[发明专利]一种从发酵柠檬酸废菌丝体中提取麦角固醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提取麦角固醇的方法，属于生物工程和环境科学的交叉技术领域。

背景技术

麦角固醇又名麦角甾醇，又有时被称为麦角甾醇水合物，(22E,24R)-麦角甾烷-5,7,22-三烯-3β醇等；英文名为Ergosterol，分子式C₂₈H₄₄O，分子量396.65；它是一种植物固醇，在动物体内起到维生素D前体的作用，是一种重要的医药化学原料，可用于“考的松”和“激素黄体酮”等药物和农药的使用，存在于酵母和某些植物中，当它受紫外线照射时，分子中四个碳环中的一个发生断裂，变成维生素D₂，因此麦角固醇成为工业化大批量生产维生素D₂的主要原料。由于维生素D₂是动物和人维持正常生理活动的微量有机化合物之一，药品、食品和饲料中都可以添加维生素D₂来满足人和动物的摄入需求。

目前，国内生产麦角固醇的生产方法有两种：一种是采用发酵法，发酵菌株主要是酵母、曲霉菌等，酵母发酵后收集酵母，经皂化、萃取、结晶等工艺得到麦角固醇晶体，通过该方法生产麦角固醇所需原料时间长，成本高，且制备工艺周期长，所得麦角固醇成品的纯度较低。另一种生产方法是从废菌丝体中提取麦角固醇，利用微生物发酵过程中产生的副产物麦角固醇这一反应机理；由于废菌丝体中原料成分复杂、来源不一，麦角固醇的提取率极低，因而提取工艺复杂、提取成本高、产品纯度低、质量不稳定，很难工业化；因此目前绝大多数生产方法都是采用前者，后者虽然理论上也可进行，但是实际生产中因其提取工艺复杂，成本高昂，提取率很低，质量不稳定，因而受到很大限制，实际价值不大；另外，提取过程中要使用有毒有害的有机溶剂，一方面对工人健康造成潜在的危害，另一方面也对环境存在较大污染。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，通过对麦角固醇的生产方法进行研究，发现通过改进具体的提取溶剂、提取工艺和参数，即使利用废菌丝体进行提取，也能够实现生产成本低、提取率高、纯度高、质量稳定、易于工业化生产等优点。从而利用发酵柠檬酸的废菌丝体提取麦角固醇的新方法解决了上述问题，在避免使用高毒有机溶剂的前提下成功实现了提取率和纯度的提高以及成本的降低。

本发明的从废菌丝体中提取麦角固醇的生产方法包括以下几个步骤：

（1）将发酵柠檬酸的废菌丝体用自来水洗至接近中性后，加入稀碱溶液进行皂化处理，皂化完全后过滤，水洗菌丝体至滤液基本无色；

（2）将皂化水洗后的菌丝体投到皂化罐，加入有机溶剂（正丁醇），充分混匀后加热进行热提取，浓缩滤液得到麦角固醇粗品；

（3）将麦角固醇粗品溶解在乙醇溶液中进行重结晶，后过滤真空干燥得到纯品麦角固醇。

优选地，步骤（1）中所述皂化步骤中，采用的稀碱溶液是NaOH溶液；NaOH溶液浓度优选为0.5wt%-20wt%，最适宜浓度为2wt%-5wt%。

所述皂化反应所用的NaOH溶液的量与菌丝体的体积比为1：1-4：1。所述皂化反应所用的NaOH溶液的质量与菌丝体的质量比为1:1-4:1。

皂化温度则控制在85-95℃最佳。

皂化反应时间控制在2-2.5h为最适宜时间。

优选地，步骤（1）中所述水洗皂化后的菌丝体的pH值在9-10最适宜。

步骤（2）中正丁醇热提取的温度为90-100℃；优选地，最适宜温度在95-97℃，保温时间1.5-2.5h最适宜。

所述正丁醇的用量占溶液体积比的60-80%最适宜。正丁醇提取麦角固醇的次数为3-4次最适宜。

步骤（3）中所述乙醇溶液中，水和乙醇比为体积比为3：1-5：1为最适宜。

本发明的从发酵柠檬酸废菌丝体中提取麦角固醇的方法优选地包括以下步骤：

（1）除杂：将发酵柠檬酸的废菌丝体用体积倍数4-6倍水进行洗涤，使其中的发酵带出的杂质去除，且一定程度上降低菌丝体的酸性，防止降低皂化时的稀碱浓度而导致皂化不完全。

（2）皂化：将洗涤后的菌丝体、2-5wt%的NaOH溶液加入到皂化罐中进行加热、搅拌进行皂化反应，其中菌丝体（含水量75wt%）与碱液的投量比为质量比为1：2，皂化温度选择95-97℃，皂化反应时间为2-2.5h，趁热过滤。

（3）洗涤：将皂化后的菌丝体用水洗涤至pH在9-10，滤液基本呈现无色状态。