專利名稱：一種無患子皂素提取物的發酵精制方法
技術領域：
本發明屬留族化合物的領域，具體來說涉及ー種含有留族化合物的植物提取物的發酵精制方法。
背景技術：
天然皂素，又稱天然皂苷，能形成水溶液或膠體溶液井能形成肥皂狀泡沫的植物糖苷統稱，是由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有機酸組成的。根據已知皂苷元的分子結構，可以將皂苷分為兩大類，ー類為留體皂苷，另ー類為三萜皂苷。皂苷多為白色或乳白色無定形粉末，少數為晶體，味苦而辛辣，對黏膜有刺激性。皂苷一般可溶于水、甲醇和稀こ醇，易溶于熱水、熱甲醇及熱こ醇，不溶于こ醚、氯仿及苯。皂苷是很強的表面活性剤，即使高度稀釋也能形成皂液。皂苷對心臟有刺激作用；又是很強的溶血劑。常存在于毛地黃、綿棗兒和一些豆科作物中。由于皂素含有大量的三萜類皂甙，具有較高的起泡性，在日化行業中，是難 得天然表面活性剤，目前已研制開發皂素洗發香波引、皂素洗浴凈等，洗滌效果均優于同類產品。由于皂素的生物活性，在醫藥方面也有很大的應用，可以作為抗腫瘤，調節免疫力，心腦血管疾病的藥物。無患子(Sapindus mukurossi Gaertn.)又名木患子、油患子、苦患樹、黃目樹等，屬無患子科(Sapindaceae),為落葉大喬木，高可達20余米,樹皮灰褐色或黑褐色，主要分布于我國東部、南部至西南部。日本、朝鮮、中南半島和印度等地也常栽培。種子球形，黒色，堅硬。根和果入藥，具有清熱解毒、化痰止咳的功能；果皮中含有皂苷，可代替肥皂作洗滌之用，尤宜于絲質品之洗滌；木材質軟，邊材黃白色，心材黃褐色，可做箱板和木梳等。無患子果殼中含有約20%無患子皂素，已有研究表明，此種皂素是ー種天然非離子表面活性剤，具有良好的起泡性能，其表面活性物質為三萜皂苷類和倍半萜糖苷類、脂肪油和蛋白質。能有有效去除污垢、良好的清潔能力，并且在ー些文獻中報道無患子皂素具有抗菌、增白、祛斑、祛痘、防止皮膚病的藥用功能，可以在各種護膚品中作為天然活性物質的主要成份。乳酸(Lactic acid)又名α -羥基丙酸，其分子式為C3H6O3,結構式CH3CH0HC00H，其相對分子量為90. 08，是ー種在動物、植物和微生物中廣泛存在的有機酸。乳酸在分子結構上有一個不對稱的C原子而具有旋光性，可按旋光性劃分為左旋(D-)、右旋(L-)和消旋(DL-)。乳酸通常呈粘性液體狀，顔色為無色或淺黃色，具有酸味及略微的脂肪酸臭味。根據純度乳酸分為エ業、食品及藥典等級，其純度分別為50 90%、80%以上及85、0%。真空條件(67 133Pa)下多次分餾可獲得白色乳酸結晶，純品乳酸的熔點為122°C，沸點為168°C。乳酸是天然存在于皮膚中，因此而被廣泛用作護膚品保濕劑和滋潤劑。乳酸是頭發中所固有的，可使頭發充滿光澤，因此常被用作護發品中的PH調節劑。乳酸作為pH調節劑和保濕齊U，可被用于浴洗用品中。無患子水提液中含有豐富的皂素和糖類物質，需要進ー步分離精制，在進行真空蒸發濃縮處理時會產生大量的泡沫，導致操作単元難以連續進行；水提液直接作用液體洗滌劑或農藥增效劑時，又由于水提液中含有豐富的糖類物質，導致產品穩定性差；水提液直接噴霧干燥制備成干粉所需能耗高，同時干粉中產品雜質含量高。雖然無患子果皮中的皂素的用途已為人知，但對其精制以獲得使用效果優良的液體產品的方法仍是本領域的空白。
發明內容
根據無患子水提液中含有較高濃度的纖維ニ糖和甘露糖，本發明提出一種以無患子水提液為底物，通過酶解糖化發酵，將水提液中的糖類物質和少量蛋白轉化為可用于日化產品使用的乳酸，從而得到無患子皂素和乳酸的復配產物，為制備無患子液體洗滌劑或其他液體廣品提供可行聞效的技術路線。針對現有技術的不足，本發明的目的是提出一種無患子皂素提取物的精制方法。
