一種黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明中提供了一種黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法，包括以下步驟：將黃姜洗凈并粉碎，制得粉碎物；在pH值為5～6、溫度為65～75℃的條件下，將粉碎物在反應(yīng)罐中發(fā)酵處理10～14h，發(fā)酵完成后取出粉碎物；將發(fā)酵后的粉碎物轉(zhuǎn)入水解罐中進(jìn)行酸水解，將水解物分離；將分離出的水解物調(diào)節(jié)至中性，然后將水解物烘干，制得初提物；采用汽油或石油醚對(duì)初提物進(jìn)行提取，將提取物烘干后即制得黃姜皂素。本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)偏見(jiàn)，在摸清了黃姜皂素生產(chǎn)工藝中的發(fā)酵工藝環(huán)節(jié)的生物學(xué)機(jī)理的基礎(chǔ)上，能夠顯著縮短發(fā)酵環(huán)節(jié)的耗時(shí)，從而提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并且黃姜皂素的最終得率有了顯著的提升。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)黃姜皂素的方法，尤其提供了一種采用快速發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)黃姜皂素的方法，屬于化學(xué)提取【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]黃姜皂素又稱(chēng)為薯蕷皂素，是生產(chǎn)留體激素類(lèi)藥物的重要基礎(chǔ)原料。留體激素具有很強(qiáng)的抗感染、抗過(guò)敏、抗病毒和抗休克的藥理作用，是治療風(fēng)濕、心血管、淋巴白血病、細(xì)胞性腦炎、皮膚病、抗腫瘤和搶救危重病人的重要用藥；是重要的留體激素藥物中間體醋酸妊娠雙烯醇酮的原料，由它可以合成氫化可的松、強(qiáng)的松、炔諾酮、膚輕松、地塞米松等各類(lèi)留體藥物。
[0003]黃姜皂素被醫(yī)藥界稱(chēng)為“藥用黃金”，藥用價(jià)值非常重要和廣闊。我國(guó)的薯蕷皂素是世界上穩(wěn)定增長(zhǎng)而且緊缺的激素基始原料，在世界的留體醫(yī)藥原料的行業(yè)的歷史中，我國(guó)的薯蕷皂素一直處于主導(dǎo)和壟斷的地位，占領(lǐng)全世界留體醫(yī)藥原料的97%市場(chǎng)份額。黃姜皂素是醫(yī)藥工業(yè)合成激素的重要基始原料，以其為基礎(chǔ)可合成加工如雙烯、沃氏氧化物等中間體原料藥產(chǎn)品和黃體酮、醋酸強(qiáng)的松、布地奈德、醋酸潑尼松、甲基睪丸素、環(huán)丙孕酮、米司酮、雄烯工酮、倍地米松、去氫表雄酮等激素類(lèi)系列產(chǎn)品。這些藥物用途極為廣泛，是世界僅次于抗生素類(lèi)的第二大類(lèi)藥物。發(fā)展(薯蕷)黃姜生產(chǎn)及其加工，前景廣闊。
[0004]目前，在生產(chǎn)黃姜皂素的工藝中應(yīng)用比較廣泛的都是基于RothiOk的直接酸解方法演變而來(lái)的，該方法也被認(rèn)為是黃姜皂素提取的通用方法。工藝的提取思路是先將含有皂苷的植物用酸水解，再用有機(jī)溶劑提取其中的皂素。這些方法的優(yōu)點(diǎn)為:工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)含量低，設(shè)備投資少等。其突出缺點(diǎn)為:黃姜皂素提取率低，資源浪費(fèi)大，污染嚴(yán)重。
`[0005]黃姜在酸水解前，需將洗凈的根狀莖粉碎，然后轉(zhuǎn)入一個(gè)稱(chēng)作發(fā)酵(又稱(chēng)作“預(yù)發(fā)酵”)的工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行發(fā)酵處理。在黃姜皂素生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)酵工藝對(duì)于黃姜皂素的最終得率具有顯著的影響。這一認(rèn)識(shí)源自生產(chǎn)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，并已成為黃姜皂素生產(chǎn)企業(yè)的普遍做法。相關(guān)研究表明，經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理后，黃姜皂素的最終得率可提高23.4~39.8%。因此，黃姜皂素生產(chǎn)中的發(fā)酵工藝環(huán)節(jié)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。
