CN113277981B - 一种定向规模化制备麦角硫因的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生化制品与食品技术领域，公开了一种定向规模化制备麦角硫因的方法。将蕈菌子实体或蕈菌发酵菌丝体经热水浸提，所得水溶液依次经200～1200nm微滤膜和1～10KDa的超滤膜过滤，滤液经浓缩，所得浓缩液使用阳离子交换树脂进行吸附，纯水洗脱，洗脱液经浓缩，所得浓缩液用阴离子交换树脂进行吸附，纯水洗脱，收集洗脱液经浓缩、干燥，得到麦角硫因粉末。本发明制备方法操作简单，回收率高，可为食品、医疗、化妆品等行业提供成本低廉，纯度达80％～90％的麦角硫因产品。
Description
技术领域
本发明属于生化制品与食品技术领域，具体涉及一种定向规模化制备麦角硫因的方法。
背景技术
麦角硫因(Ergothioneine，EGT)是一种天然抗氧化剂，具有清除自由基、螯合阳离子以及参与维持活细胞内氧化还原态的能力。一些研究发现，麦角硫因可抑制蔬菜、水果以及肉类食品的氧化和褐变，延长食品保质期。此外，麦角硫因还具有预防和治疗因机体氧化胁迫而引起的心血管疾病、老年痴呆等慢性疾病的潜力。相比于传统的抗氧化剂，如谷胱甘肽、水溶性维生素E(Trolox)等，麦角硫因具有更强的自由基清除能力；与维生素C相比，麦角硫因具有更强的稳定性。2016年，欧洲食品安全局发布了麦角硫因作为新型食品的安全性评估声明，为麦角硫因相关的医药以及食品的开发拓宽了道路。
生产麦角硫因的方法有化学合成法和生物提取法。但化学方法合成左旋的L-麦角硫因十分困难，且存在产品安全性难以保证、合成原料成本高昂，难以进一步推广和应用。在自然界中，麦角硫因含量最为丰富的是食用菌类。因而通过生物提取法从食用菌子实体或发酵菌丝中提取是获取麦角硫因的主要途径。然而，从食用菌中提取的麦角硫因含量仍相对较低，一些杂质如色素、多糖、蛋白质等易对含麦角硫因的食品、医药以及化妆品的开发造成影响，难以满足食品、医药以及化妆品生产要求。
目前，纯化麦角硫因的方法已多有报道。专利CN 106831597 A公开了以金针菇下脚料为原料，用大孔树脂吸附麦角硫因，随后用氨水洗脱中和。该方法在酸碱中和过程时，人为引入了盐类物质，反而增加了后续除盐操作，且麦角硫因纯度只有50％～60％。而且大孔树脂吸附过程为非特异性吸附，只能获得纯度为59.1％的麦角硫因，难以获得高纯度麦角硫因样品。专利CN 104774182 A公开了以蕈菌菌丝发酵液为原料，采用制备液相，使用乙腈为流动性，而乙腈易挥发性且有毒性，所使用的HILIC填料的价格十分高昂，规模化生产，投资十分巨大。专利JP 58057365 A采用HPLC法获得高纯度的麦角硫因，成本高昂，只能小量制备。此外，周念波等采用热碱提取法，随后用氧化铝层析纯化，虽然麦角硫因的回收率可达91.2％，但纯度只有25.6％(周念波,李轶群,殷勤红.氧化铝柱层析从双孢菇菇柄中提取麦角硫因[J].安徽农业科学,2010,38(27):14842-14843)。
综上所述，现有的麦角硫因纯化技术难以同时兼具低成本，高纯度，工业化生产的优势。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种定向规模化制备麦角硫因的方法。本发明方法生产成本低、生产工艺简单，无需脱盐以及引入有机溶剂等操作，适用于工业化生产麦角硫因。从而为食品、医疗、化妆品等行业提供纯度高，价格便宜的麦角硫因产品。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种定向规模化制备麦角硫因的方法，包括如下制备步骤：
(1)热水提取：取蕈菌子实体或蕈菌发酵菌丝体与水混合，加热至60～95℃搅拌提取，过滤，收集麦角硫因水溶液；
(2)微滤：将步骤(1)中的麦角硫因水溶液采用孔径为200～1200nm微滤膜过滤，去除杂质，收集滤液；
(3)超滤：使用1～10KDa的超滤膜将步骤(2)所得滤液进行超滤，去除多糖、蛋白质、核酸等大分子物质，滤液经浓缩，得到浓缩液；
(4)将步骤(3)所得浓缩液使用阳离子交换树脂进行吸附，纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液；
(5)将步骤(4)所得麦角硫因洗脱液经浓缩，得到浓缩液；
(6)将步骤(5)所得麦角硫因浓缩液用阴离子交换树脂进行吸附，纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液；
(7)将步骤(6)所得麦角硫因洗脱液经浓缩、干燥，得到麦角硫因粉末。
进一步地，步骤(1)中所述蕈菌子实体或蕈菌发酵菌丝体与水混合的质量比为1:(10～40)；所述搅拌提取是指在60～180rpm转速下搅拌提取0.5～2h；所述过滤是指用200目筛网过滤。
