CN110272936A - 一种提高水解皂素收率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高水解皂素收率的方法，包括以下步骤：将薯蓣根茎加水和阳离子激活剂后粉碎，然后进行酸水解处理或酶水解处理，得到的产物于90‑100℃烘干，再加120号溶剂汽油索氏提取3‑5h，浓缩后结晶2‑4h，90‑100℃烘干，即得到皂素。本发明在发酵阶段通过添加阳离子激活剂如铵离子、钙离子、镁离子、锰离子来激活薯蓣根茎体内的酶活性来提高皂素收率，从而克服目前皂素生产中的瓶颈。所使用的阳离子激活剂，在皂素生产的方法中均可使用，如自然发酵‑酸水解法、微波破壁‑甲醇提取法、糖化‑膜分离回收‑酸水解法。

Description

一种提高水解皂素收率的方法
技术领域
本发明涉及皂素提取领域，具体来说是一种提高水解皂素收率的方法。
背景技术
我国皂素的生产已近六十年的历史。目前还是存在收率低以及污染大这两大难题（薛念涛，张国臣，陈坚等：层次分析－灰色关联分析法评价黄姜皂素生产工艺[J] 环境科学研究,2014,27(1)99-105）。
关于收率低的问题。刚开始阶段，由于人们对皂苷的合成认识不清晰，一直采用Ｒothrok首次发明的酸水解方法，采用的原料为干材料。我国生产研发人员在实际生产中发现生霉的材料，皂素收率高，因而采用发酵的方法对其进行预处理，这样提高了收率，但是仍然有提高的空间。1963年昆明药厂曾发现用“自然发酵法”可以提高皂素产率。1975年四川省生物研究所薯蓣综合利用组对薯蓣预 “发酵”的条件进行了详细研究，也对淀粉综合利用进行了探索（四川省生物研究所薯技综合利用组，预发酵提高薯菠皂素产率及淀粉综合利用的研究[J] 植物学报,1975,17(3)242-246），证明发酵是酶解过程而且外源霉菌也能产生水解酶。此后徐成基用IAA、GA3、2,4-D等植物激素处理休眠期盾叶薯芋匀浆,在试验浓度下,都有不同程度的提高皂素收率的作用(徐成基:植物激素对盾叶薯芋皂素收率的影响[J] 植物生理学通讯1981(1):38-40)。李江浩等人为提高收率，又对黄姜皂素生产工艺中的发酵机理与优化条件进行了研究（李江浩,葛台明等：黄姜皂素生产工艺中的发酵机理与条件优化[J] 天然产物研究与开发,2015,27：521-528）。但众多作者从温度、pH值、时间、用水量、物料的粉碎度、强化措施比如超声波、微波、亚临界等多方面进行了研究，均未对发酵过程中内源性酶的阳离子激活剂进行筛选。
近年随绿色环保的要求，人们因为薯蓣富含淀粉与纤维素还用外源性商品酶比如淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、果胶酶、蜗牛酶、木聚酶、苦杏仁酶等来水解淀粉与纤维素，有些甚至能水解得到皂素，来达到综合利用的目的。尽管人们付出了巨大的努力，对各种条件进行了优化，但离实际生产仍然有距离（汪朋：盾叶薯蓣中甾体皂苷的提取和薯蓣皂苷元绿色制备工艺研究[D]2015:江南大学）。
关于酶水解生产皂素方法的问题。早在上个世纪50年代Kedder与Wall等人发现在丝兰和龙舌兰的叶中有分解皂苷形成皂苷元的酶存在（Kedder M,Wall E,J.Am,Chem,Soc.1954,76:2938）,Ｒothrok JW与Stondt IH发现土曲霉MF-118菌株具有酶解DioscoreaBarbasco,Amari 薯蓣皂苷元的能力（Ｒothrok JW，Stondt IH:J.Arch.Biochem.Biophy.1955:57:51）,Blunden G等指出薯蓣属植物Dioseoreabelizensis中的内源酶能水解皂苷成皂素的现象（Blunden G，Hardman R:J of pharmacyand pharmacology,1963,4:4）。赵书申、富瑶瑶、冯冰、张佳佳、王亚南、纵秋槿、朱余玲、董悦生、赵玉婷、李长田、雷晶、钱斯日等针对商品酶均不能水解C3位糖链上的糖基，纷纷从微生物（细菌、霉菌、真菌）、猪羊动物肝来源上寻找水解薯蓣皂苷的酶；但均未见到从植物来源上寻找水解酶。
发明内容
本发明的目的是在发酵阶段通过添加阳离子激活剂如铵离子、钙离子、镁离子、锰离子来激活薯蓣根茎体内的酶活性来提高皂素收率的方法。从而克服目前皂素生产中的瓶颈问题。
一种提高水解皂素收率的方法，包括以下步骤：
将薯蓣根茎加水和阳离子激活剂后粉碎，然后进行酸水解处理或酶水解处理，得到的产物于90-100℃烘干，再加120号溶剂汽油索氏提取3-5h，浓缩后结晶2-4h，90-100℃烘干，即得到皂素。
薯蓣根茎和水的质量比为1：1-5。