[0006]然而，無(wú)論是學(xué)術(shù)界還是企業(yè)界對(duì)這一發(fā)酵環(huán)節(jié)的基本原理的認(rèn)識(shí)尚存在不少爭(zhēng)議和誤區(qū)，因此，不同實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)的發(fā)酵處理方法也不盡相同，有自然發(fā)酵法、酶解法、微生物發(fā)酵法等等，發(fā)酵過(guò)程中常常因不同的認(rèn)識(shí)而添加各種各樣的添加物，如微生物或微生物制劑、各種酶制劑，甚至添加一些植物激素，以期提高發(fā)酵的效果。例如專(zhuān)利《201210559060 —種利用微生物技術(shù)清潔生產(chǎn)黃姜皂素的方法》、《201210033638，一種黃姜皂素的節(jié)水生產(chǎn)工藝》等等，在這些已知的文獻(xiàn)中，人們都將研究的焦點(diǎn)集中在了添加物中，而忽略了對(duì)發(fā)酵過(guò)程本身的研究，如發(fā)酵溫度大多集中在35~60°C之間，發(fā)酵時(shí)間通常維持在2~4天之內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明從探索發(fā)酵機(jī)理的角度出發(fā)，提供了一種黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法，本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)偏見(jiàn)，在摸清了黃姜皂素生產(chǎn)工藝中的發(fā)酵工藝環(huán)節(jié)的生物學(xué)機(jī)理的基礎(chǔ)上，能夠顯著縮短發(fā)酵環(huán)節(jié)的耗時(shí)，從而提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并且黃姜皂素的最終得率有了顯著的提升。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法，包括以下步驟:(I)、將黃姜洗凈并粉碎，制得粉碎物；(2)、在pH值為5~6、溫度為65~75°C的條件下，將粉碎物在反應(yīng)罐中發(fā)酵處理10~14h，發(fā)酵完成后取出粉碎物；(3)、將發(fā)酵后的粉碎物轉(zhuǎn)入水解罐中進(jìn)行酸水解，將水解物分離；(4)、將分離出的水解物調(diào)節(jié)至中性，然后將水解物烘干，制得初提物；(5)、采用汽油或石油醚對(duì)初提物進(jìn)行提取，將提取物烘干后即制得黃姜皂素。
[0010]步驟(1)中粉碎物的粒徑為40~600目。
[0011]步驟⑵中，發(fā)酵溫度為69~71 °C，發(fā)酵時(shí)間為12h。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明中探明了發(fā)酵過(guò)程中的機(jī)理，所述的發(fā)酵過(guò)程并不是真正意義上的微生物發(fā)酵，而是黃姜根狀莖中自身的生物酶所催化的復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。因此，發(fā)酵過(guò)程可以理解為，當(dāng)黃姜受到脅迫時(shí)，其體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物(黃姜皂苷)的變化過(guò)程，是植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中所形成的一種防御機(jī)制，而不是真正意義上的微生物發(fā)酵。在此基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)中創(chuàng)造性的采用高溫快速發(fā)酵，從而逐步制得黃姜皂素。
[0013]本發(fā)明中所提供的方法工藝流程簡(jiǎn)單、能耗低，并且能夠顯著縮短發(fā)酵環(huán)節(jié)的時(shí)間，從而提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。同時(shí)，本發(fā)明中黃姜皂素的得率與現(xiàn)有的制備工藝中黃姜皂素的得率相比，提高了大約10%。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)具體的說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。
