝提取液在常温下高速离心（10000r/min，8min），收集上清液a；

步骤五：将上清液a用盐酸调节pH为4，升温至55℃，保持45min后，自然放置冷却，高速离心（14000r/min，5min），收集上清液b；

步骤六：将上清液b过一级过滤膜（陶瓷膜，10nm）进行过滤，得到截留液Ⅰ和透过液；

步骤五:将步骤一得到的透过液过二级过滤膜（纳滤膜，0.5nm）进行过滤，得到截留液Ⅱ；

步骤六：合并截留液Ⅰ和截留液Ⅱ，浓缩干燥即得灵芝多糖产品。

实施例4

本实施例与实施例2的不同之处在于，本发明中陶瓷膜与纳滤膜设备均包括：安装有循环泵401的循环管道4、与循环管道4相连接的循环罐1、以及设置在循环罐1内的膜组件，循环泵提供压力形成膜面流速，膜组件在循环泵的助力下进行分离提取工作。

在本发明中，陶瓷膜为多通道管状陶瓷膜，纳滤膜也选用管状膜，因此，需要适用于本发明选用的膜组件的循环罐装置。循环罐装置包括：开设有与循环管道4相适配的进液口201的进液盖2、安装有三通阀7且一端与循环管道4相通的设置在循环罐1下部的第一出液口102、设置在循环罐1上的第二出液口101、用于夹持膜组件的对称设置在循环罐1内部上下端的夹持装置。所述夹持装置的上夹持部包括与进液盖2下表面焊接的基部204、以及设置在基部204表面的固定件206和活动件205，固定件206焊接在基部204表面，活动件205通过滑槽单位与基部204连接，所述滑槽单位包括开设在基部204表面的滑动槽204a，设置在活动件205下表面且可在滑动槽204a内活动的活动块205d；固定件206和活动件205表面均开设有用于固定膜组件的基台，为了增加基台的缓冲效果，以活动件205上设置的基台205a为例，在活动件205内开设有缓冲槽205b，基台205a通过弹簧205c与缓冲槽205b连接，弹簧205c一端与基台205a焊接，一端与缓冲槽205b表面焊接。在本发明中，夹持装置包括了适用于通用膜组件尺寸的固定件，以及加持规模可调的活动件205，可对不同型号的膜组件进行安全、有效的夹持固定作用，克服了传统固定装置不可调节、易对膜组件造成磨损破坏的缺点；固定件206和活动件205为活动连接，为了进一步提高这种连接方式的稳定性，活动件205在其与固定件206的接触表面设置有连接件2051，对应地，固定件206的表面设置有连接槽2061，连接件2051的上下端部粘接有弹性材料（如橡胶等）制备的表面为圆弧型的缓冲块2051a，起到加固固定件206和活动件205连接时的稳定性和准确性；为了加强活动件205与基部204连接的稳固性和准确性，活动件205底部表面设置有磁块2052，对应地，基部204表面设置有与磁块2052产生相互吸引的力的磁块2041。

设置对比例1，采用传统醇沉法提取灵芝多糖；设置对比例2，与实施例2的不同之处在于，仅使用一级过滤膜设备；设置对比例3，与实施例2的不同之处在于，仅使用二级过滤膜设备；设置对比例4，未对灵芝提取液进行前处理，得到的结果如下表：

由上述表格可知，与传统醇沉法相比，本发明得到的灵芝多糖收率高、含量高，有机盐及重金属含量少，对比例1中的收率大大降低，说明本方案相比传统醇沉法的收率得到了明显的提高；对比例2仅使用一级过滤膜，脱盐及去重金属效果较差；对比例3仅使用二级过滤膜，虽结果与实施例相近，但是该方法耗时长，且易堵塞；对比例4未采用前处理，一部分蛋白质等大分子的留存影响了灵芝多糖的收率及含量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将灵芝提取液进行预处理：将灵芝提取液在常温下高速离心，收集上清液a；将得到的上清液a用pH调节剂A调节至pH为2~4，升温至45~55℃，保持30~45min后，自然冷却，冷却后在常温下高速离心，收集上清液b；所述pH调节剂A为盐酸；

步骤二：将所述上清液b过一级过滤膜进行过滤，得到截留液Ⅰ和透过液，所述一级过滤膜为孔径大小为10~20nm的陶瓷膜；

步骤三:将步骤二得到的透过液过二级过滤膜进行过滤，得到截留液Ⅱ，所述二级过滤膜为孔径大小为0.5~2nm的纳滤膜；

步骤四：合并截留液Ⅰ和截留液Ⅱ，浓缩干燥即得灵芝多糖产品；

所述灵芝提取液的提取步骤包括：（1）选取灵芝，水洗后晾干，初次粉碎；（2）将粉碎后的灵芝与水混合，先后用微波、超声波进行破壁处理，冷却至常温后，过滤，得到滤液和滤渣；（3）将得到的滤液加入纤维素酶、果胶酶、淀粉酶，水解，固液分离后得到灵芝提取液。

2.根据权利要求1所述的一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，其特征在于，所述步骤（2）中灵芝与水的料液比为1g：（5~20）ml。

3.根据权利要求1所述的一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，其特征在于，所述步骤（2）中先用微波处理5~7min，再用超声波处理20~30min。

4.根据权利要求1所述的一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，其特征在于，所述步骤（3）中纤维素酶用量为滤液质量的0.2~0.8倍；果胶酶用量为滤液质量的0.05~0.2倍；淀粉酶用量为滤液质量的0.3~0.8倍。

5.根据权利要求1所述的一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，其特征在于，所述步骤一中高速离心的条件为：10000~14000r/min，5~8min。

6.根据权利要求1所述的一种膜法降低灵芝多糖中重金属残留的方法，其特征在于，所述陶瓷膜为多通道无机陶瓷膜。

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