所述阳离子激活剂中的阳离子为铵离子、钙离子、镁离子、锰离子中的一种或多种混合，阳离子激活剂用量为1mmol/L~1mol/L。
所述阳离子激活剂的用量为5mmol/L。
酶水解处理包括：
S1、剑麻水解酶的制备：使用离心机将剑麻叶汁在3000~5000 r/min的转速下离心处理8~12 min，除去汁液中悬浮的杂质，在上清液中添加硫酸铵至30%饱和度，离心除去杂蛋白沉淀，在上清液中继续添加硫酸铵至50%饱和度，离心收集沉淀，低温干燥，即得到剑麻水解酶制剂；
S2、酶水解薯蓣皂苷：薯蓣根茎加水和阳离子激活剂粉碎后，加入半胱氨酸和所述剑麻水解酶制剂混合搅拌，25~38℃发酵4~6天，得到酶水解产物。
半胱氨酸的用量为5~8mmol/L。
剑麻水解酶制剂与薯蓣根茎、水的质量比为0.067~0.133：1000：1000~1400。
酸水解处理包括：
薯蓣根茎加水和阳离子激活剂粉碎后，于25-58℃发酵60-80小时，加水与浓盐酸，水解4-6小时，脱酸，水洗至中性，得到酸水解产物。
在添加阳离子激活剂时还加入有维生素B1和维生素B6，维生素B1和维生素B6的用量均为0.1~1mmol/L。
本发明的有益效果：本发明在发酵阶段通过添加阳离子激活剂如铵离子、钙离子、镁离子、锰离子来激活薯蓣根茎体内的酶活性来提高皂素收率，从而克服目前皂素生产中的瓶颈。所使用的阳离子激活剂，在皂素生产的方法中均可使用，如自然发酵-酸水解法、微波破壁-甲醇提取法、糖化-膜分离回收-酸水解法。
具体实施方式
以下具体实施案例是对本发明的进一步说明，而不是对它的限制。
具体实施例1
将洗净的盾叶薯蓣根茎300g,加入400ml水，水中加硫酸铵0.26g,粉碎，50℃发酵72小时，加水800ml与浓盐酸150ml，水解5小时，脱酸，水洗至中性，100℃烘干，加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素2.5g。
具体实施例2
将洗净的盾叶薯蓣根茎300g,加入400ml水，水中加氯化钙0.23g,粉碎，58℃发酵72小时，加水800ml与浓盐酸150ml，水解5小时，脱酸，水洗至中性，100℃烘干，加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素2.48g。
具体实施例3
将洗净的盾叶薯蓣根茎300g,加入400ml水，水中加硫酸镁0.49g,粉碎，58℃发酵72小时，加水800ml与浓盐酸150ml，水解5小时，脱酸，水洗至中性，100℃烘干，加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素2.49g。
具体实施例4
将洗净的盾叶薯蓣根茎300g，加入400ml水，水中加硫酸铵0.26g与硫酸镁0.49g，粉碎，58℃发酵72小时，加水800ml与浓盐酸150ml，水解5小时，脱酸，水洗至中性，100℃烘干，加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素2.6g。
具体实施例5
将洗净的盾叶薯蓣根茎300g,加入400ml水，水中加硫酸锰0.3g，维生素B1 10毫克，维生素B6毫克,粉碎，50℃发酵72小时，加水800ml与浓盐酸150ml，水解5小时，脱酸，水洗至中性，100℃烘干，加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素2.47g。
具体实施例6
剑麻水解酶的制备：从湛江农场的东一号剑麻叶汁1000ml，于4000r.p.m.离心10分钟，除去汁液中悬浮的杂质，在清液中添加硫酸铵至30%饱和度，离心除去杂蛋白沉淀，上清液进一步添加硫酸胺至50%饱和度，离心收集沉淀，低温干燥，即成剑麻水解酶制剂。
酶水解薯蓣皂苷：将上述剑麻水解酶制剂2g，加水适量溶解待用；将洗净的盾叶薯蓣根茎30kg，加入30L水，水中加半胱氨酸0.182g，粉碎，37℃发酵5天，100℃烘干。
皂素提取：加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素230g。
具体实施例7
剑麻水解酶的制备：从湛江农场的东一号剑麻叶汁1000ml,于4000r.p.m.离心10分钟，除去汁液中悬浮的杂质，在清液中添加硫酸铵至30%饱和度，离心除去杂蛋白沉淀，上清液进一步添加硫酸胺至50%饱和度，离心收集沉淀，低温干燥，即成剑麻水解酶制剂。
酶水解薯蓣皂苷：将上述剑麻水解酶制剂3g，加水适量溶解待用；将洗净的盾叶薯蓣根茎30kg，加入30L水，水中加半胱氨酸0.182g，氯化钙24g,粉碎，28℃发酵5天，100℃烘干。