[0015]首先，為了探明黃姜皂素提取過(guò)程中的發(fā)酵步驟是微生物的作用，還是黃姜體內(nèi)自身的生物酶的作用，我們對(duì)黃姜皂素提取過(guò)程中發(fā)酵工藝環(huán)節(jié)機(jī)理進(jìn)行了確定。
[0016]方法如下:稱(chēng)取1200g黃姜，隨機(jī)分為6等份，分別作如下處理，并對(duì)6組處理共計(jì)進(jìn)行了5次完整的重復(fù)試驗(yàn):
[0017]A:負(fù)對(duì)照組一殺滅微生物、滅活黃姜自身生物酶的發(fā)酵試驗(yàn):將黃姜清洗后，置于高壓滅菌鍋內(nèi)120°C滅菌20min，然后粉碎，加入滅菌水，37°C發(fā)酵72h。該處理作為既無(wú)微生物，又無(wú)黃姜自身酶作用的負(fù)對(duì)照組；將發(fā)酵后的粉碎物轉(zhuǎn)入水解罐中進(jìn)行酸水解，將水解物分離；將分理出的水解物調(diào)節(jié)至中性，然后將水解物烘干，制得初提物；采用汽油或石油醚對(duì)初提物進(jìn)行提取，將提取物烘干后即制得黃姜皂素，計(jì)算黃姜皂素的得率。
[0018]B:去除微生物的發(fā)酵試驗(yàn):將黃姜用自來(lái)水徹底清洗，然后用純凈水清洗3到5次，再用無(wú)菌水清洗3到5次，最后用75%酒精溶液短時(shí)清洗作表面消毒，以去除黃姜表面附著的微生物。接著，將粉碎后的黃姜在37°C發(fā)酵72h，以探索去除微生物后發(fā)酵的效果；后續(xù)處理與A組相同。
[0019] C:殺滅微生物的發(fā)酵試驗(yàn):將黃姜清洗后，置于高壓滅菌鍋內(nèi)120°C滅菌20min，粉碎，加入少量新鮮黃姜汁(內(nèi)含黃姜細(xì)胞中的酶)并混勻，37°C發(fā)酵72h，以探索在A處理的基礎(chǔ)上加入黃姜內(nèi)源酶對(duì)發(fā)酵的影響；后續(xù)處理與A組相同。
[0020]D:滅活黃姜自身酶的發(fā)酵試驗(yàn):將黃姜清洗后，置于高壓滅菌內(nèi)120°C滅菌20min，然后粉碎，加入洗姜水(其中含有與正對(duì)照組相同的微生物)，37°C發(fā)酵72h，以探索在A處理的基礎(chǔ)上，外源微生物對(duì)發(fā)酵的影響；后續(xù)處理與A組相同。
[0021]E:抑制生物酶的發(fā)酵試驗(yàn):將黃姜清洗后，粉碎，加入終濃度為50mmol.L-1的EDTA-Na2, 37°C發(fā)酵72h。EDTA能通過(guò)螯合金屬離子而抑制多種酶的活性，從而驗(yàn)明發(fā)酵作用是否由黃姜內(nèi)源酶引起；后續(xù)處理與A組相同。
[0022]F:正對(duì)照組一常規(guī)發(fā)酵:將黃姜用自來(lái)水清洗后粉碎，37°C發(fā)酵72h。該對(duì)照即為黃姜皂素提取過(guò)程中的常規(guī)發(fā)酵法。后續(xù)處理與A組相同。
[0023]經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算，各組中黃姜皂素的得率結(jié)果見(jiàn)表1。
[0024]表1發(fā)酵前處理對(duì)黃姜皂素得率的影響
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法，其特征在于包括以下步驟:(1)、將黃姜洗凈并粉碎，制得粉碎物；(2)、在pH值為5~6、溫度為65~75°C的條件下，將粉碎物在反應(yīng)罐中發(fā)酵處理10~14h，發(fā)酵完成后取出粉碎物；(3)、將發(fā)酵后的粉碎物轉(zhuǎn)入水解罐中進(jìn)行酸水解，將水解物分離；(4)、將分離出的水解物調(diào)節(jié)至中性，然后將水解物烘干，制得初提物；(5)、采用汽油或石油醚對(duì)初提物進(jìn)行提取，將提取物烘干后即制得黃姜皂素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法，其特征在于:步驟(1)中粉碎物的粒徑為40~600目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃姜皂素快速發(fā)酵生產(chǎn)的方法，其特征在于:步驟(2)中，發(fā)酵溫度為69~71°C，發(fā)酵時(shí)間為12h 。
【文檔編號(hào)】C12P33/20GK103882087SQ201410162588
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】李江浩, 葛臺(tái)明, 洪巖, 王焰新, 王理 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）