一種蟲草多糖綠色提取新工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種蟲草多糖的綠色提取新工藝，具體的說是一種雙膜法提取蟲草多糖的方法，該方法是將蟲草發酵液采用特定的條件通過微濾膜和超濾膜處理分離得到蟲草多糖。本發明改變了傳統蟲草多糖“水提醇沉”的提取方式，提高了蟲草多糖的純化效果，降低了生產中乙醇用量，增加了經濟效益；同時，該方法可以減少濾液廢水的排放，顯著增加了社會效益。
【專利說明】一種蟲草多糖綠色提取新工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于微生物【技術領域】，具體涉及一種提取真菌胞外多糖的方法，更確切地說是一種基于膜技術提取蟲草多糖的新方法。
【背景技術】
[0002]蟲草多糖是由甘露糖、蟲草素、腺苷、半乳糖、阿拉伯糖、木糖精、葡萄糖、巖藻糖組成的多聚糖，是運用現代生物工程技術從蟲草發酵濾液中提取精制的具有生理活性的蛋白多糖物質，是冬蟲夏草的主要有效成分。實驗證明，蟲草多糖可提高人體免疫功能，升高白細胞，臨床已用于治療惡性腫瘤。另外冬蟲夏草還用于治肺結核、氣短喘咳、陽痿、夢遺、自汗盜汗、腰膝酸痛，同時有降血糖的作用。
[0003]傳統的蟲草多糖生產是將分離后的蟲草發酵濾液濃縮到一定倍數后進行多次酒精醇沉，去除其中的單糖，提高多糖含量。但是在醇沉過程中由于單糖往往伴隨著多糖同時被醇沉下來，單糖去除率較低，因此需要多次醇沉，耗費酒精和人工較多，生產成本較高；同時，傳統的熱濃縮方式，耗用大量的蒸汽，對生產成本和產品質量有較大影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決上述蟲草多糖分離純化方法的不足，從而設計了一種基于膜技術來分離純化蟲草多糖的綠色新工藝，該工藝既提高了蟲草多糖的純化效果，增加了經濟效益；又減少了廢水的排放，增加了社會效益。
[0005]為了實現上述目的，本發明主要按照下述步驟進行:
[0006]一種雙膜法提取蟲草多糖的方法，該方法包括下述步驟:
[0007]I)將蟲草發酵液通過微濾膜，得到微濾透析液和菌絲體，收集微濾透析液；其中，微濾膜的孔徑在0.05~I μ m，操作溫度為10~70°C，工作壓力:進壓為2~8bar，出壓為O ~5bar ；
[0008]2)將步驟I)中的微濾透析液通過超濾膜，得到超濾透析液和濃縮液，收集濃縮液；其中，超濾選擇截留分子量為800~1000Da的超濾膜，操作溫度為38~50°C，工作壓力:進壓為I~8bar,出壓為0.5~3bar ；
[0009]3)將步驟2)中超濾濃縮液在低溫條件下濃縮得到濃縮漿；濃縮漿再進一步低溫真空烘干至干燥物水分含量為3~8%，即得。所得干燥物即為蟲草多糖。
[0010]優選將步驟2)中超濾濃縮液在40~80°C條件下濃縮到固形物含量為30~70%得到濃縮漿；再將所得的濃縮漿在60~75°C，真空度-0.0SMpa以上的條件下進行烘干，烘干至干燥物水分含量為3~8%。
[0011]優選微濾采用孔徑為0.05~0.5μm的微濾膜,最優選微濾采用孔徑為0.05 μ m的微濾膜，微濾采用50~60°C的操作溫度,進壓為2~4bar,出壓為I~2bar。優選超濾采用截留分子量為900~1000Da的超濾膜，超濾采用40~45°C的操作溫度，進壓為6~8bar,出壓為I~3bar。[0012]本發明微濾所用膜為陶瓷膜或有機膜。超濾所用膜材料可選用PAN、PVDF、PC、PES、PP、PE復合膜中的一種。