皂素提取：加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素233g。
具体实施例8
剑麻水解酶的制备：从湛江农场的东一号剑麻叶汁1000ml,于4000r.p.m.离心10分钟，除去汁液中悬浮的杂质,在清液中添加硫酸铵至30%饱和度，离心除去杂蛋白沉淀，上清液进一步添加硫酸胺至50%饱和度，离心收集沉淀，低温干燥，即成剑麻水解酶制剂。
酶水解薯蓣皂苷：将上述剑麻水解酶制剂4g，加水适量溶解待用；将洗净的盾叶薯蓣根茎30kg，加入30L水、半胱氨酸0.182g，硫酸镁49g，粉碎，35℃发酵5天，100℃烘干。
皂素提取：加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素235g。
具体实施例9
将洗净的穿龙薯蓣根茎300g,加入400ml水，水中加硫酸铵0.26g与硫酸镁0.49g，粉碎，58℃发酵72小时，加水800ml与浓盐酸150ml，水解5小时，脱酸，水洗至中性，100℃烘干，加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素1.9g。
具体实施例10
剑麻水解酶的制备：从湛江农场的东一号剑麻叶汁1000ml,于4000r.p.m.离心10分钟，除去汁液中悬浮的杂质，在清液中添加硫酸铵至30%饱和度，离心除去杂蛋白沉淀，上清液进一步添加硫酸胺至50%饱和度，离心收集沉淀，低温干燥，即成剑麻水解酶制剂。
酶水解薯蓣皂苷：将上述剑麻水解酶制剂4g，加水适量溶解待用；将洗净的穿龙薯蓣根茎30kg，加入30L水，水中加半胱氨酸0.182g，硫酸镁49g，粉碎，35℃发酵5天，100℃烘干。
皂素提取：加120号溶剂汽油索氏提取4小时，浓缩，结晶3小时，100℃烘干，得到皂素125g。

Claims (9)

1.一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将薯蓣根茎加水和阳离子激活剂后粉碎，然后进行酸水解处理或酶水解处理，得到的产物于90-100℃烘干，再加120号溶剂汽油索氏提取3-5h，浓缩后结晶2-4h，90-100℃烘干，即得到皂素。
2.根据权利要求1所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于薯蓣根茎和水的质量比为1：1-5。
3.根据权利要求2所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于所述阳离子激活剂中的阳离子为铵离子、钙离子、镁离子、锰离子中的一种或多种混合，阳离子激活剂用量为1mmol/L~1mol/L。
4.根据权利要求3所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于所述阳离子激活剂的用量为5mmol/L。
5.根据权利要求3所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于酶水解处理包括：
S1、剑麻水解酶的制备：使用离心机将剑麻叶汁在3000~5000 r/min的转速下离心处理8~12 min，除去汁液中悬浮的杂质，在上清液中添加硫酸铵至30%饱和度，离心除去杂蛋白沉淀，在上清液中继续添加硫酸铵至50%饱和度，离心收集沉淀，低温干燥，即得到剑麻水解酶制剂；
S2、酶水解薯蓣皂苷：薯蓣根茎加水和阳离子激活剂粉碎后，加入半胱氨酸和所述剑麻水解酶制剂混合搅拌，25~38℃发酵4~6天，得到酶水解产物。
6.根据权利要求5所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于半胱氨酸的用量为5~8mmol/L。
7.根据权利要求5所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于剑麻水解酶制剂与薯蓣根茎、水的质量比为0.067~0.133：1000：1000~1400。
8.根据权利要求3所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于酸水解处理包括：
薯蓣根茎加水和阳离子激活剂粉碎后，于25-58℃发酵60-80小时，加水与浓盐酸，水解4-6小时，脱酸，水洗至中性，得到酸水解产物。
9.根据权利要求8所述的一种提高水解皂素收率的方法，其特征在于在添加阳离子激活剂时还加入有维生素B1和维生素B6，维生素B1和维生素B6的用量均为0.1~1mmol/L。
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