[发明专利]一种由盾叶薯蓣-黄姜经微生物发酵生产薯蓣皂素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备薯蓣皂素的方法，特别是一种由盾叶薯蓣-黄姜经微生物转化生产薯蓣皂素的方法。属于生物提取技术领域。 

背景技术

 从黄姜中提取薯蓣皂苷元(皂素)最常用的方法就是酸水解法，这种最早的生产工艺存在水解不完全、收率低(得率一般仅在1.7%左右)、废水量巨大和严重污染环境等诸多问题。目前各个企业采用改进后的自然发酵和酸水解法耦联的方法。自然发酵通过黄姜自身内源酶的酶解作用，使一部分呋菑醇皂素转化为螺菑醇皂素，后者更易转化为薯蓣皂苷元。因此这种耦联的方法生产皂素，其产率比直接酸水解法可提高10%~25%。但由于有多种微生物参与发酵和转化，体系内酶种类复杂，随着发酵时间的延长，则可能生成皂苷元酮而使提取物中杂质增多，熔点降低，且依然存在酸水解不完全、收率低(得率一般仅在1.8%左右)、废水量巨大和严重污染环境等诸多问题。 

为解决上诉现状问题，国内多家科研单位选择利用微生物发酵的方法进行薯蓣皂素的微生物转化。其中使用的微生物菌种主要以霉菌为主， 据不完全统计，这些霉菌菌种覆盖杂色云芝（Coriolus versicolor），小克银汉霉属（Cunnonghamella），毛霉属（Mucor ），黑曲霉（Aspergillus niger），黄曲霉（Aspergillus flavus），米曲霉（Aspergillus oryzae），土曲霉（Aspergillus terreus），烟曲霉（Aspergillus fumigatus）和青霉属(Penicillium)等多个不同的属或种的霉菌菌株。利用霉菌产酶进行薯蓣皂苷水解，其劣势在于酶的水解特异性较差，而且霉菌本身的生长周期也决定了发酵周期的长期性(目前报道多为5-7)，另外黄姜的多糖成分降解程度低，增加了后续的提取难度，使生产成本偏高，因此难于应用于工业化生产。为此，人们又提出酶解发酵法, 即在黄姜粉碎调浆后，加入一定量的淀粉酶、纤维素酶、果胶酶等进行酶解，后接入霉菌种子液进行液体发酵, 生产薯蓣皂素. 这种方法利用多种酶液降解淀粉，纤维素等多糖成分，解除淀粉等对薯蓣皂苷产生的“包裹”与“屏蔽”作用，使其更能充分水解。但由于大量使用酶制剂，使生产成本大幅度提高，使酶解发酵法离工业化生产相去甚远。 

总之，虽然微生物转化法生产薯蓣皂素代表皂素行业发展的一个新方向，但由于筛选菌种种类的单一化(仅限于霉菌菌株)和实验菌种的酶解效率低等问题，使这一方法迟迟未能突破实验室的瓶颈而进入工业化应用。因此如何筛选出酶解薯蓣皂苷效率高，处理能力强(干姜粉与水的混合比例高)且能同时降解黄姜多糖成分(减低后续提取成本)的微生物菌株是微生物酶解转化法生产薯蓣皂素的关键所在。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，解决微生物转化法生产薯蓣皂素的瓶颈问题，本发明旨在提供一种由盾叶薯蓣-黄姜经微生物转化生产薯蓣皂素的方法。该方法水解完全，生产薯蓣皂素的效率高，处理能力强且成本低，有望实现大规模工业化生产。 

 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种由盾叶薯蓣-黄姜经微生物发酵生产薯蓣皂素的方法，其特征是：将黄姜干粉和自来水按质量体积比1：5~12的比例混合，并补入为黄姜干粉质量4.0%的尿素、为黄姜干粉质量1.0%的酵母提取物和为自来水体积0.2%的无机盐，配成转化浆液，接入体积约为自来水体积5%的芽孢杆菌属(Baccilus)菌株XBT2011种子液，在培养温度40℃,控制pH 6.0, 搅拌速度为300~400rpm，通气条件为2.5~ 4.0 l/min的培养条件下转化56~72hrs，转化浆液经过滤,干燥得到水解物，水解物用一倍体积的120﹟汽油提取12-16hrs,经反复结晶得到薯蓣皂素成品；所述的rpm为转/分钟，hrs为小时；所述芽孢杆菌属(Baccilus)菌株XBT2011的保藏号：CGMCCNo.6301。