[0013]蟲草發酵液提取的蟲草多糖因其是生物活性產品，對溫度較為敏感，若溫度超過60°C，每升高5°C，蟲草多糖指標下降10%。在不超過60°C范圍內，分別選取了 20、30、40、50、600C 5個溫度進行膜分離的操作，結果發現，在這5個溫度操作所得到的蟲草多糖其理化指標相差不大，但是不同溫度下膜通量及維持該溫度所產生的能耗大不相同，低溫下膜通量較小，而且維持低溫所需冷卻水較大，溫度升高，膜通量增加，操作過程不需要冷卻水或需要極少的冷卻水。綜上，優選膜過濾溫度范圍40~60°C，其中優選微濾膜50~60°C，超濾膜 40 ~45°C。
[0014]本發明采用蟲草發酵液通過微濾膜，得到發酵液的微濾透析液和菌絲體，菌絲體可直接低溫干燥粉碎制成發酵蟲草菌粉；微濾透析液通過超濾膜，得到超濾透析液和濃縮液，超濾透析液可作為發酵配料水；經雙膜處理后可顯著降低生產成本。
[0015]與現有技術比較本發明生產方法為蟲草多糖分離提取提供了一種新的方法，該方法具有以下幾個突出的優點:[0016]1、微濾除菌絲體提高菌絲體得率，操作過程中無機械力破壞，極大程度保存了菌絲體內腺苷、甘露醇成分，配套成本低，無須板框、離心機等裝置；
[0017]2、超濾I旲的過濾精度聞，單糖去除率聞，提聞蟲草多糖廣品質量；同時，超濾透析液中含有單糖，可作為發酵配料用水，減少了污水處理量；
[0018]3、用超濾膜進行預濃縮，實現冷濃縮，減少蒸汽用量，降低生產成本；
[0019]4、本發明生產過程無酒精消耗，極大的降低了生產成本和工時消耗，同時，本發明實現清潔自動化生產，極大改善了工作環境。
[0020]5、近年來膜技術在國內外不斷得到廣泛的推廣，膜成本也在不斷下降，將膜分離純化技術應用到蟲草多糖的提取過程中將產生顯著的經濟效益。應用膜技術不僅能提高產品質量，還能減少廢水的排放，保護環境，實現自動化控制和清潔生產，降低生產成本，還能改善工人的工作環境，提高工作效率。
[0021]6、采用本發明方法得到的多糖得率高達3.84g/L，多糖含量22.41%，單糖2.14%。多糖測定方法苯酚-硫酸法，單糖測定方法DNS法測定。與傳統水提法相比，蟲草多糖的提取率提高了至少1.0個百分點，多糖含量提高了 10個百分點以上，單糖含量降低了至少3個百分點，且提取時間縮短3倍以上，成本大幅度降低；提取全過程避免了高溫加熱，從而減少了高溫對多糖的破壞；所用儀器設備操作方便，自動化程度較高，便于大規模生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為雙膜法提取蟲草多糖的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0023]以下通過具體實施例進一步說明本發明。但實施例的具體細節僅用于解釋本發明，不應理解為對本發明總的技術方案的限定。
[0024]實施例1
[0025]本發明蟲草多糖提取方法按下述步驟進行:[0026]1、蟲草發酵液來源:由中國農業微生物菌種保藏管理中心提供并鑒定，Cordyceps，保藏編號ACCC51700。將菌株轉接到斜面培養基26~28°C常規培養30h左右，得活化的蟲草菌株；將活化好的蟲草菌株接種于種子培養基，其中種子培養基組成為蔗糖8%,酵母粉4%，蛋白胨3%，磷酸二氫鉀0.4%，硫酸鎂0.09%,消泡劑0.1%，用水配制，pH值自然，26~28°C振蕩培養30h左右得蟲草一級種子液；將一級種子液接入二級種子培養基，其中二級種子培養基組成為蔗糖8%，酵母粉2%，蛋白胨2%，磷酸二氫鉀0.4%，硫酸鎂0.09%,消泡劑0.1%，用水配制，pH值自然，26~28°C培養25h左右，接種量1%，通氣1: 0.4~