本發明的另ー目的是提出用所述方法發酵得到的產物。實現上述目的的技術方案為一種無患子皂素提取物的發酵方法，包括步驟將無患子提取物酶解糖化，然后用乳酸菌接種發酵。其中，所述無患子提取物，是將無患子果皮粉碎后，用水浸提所得產物。其中，所述粉碎是把無患子果皮粉碎至Imm以下,所述用水浸提是在50_70°C溫度下，加入無患子果皮質量5-7倍的水，浸提2-5h。其中，所述酶解糖化是向無患子提取物中加入纖維ニ糖酶、甘露聚糖酶和果膠酶中的ー種或ー種以上進行酶解糖化。其中，所述酶解糖化是向pH值為4. 6-5. O的無患子提取物中加入用量為8-12IU的纖維ニ糖酶、15-25IU的甘露聚糖酶或3-4IU的果膠酶中的ー種或ー種以上進行酶解糖化，酶解糖化的時間為80-1OOh，溫度為30-50°C。其中，所述乳酸菌接種發酵是在pH值6. 8-7. 5條件下，接種乳酸菌質量為酶解糖化產物質量的O. 4-0. 6%。其中，乳酸菌接種發酵時加入無機鹽培養基或酵母膏培養基，所述無機鹽培養基組成為=MgSO4 ·7Η20 O. 4-0. 6g/L, KH2PO3O. 4-0. 6g/L, NaCl O. 09-0. llg/L ;所述酵母膏培養基組成為=MgSO4 · 7H20 O. 4-0. 6g/L, KH2PO3O. 4-0. 6g/L, NaCl O. 09-0. llg/L，酵母膏 5g/L。其中，所述乳酸菌接種發酵的溫度為40_48°C，發酵時間為140_160h。發酵時加入碳酸鈣，使發酵液最終PH值控制在5. 5-7. 0，可以取得更好的發酵效果。其中，還包括乳酸菌接種發酵后固液分離的步驟，取分離后的液體產物。本發明所述的發酵方法得到的發酵產物。本發明的有益效果在于I)根據無患子果皮提取物中含有較高濃度纖維ニ糖和甘露糖的特點，提出將無患子果皮提取物經過酶解糖化發酵，將其中的糖類物質和少量蛋白轉化成乳酸，從而充分利用無患子果皮，獲得無患子皂素和乳酸的復配產物，實現無患子果實的高值化利用。2)由于無患子皂素和乳酸均可以作為抑菌劑，而且均可以添加到日化產品中，作為護膚洗滌用品，此復配產品較単獨生產單一物質エ藝簡化，產品得率高。3)用無患子水提皂素溶液發酵生產乳酸與傳統的發酵生產乳酸生產エ藝相比，具有反應條件溫和、副反應小、原料利用率高等特點，并且一歩反應可以同時制備得到皂素和乳酸兩類產品。4)該精制エ藝省去了蒸發或干燥単元，能量消耗大大降低。5)無患子皂素精制水提液中不含糖類物質，產品質量穩定，純度高，可用于制備液體洗滌劑或其他液體產品。6)將無患子水提液中的糖、蛋白等干擾雜質直接轉化為最終產品中的有效組分，集產品精制與發酵反應一體，エ藝獨創。
圖I為無患子皂素水提液乳酸發酵精制エ藝路線圖。圖2為無患子皂素水提液原料的高效液相色譜圖糖柱(Aminex HPX-87P)檢測圖。
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圖3為無患子皂素水提液酶解糖化液的高效液相色譜圖糖柱(Aminex HPX-87P)檢測圖。圖4為無患子皂素水提液發酵后高效液相色譜圖糖柱(Aminex HPX-87P)檢測圖。圖5為無患子皂素水提液發酵后高效液相色譜酸柱(Aminex HPX-87H)檢測圖。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例中加入的乳酸菌為嗜熱乳桿菌，購自哈爾濱美華生物技術股份有限公司。纖維ニ糖酶購自諾維信公司。甘露聚糖酶購自諾維信公司。果膠酶購自Sigma公司。實施例I將風干的無患子果皮(水分含量< 12%)去雜除鐵，鐵質為收集過程中可能混入的，其對粉碎設備有不良影響。用電動粉碎機粉碎果皮，粉碎為Imm及以下的碎片，加入其質量的5倍的水，在60°C，150轉的恒溫搖床中振蕩提取皂素，4h。將提取液置于在轉速為3000rpm的離心機中，離心15min，收集上層清液，即為無患子水提液。用10%的NaOH溶液，滴加1-2滴調節溶液pH值為4. 8。向溶液加入IOIU纖維ニ糖酶，45°C，180rpm的全溫震蕩培養箱中進行糖化96h。30%Na0H溶液調節溶液pH值為7. O。將溶液分成4份，編號1，2，3，4。向I號組中加入酵母膏培養基，不接入乳酸菌，不加CaCO3 ;向2號組中不加培養基，加乳酸菌；向3號組中加無機鹽培養基，CaCO3和O. 5%乳酸菌，向4號組中加入酵母膏培養基，O. 5%乳酸菌和CaCO3，將4個樣品組放入42°C，130rpm的全溫震蕩培養箱中進行發酵144h。