CN114573421B - 一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法 - Google Patents

一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法。方法包括(1)离心发酵液得到菌体，干燥并粉碎菌体；(2)微波辅助下用有机溶剂提取菌体中的香紫苏醇，得提取物；(3)用丙酮水溶液萃取提取物，重结晶得香紫苏醇。利用本方法对发酵液提取和纯化后，得到的香紫苏醇的纯度可达95.11％。发酵液中香紫苏醇回收率可达63.95％。本发明的提取和纯化过程步骤少，操作简单，所用溶剂可循环利用，对环境友好。

Description

一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法
技术领域
本发明公开了一种从发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法。该方法利用微波辅助提取发酵液中香紫苏醇，再通过丙酮水溶液萃取提取物后重结晶法纯化香紫苏醇。属于生物功能分子提取与纯化领域。
背景技术
香紫苏醇(Sclareol)是一种二萜类化合物，结构如下所示，是植物生长，发育和一般代谢必不可少的化学物质，可应用于医药，化妆品，保健品，香精香料及农药领域。
Figure BDA0003552101020000011
生产香紫苏醇方法有两种：一种是从香紫苏植物中提取。通过用溶剂提取香紫苏花序中的成分，获得香紫苏浸膏，然后从香紫苏浸膏中高真空蒸馏出香紫苏醇，纯度可达90％以上；另一种是利用合成生物学的方法生产，就是利用合适的菌种通过微生物发酵生产香紫苏醇。有报道，以葡萄糖为底物利用酵母菌发酵，通过糖酵解作用，转化为乙酰辅酶A，乙酰辅酶A再通过甲羟戊酸途径或磷酸赤藓糖途径生成异戊二烯焦磷酸，进而生成香叶基焦磷酸，香叶基焦磷酸在Class II二萜合酶作用下，其二磷酸酯基团发生离子化，香叶基焦磷酸发生环化作用生成环化二萜二磷酸中间物，经羟化作用生成半日花烷型二萜二磷酸，然后在Class I二萜合酶作用下生成终产物—香紫苏醇。目前，较多的报道都集中从香紫苏花序中提取分离天然的香紫苏醇，而对于微生物发酵法生产香紫苏醇的下游工作，也就是从发酵液中提取和纯化香紫苏醇的研究，国内外尚未见到报道。本发明提供的从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法，为微生物发酵法生产香紫苏醇提供技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法。
本发明的目的由以下技术方案实现：
本发明所述的从发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法，其操作流程如图1所示，主要步骤包括：
(1)将发酵液在8000rpm下离心15min，除去上层菌液，收集下层菌体，进行干燥；破碎菌体成粉末状(100-200目)待用；
(2)将菌体粉末与有机溶剂按照一定比例混合，在一定温度下微波辅助提取菌体中含有的香紫苏醇，提取一定时间后，进行液固分离收集提取液，浓缩提取液得到提取物，提取物无需干燥；
其中的有机溶剂可以使用正己烷、石油醚、无水乙醇，优选的是无水乙醇；使用的菌体粉末与有机溶剂的料液比为1：5～1：25(g/V)，优选的是1：15(g/V)。
微波辅助提取过程中，使用的微波反应温度为40～80℃，优选的是60℃；使用的微波提取时间1～20min，优选的是10min。
(3)用一定量的丙酮水溶液萃取提取物中香紫苏醇，去除不溶物；收集的滤液在一定温度下经过一段时间结晶，得到纯化的香紫苏醇。
其中丙酮水溶液浓度为90％～100％，优选的是100％丙酮溶液；丙酮水溶液与提取物的料液比为1：2～1：6(g/V)，优选的是1：4 (g/V)。比较了不同丙酮水溶液重结晶得到的晶体形状如图2所示， 100％丙酮溶液重结晶给出晶体形状为针状。
重结晶的温度为-10～10℃，优选的是4℃；重结晶时间为1～6 h，优选的是4h。
经过本发明所述方法对发酵液提取和纯化后，经过气相色谱分析测定，分析结果如图3所示，提取物中的杂质被去除，得到的香紫苏醇的纯度可达95.11％。按照发酵液中含有的香紫苏醇含量进行计算，发酵液中香紫苏醇的回收率可达63.95％。
本发明取得了如下有益成果：
设计了一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法，该方法工艺过程步骤少，操作简单，所用溶剂可循环利用，对环境友好。按照该方法可以获得纯度达95.11％的香紫苏醇，发酵液中的香紫苏醇的回收率可达63.95％。
附图说明
图1是从发酵液提取和纯化香紫苏醇的流程图
图2是不同丙酮水溶液重结晶得到香紫苏醇晶体
图3是纯化前后样品的气相色谱分析图
具体实施方式
为了进一步说明本发明的详细情况，下面列举优选实施例，但本发明的保护范围不局限于以下所列举具体实施例。
实施例1～8为方法的步骤(2)从发酵液中提取出香紫苏醇提取物的实施例；实施例9～15为方法的步骤(3)用丙酮水溶液萃取提取物中香紫苏醇，并进行重结晶的实施例。
实施例1
将5g干燥的菌体粉末置于75mL的石油醚中，在60℃微波提取10min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.74g，提取率为14.80％。
实施例2
将5g干燥的菌体粉末置于75mL的正己烷中，在60℃微波提取10min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.67g，提取率为13.40％。
实施例3
将5g干燥的菌体粉末置于25mL的无水乙醇中，在60℃微波提取10min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.78g，提取率为15.60％。
实施例4
将5g干燥的菌体粉末置于75mL的无水乙醇中，在80℃微波提取10min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.82g，提取率为16.40％。
实施例5
将5g干燥的菌体粉末置于125mL的无水乙醇中，在60℃微波提取10min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.95 g，提取率为19.00％。
实施例6
将5g干燥的菌体粉末置于75mL的无水乙醇中，在40℃微波提取10min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.80g，提取率为16.00％。
实施例7
将5g干燥的菌体粉末置于75mL的无水乙醇中，在60℃微波提取1min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.85g，提取率为17.00％。
实施例8
将5g干燥的菌体粉末置于75mL的无水乙醇中，在60℃微波提取20min，用抽滤装置过滤，收集滤液，浓缩滤液得提取物0.87g，提取率为17.40％。
实施例9
将5.0g的提取物和90％丙酮水溶液按照1：4(g/v)混合进行萃取，抽滤除去不溶杂质。滤液在4℃下结晶4h，收集晶体，真空干燥得香紫苏醇1.15g，纯度为82.97％。
实施例10
将5.0g的提取物丙酮按照1：4(g/v)混合进行萃取，抽滤除去不溶杂质。滤液在4℃下结晶4h，收集晶体，真空干燥得香紫苏醇 1.14g，纯度为95.11％。
实施例11
将5.0g的提取物和丙酮按照1：2(g/v)混合进行萃取，抽滤除去不溶杂质。滤液在4℃下结晶4h，收集晶体，真空干燥得香紫苏醇1.44g，纯度为83.33％。
实施例12
将5.0g的提取物和丙酮按照1：4(g/V)混合进行萃取，抽滤除去不溶杂质。滤液在4℃下结晶6h，收集晶体，真空干燥得香紫苏醇1.27g，纯度为92.86％。
实施例13
将5.0g的提取物和丙酮按照1：6(g/v)混合进行萃取，抽滤除去不溶杂质。滤液在-10℃下结晶4h，收集晶体，真空干燥得香紫苏醇1.19g，纯度为93.65％。
实施例14
将5.0g的提取物和丙酮按照1：4(g/v)混合进行萃取，抽滤除去不溶杂质。滤液在10℃下结晶4h，收集晶体，真空干燥得香紫苏醇0.12g，纯度为64.63％。
实施例15
将5.0g的提取物和丙酮按照1：4(g/v)混合进行萃取，抽滤除去不溶杂质。滤液在4℃下结晶2h，收集晶体，真空干燥得香紫苏醇1.21g，纯度为83.55％。