进一步地，步骤(1)中过滤后的固相经多次重复提取，合并浸提后的麦角硫因水溶液。
进一步地，步骤(2)中所述微滤膜孔径优选为200～600nm。
进一步地，步骤(3)中所述超滤膜孔径优选为2～5KDa。
进一步地，步骤(3)中所述浓缩是指通过真空浓缩或反渗透浓缩，得到浓缩液中麦角硫因含量为1～10g/L。
进一步地，步骤(4)中所述阳离子交换树脂优选为HCN-5、W901(天津允开树脂科技有限公司)或HD-8阳离子交换树脂(上海华震科技有限公司)；所述纯水洗脱是指先用纯水清洗树脂1～8次，然后用10～50倍树脂体积的纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因。
进一步地，步骤(5)中所述浓缩是指通过真空浓缩或反渗透浓缩，得到浓缩液中麦角硫因含量为40～100g/L。
进一步地，步骤(6)中所述阴离子交换树脂优选为TSF-1、W200(天津允开树脂科技有限公司)或D303阴离子交换树脂(上海华震科技有限公司)；所述纯水洗脱是指先用纯水清洗树脂1～8次，然后用5～20倍树脂体积的纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因。
进一步地，步骤(7)中所述浓缩是指通过真空浓缩或反渗透浓缩，所述干燥是指真空干燥或喷雾干燥，所得麦角硫因粉末纯度为80％～90％，麦角硫因回收率为65％～78％(本发明回收率是指制备所得麦角硫因总量占原料中麦角硫因总量的百分比)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明制备方法采用热水浸提工艺，无需有机溶剂萃取或浸提过程，不添加无机化学品，有效减少了有机溶剂污染，且后续无需去除人为添加的杂质。
(2)本发明的制备方法根据麦角硫因拥有两性物质的特点，创新性的采用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行双重柱层析纯化，并使用温和的纯水洗脱方式，有效减少了麦角硫因洗脱液中的杂质。
(3)本发明制备方法相比于现有的麦角硫因纯化方法，具有操作简单，麦角硫因回收率高，成本低廉，适合工业化生产的优点。
附图说明
图1是实施例1步骤(3)中超滤透过液的HPLC图；
图2是实施例1步骤(4)中阳离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图；
图3是实施例1步骤(6)中阴离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图；
图4是实施例2步骤(3)中超滤透过液的HPLC图；
图5是实施例2步骤(4)中阳离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图；
图6是实施例2步骤(6)中阴离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)取10公斤榆黄蘑干品，按料液比等于1:30加入纯水，制成榆黄蘑子实体悬液。将上述悬液加热至90℃，60rpm搅拌提取60min，使用200目筛子过滤，获得250L麦角硫因水溶液。
(2)将步骤(1)所得麦角硫因水溶液用400nm微滤膜过滤，收集滤液。
(3)将步骤(2)所得滤液采用孔径为5KDa的超滤膜超滤，得到230L透过液。随后将透过液经真空浓缩至麦角硫因含量约为3g/L。
(4)将步骤(3)所得浓缩液与阳离子树脂HCN-5填料(天津允开树脂科技有限公司)按体积比等于2:1进行上样，待浓缩液完全透过填料后，加入2倍填料体积的纯水，对残留的杂质进行清洗，随后使用30倍纯水洗脱吸附于填料上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液。
(5)将步骤(4)所得麦角硫因洗脱液进行真空浓缩至麦角硫因含量为60g/L的浓缩液。
(6)将步骤(5)所得浓缩液与阴离子交换树脂TSF-1填料(天津允开树脂科技有限公司)按体积比等于1:1进行上样，并用2倍填料体积的纯水清洗树脂，随后用10倍纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液。
(7)将步骤(6)所得洗脱液，使用真空或反渗透进行浓缩，随后进行真空干燥，制得的粉末麦角硫因含量为83.2％，回收率为76.3％。
本实施例步骤(3)中超滤透过液的HPLC图如图1所示；步骤(4)中阳离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图如图2所示；步骤(6)中阴离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图如图3所示。
实施例2
(1)收集发酵好的牛肝菌菌丝体20公斤，按料液比等于1:15加入纯水，制成牛肝菌菌丝体悬液。将上述悬液加热至70℃，60rpm搅拌提取80min，使用200目筛子过滤，获得270L麦角硫因水溶液。