培養基加入之前先滅菌滅菌條件為121°C，0. IMP的條件下，滅菌15min，冷卻后在超凈工作臺里加入。用高效液相色譜檢測發酵液中糖濃度及乳酸濃度。I號組的乳酸轉化率為16. 09%，最終發酵液pH值為7. 91 ；2號組的乳酸轉化率為69. 92%，最終發酵液pH值為6. 88 ；3號組的乳酸轉化率為76. 66%，最終發酵液pH值為6. 54 ；4號組的乳酸轉化率為88. 42%，最終發酵液pH值為6. 02 ;發酵液中葡萄糖濃度Og/L，甘露糖濃度Og/L，無單糖剩余。1-4號實驗結果表明，發酵的時候不接入乳酸菌或不加培養基，均能達到一定的發酵效果。但接入乳酸菌、加酵母膏培養基和碳酸鈣，可以達到更好的發酵效果。酶解產生的總糖的一半由液相色譜測定結果確定。實施例2 按照圖I的流程，將風干的無患子果皮去雜除鉄，電動粉碎機粉碎果皮，粉碎為Imm及以下的碎片，加入其質量的7倍的水，在50°C，150轉的恒溫搖床中振蕩提取皂素，5h。將提取液置于在轉速為3000rpm的離心機中，離心15min,收集上層清液，即為無患子水提液。用高效液相色譜檢測水提液中糖濃度(圖2)。用10%的NaOH溶液調節溶液pH值為
4.7。向溶液加入IOIU纖維ニ糖酶和20IU甘露聚糖酶，45°C，180rpm的全溫震蕩培養箱中進行糖化96h。用高效液相色譜檢測酶解糖化液中糖濃度(圖3)。30%Na0H溶液調節溶液pH值為7. O。向酶解液中加入滅菌后的酵母膏培養基(以發酵液體積計，MgSO4 · 7H20 O. 5g/L，KH2PO3 O. 5g/L,NaCl O. lg/L，酵母膏 5g/L)，CaCO3 和 O. 5%(質量比)乳酸菌，在 42°C，130rpm的全溫震蕩培養箱中進行發酵144h。用高效液相色譜檢測發酵液中糖濃度(圖4)及乳酸濃 度(圖5)。乳酸轉化率73. 41%，最終發酵液pH值為5. 8 ;發酵液中葡萄糖濃度Og/L，甘露糖濃度Og/L,無單糖剩余。采用4000rpm的離心機分離發酵所得懸浮液中固液兩相，液相即為無患子皂素與乳酸的復合溶液。實施例3 將風干的無患子果皮去雜除鉄，電動粉碎機粉碎果皮，過20目篩，加入其質量的6倍的水，在70°C，150rpm的恒溫搖床中振蕩提取皂素，2h。將提取液置于在轉速為3000rpm的離心機中，離心15min，收集上層清液，即為無患子皂素的水提液。用10%的NaOH溶液調節溶液PH值為4. 8。向溶液加入IOIU纖維ニ糖酶、20IU甘露聚糖酶和O. 2mg/ml果膠酶，500C，180rpm的全溫震蕩培養箱中進行糖化80h。30%Na0H溶液調節溶液pH值為7. 5。向酶解液中加入滅菌后的酵母膏培養基(以發酵液體積計，MgSO4 · 7H20 O. 4g/L，KH2PO3O. 4g/L，NaC10. 09g/L，酵母膏5g/L)，乳酸菌0. 4% (質量比)和CaCO3，在48°C，130rpm的全溫震蕩培養箱中進行發酵140h。用高效液相色譜來檢測發酵液中葡萄糖濃度及乳酸濃度。乳酸轉化率79. 59%，最終發酵液pH值為6. 81 ;發酵液中葡萄糖濃度Og/L，甘露糖濃度Og/L，無單糖剩余。采用4000rpm的離心機分離發酵所得懸浮液的固液兩相，液相即為無患子皂素與乳酸的復合溶液。實施例4 將風干的無患子果皮去雜除鉄，電動粉碎機粉碎果皮，過20目篩，加入其質量的6倍的水，在50°C，150rpm的恒溫搖床中振蕩提取皂素，5h。將提取液置于在轉速為3000rpm的離心機中，離心15min，收集上層清液，即為無患子皂素的水提液。用NaOH溶液調節溶液PH值為5.0。向溶液加入8IU纖維ニ糖酶、15IU甘露聚糖酶和O. 2mg/ml果膠酶，50°C，180rpm的全溫震蕩培養箱中進行糖化100h。30%Na0H溶液調節溶液pH值為7. 5。向酶解液中加入滅菌后的酵母膏培養基(以發酵液體積計，MgSO4 · 7H20 0. 6g/L，KH2PO3O. 6g/L，NaClO. llg/L，酵母膏5g/L)，乳酸菌0. 