Claims (4)

1.一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法，其特征在于，操作流程主要步骤包括：
(1)将发酵液在8000rpm下离心15min，除去上层菌液，收集下层菌体，进行干燥；破碎菌体成100-200目粉末状待用；
(2)将菌体粉末与有机溶剂按照一定比例混合，在一定温度下微波辅助提取菌体中含有的香紫苏醇，提取一定时间后，进行液固分离收集提取液，浓缩提取液得到提取物；
(3)用一定量的丙酮水溶液萃取提取物中香紫苏醇，除去不溶物；收集的滤液在一定温度下经过一段时间结晶，得到纯化的香紫苏醇；
步骤(2)提取过程中所使用的有机溶剂为正己烷、石油醚、无水乙醇；
步骤(3)丙酮溶液萃取提取物过程中，丙酮溶液为浓度为90％～100％丙酮水溶液；
步骤(3)的结晶温度为-10～4℃；
步骤(3)中结晶时间为2～6h；
步骤(3)中提取物与丙酮的料液比为1：2～1：6。
2.根据权利要求1所述的一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法，其特征在于，步骤(2)提取过程中的微波提取时间为1～20min。
3.根据权利要求1所述的一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法，其特征在于，步骤(2)提取过程中的加热温度为40～80℃。
4.根据权利要求1所述的一种从香紫苏醇发酵液中提取和纯化香紫苏醇的方法，其特征在于，步骤(2)提取过程中菌体粉末与有机溶剂的料液比g/ml为1：5～1：25。
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