(2)将步骤(1)所得麦角硫因水溶液用200nm微滤膜过滤，收集滤液。
(3)将步骤(2)所得滤液采用孔径为2KDa的超滤膜超滤，得到250L透过液。随后将透过液经真空浓缩至麦角硫因含量约为5g/L。
(4)将步骤(3)所得浓缩液与阳离子树脂W901填料(天津允开树脂科技有限公司)按体积等于2:1进行上样，待浓缩液完全透过填料后，加入2倍填料体积的纯水，对残留的杂质进行清洗，随后使用35倍纯水洗脱吸附于填料上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液。
(5)将步骤(4)所得麦角硫因洗脱液进行真空浓缩至麦角硫因含量为70g/L的浓缩液。
(6)将步骤(5)所得浓缩液与阴离子交换树脂W200填料(天津允开树脂科技有限公司)按体积等于1:1进行上样，并用2倍填料体积的纯水清洗树脂，随后用10倍纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液。
(7)将步骤(6)中的洗脱液使用真空或反渗透进行浓缩，随后进行真空干燥，制得的粉末中麦角硫因含量为87.2％，回收率73.2％。
本实施例步骤(3)中超滤透过液的HPLC图如图4所示；步骤(4)中阳离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图如图5所示；步骤(6)中阴离子树脂纯化后洗脱液的HPLC图如图6所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于包括如下制备步骤：
(1)热水提取：取蕈菌子实体或蕈菌发酵菌丝体与水混合，加热至60～95℃搅拌提取，过滤，收集麦角硫因水溶液；
(2)微滤：将步骤(1)中的麦角硫因水溶液采用孔径为200～400nm微滤膜过滤，去除杂质，收集滤液；
(3)超滤：使用2～5KDa的超滤膜将步骤(2)所得滤液进行超滤，去除多糖、蛋白质、核酸大分子物质，滤液经浓缩至麦角硫因含量为1～10g/L，得到浓缩液；
(4)将步骤(3)所得浓缩液使用阳离子交换树脂HCN-5或W901进行吸附，纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液；
(5)将步骤(4)所得麦角硫因洗脱液经浓缩至麦角硫因含量为40～100g/L，得到浓缩液；
(6)将步骤(5)所得麦角硫因浓缩液用阴离子交换树脂TSF-1或W200进行吸附，纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因，收集麦角硫因洗脱液；
(7)将步骤(6)所得麦角硫因洗脱液经浓缩、干燥，得到麦角硫因粉末；所得麦角硫因粉末纯度为80％～90％，麦角硫因回收率为65％～78％。
2.根据权利要求1所述的一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于：步骤(1)中所述蕈菌子实体或蕈菌发酵菌丝体与水混合的质量比为1:(10～40)；所述搅拌提取是指在60～180rpm转速下搅拌提取0.5～2h；所述过滤是指用200目筛网过滤。
3.根据权利要求2所述的一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于：步骤(1)中过滤后的固相经多次重复提取，合并浸提后的麦角硫因水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于：步骤(3)中所述浓缩是指通过真空浓缩或反渗透浓缩。
5.根据权利要求4所述的一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于：步骤(4)中所述纯水洗脱是指先用纯水清洗树脂1～8次，然后用10～50倍树脂体积的纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因。
6.根据权利要求1所述的一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于：步骤(5)中所述浓缩是指通过真空浓缩或反渗透浓缩。
7.根据权利要求6所述的一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于：步骤(6)中所述纯水洗脱是指先用纯水清洗树脂1～8次，然后用5～20倍树脂体积的纯水洗脱吸附于树脂上的麦角硫因。
8.根据权利要求1所述的一种定向规模化制备麦角硫因的方法，其特征在于：步骤(7)中所述浓缩是指通过真空浓缩或反渗透浓缩，所述干燥是指真空干燥或喷雾干燥。
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