6% (質量比)和CaCO3，在40°C，130rpm的全溫震蕩培養箱中進行發酵160h。用高效液相色譜來檢測發酵液中葡萄糖濃度及乳酸濃度。乳酸轉化率79. 59%，最終發酵液pH值為6. 83 ;發酵液中葡萄糖濃度0g/L，甘露糖濃度0g/L，無單糖剩余。采用4000rpm的離心機分離發酵所得懸浮液的固液兩相，液相即為無患子皂素與乳酸的復合溶液。以上所公開或要求的實施例在不超過現有公開的實驗手段的范圍內可以制出或實施。本發明優選的實施方式所描述的所有的產物和/或方法，明白地指那些不違反本發明的概念、范圍和精神的可以用于該產物和/或實驗方法以及接下來的步驟。對所述的エ藝中技術手段的所有的改動和改進，均屬于本發明權利要求定義的概念、范圍和精神。權利要求
1.一種無患子皂素提取物的發酵精制方法，包括步驟將無患子提取物酶解糖化，然后用乳酸菌接種發酵。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述無患子提取物，是將無患子果皮粉碎后，用水浸提而得的產物。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述粉碎是把無患子果皮粉碎至Imm以下，所述用水浸提是在50-70°C溫度下，加入無患子果皮質量5-7倍的水，浸提2-5h。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述酶解糖化是向無患子提取物中加入纖維ニ糖酶、甘露聚糖酶和果膠酶中的ー種或ー種以上進行酶解糖化。
5.如權利要求I或4所述的方法，其特征在于，所述酶解糖化是向pH值為4.6-5. O的無患子提取物中加入用量為8-12IU的纖維ニ糖酶、15-25IU的甘露聚糖酶或3-4IU的果膠酶中的ー種或ー種以上進行酶解糖化，酶解糖化的時間為80-100h，溫度為30-50°C。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌接種發酵是在PH值6.8-7. 5條件下，接種乳酸菌的質量為酶解糖化產物質量的O. 4-0. 6%。
7.如權利要求I或6所述的方法，其特征在于，在乳酸菌接種發酵時加入無機鹽培養基或酵母膏培養基，所述無機鹽培養基組成為=MgSO4 · 7H20 O. 4-0. 6g/L，KH2PO3 O. 4-0. 6g/L，NaCl O. 09-0. llg/L ;所述酵母膏培養基組成為=MgSO4 · 7H20 O. 4-0. 6g/L，KH2PO3O. 4-0. 6g/L, NaCl O. 09-0. llg/L，酵母膏 5g/L。
8.如權利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌接種發酵的溫度為40-48 °C，發酵時間為 140-160h。
9.如權利要求I所述的方法，其特征在于，還包括乳酸菌接種發酵后固液分離的步驟，取分離后的液體產物。
10.權利要求1-9任一所述的方法得到的發酵精制產物。
全文摘要
本發明提供一種無患子皂素提取物的發酵精制方法，包括步驟將無患子提取物酶解糖化，然后用乳酸菌接種發酵。本發明還提供一種無患子皂素提取物的發酵精制產物。本發明根據無患子果皮提取物中含有較高濃度纖維二糖和甘露糖的特點，提出將無患子果皮提取物經過酶解糖化發酵，將其中的糖類物質和少量蛋白轉化成乳酸，從而充分利用無患子果皮，獲得無患子皂素和乳酸的復配產物，實現無患子果實的高值化利用。本發明的方法將無患子水提液中的糖、蛋白等干擾雜質直接轉化為最終產品中的有效組分，制得的無患子精制液體產品質量穩定，純度高，可用于制備液體洗滌劑或其他液體產品。
文檔編號C07H1/08GK102719491SQ201210211918
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優先權日2012年6月21日
發明者卜令習, 唐勇, 孫達峰, 張衛明, 朱莉偉, 蔣建新, 趙丹青 申請人:北京林業大學