0.8vvm ;將二級種子培養基接入發酵培養基，其中發酵培養基組成為蔗糖6%，酵母粉5%，蛋白胨1.5%，磷酸二氫鉀0.4%，硫酸鎂0.09%，消泡劑0.1%，用水配制，pH值自然，26~28°C培養25-30h，接種量3%，通氣I: 0.3~0.5vvm，發酵結束即為蟲草發酵液。
[0027]2、微濾過濾:將上述蟲草發酵液7500Kg (發酵液固形物含量為3.7%)通過微濾過濾，得到蟲草的微濾透析液6370Kg和1130Kg的濕菌絲體(含水量為76%)，透析液的透光率為83%，濕菌絲體可直接低溫干燥粉碎制得發酵蟲草菌粉。微濾過濾所用的膜材料是孔徑為50nm的陶瓷膜，具體工藝條件是:操作溫度為50~60°C，進壓為3.0bar,出壓為1.0bar,壓力差為2.0bar。
[0028]3、超濾過濾:將步驟I所得的微濾透析液6370Kg通過超濾過濾得超濾透析液5640Kg和730Kg超濾濃縮液，透析液的透光率為95 %，5640Kg透析液可作為發酵配料用水。超濾所用的膜材料是截留分子量為1000Da的PVDF的超濾膜，工藝條件是:操作溫度為40°C,進壓為7bar,出壓為2bar,壓力差為5bar。
[0029]4、低溫濃縮:將步驟2超濾所得的超濾濃縮液730Kg在真空度為0.09MPa，濃縮溫度為60°C下繼續將蟲草濃縮液 濃縮至固形物含量57%的蟲草多糖濃縮漿49.5Kg。
[0030]5、低溫真空干燥:將步驟3得到的49.5kg蟲草多糖濃縮漿進入真空干燥箱進行烘干，得到29.2kg蟲草多糖粗品(水分含量4.2%)。具體工藝條件是:干燥溫度75~85°C，真空度為-0.085Mpa，干燥時間40h。該工藝條件下得到蟲草多糖含量22.41%，單糖含量
2.14%。
[0031]實施例2
[0032]本發明蟲草多糖提取方法，按下述步驟進行:
[0033]1、微濾過濾:將實施例1中的蟲草發酵液7500Kg (發酵液固形物含量為3.7%)通過微濾過濾，得到蟲草的微濾透析液6372Kg和1128Kg的濕菌絲體(含水量為76.1%)，透析液的透光率為84%，濕菌絲體可直接低溫干燥粉碎制得發酵蟲草菌粉。微濾過濾所用的膜材料是孔徑為IOOnm的陶瓷膜，具體工藝條件是:操作溫度為50~60°C，進壓2.0bar,出壓
1.0bar,壓力差為 1.0bar0
[0034]2、超濾過濾:將步驟I所得的微濾透析液6372Kg通過超濾過濾得超濾透析液5655Kg和717Kg超濾濃縮液，透析液的透光率為96%，5655Kg透析液可作為發酵配料用水。超濾所用的膜材料是截留分子量為SOODa的PAN的超濾膜，工藝條件是:操作溫度為42°C，進壓為6.5bar,出壓為2.0bar,壓力差為4.5bar。
[0035]3、低溫濃縮:將步驟2超濾所得的超濾濃縮液717Kg在真空度為0.09MPa,濃縮溫度為60°C下繼續將蟲草多糖濃縮至固形物含量58%的蟲草多糖濃縮漿51.8Kg。
[0036]4、低溫真空干燥:將步驟3得到的18kg蟲草多糖濃縮漿進入真空干燥箱進行烘干，得到29.7kg蟲草多糖粗品(水分含量3%)。具體工藝條件是:干燥溫度75~85°C，真空度為-0.085Mpa,干燥時間40h。該工藝條件下得到蟲草多糖含量22.35%，單糖含量2.85%。
[0037]實施例3
[0038]本發明蟲草多糖提取方法，按下述步驟進行:
[0039]1、微濾過濾:將蟲草發酵后的7500Kg發酵液(發酵液固形物含量為3.7%)通過微濾過濾，得到蟲草的微濾透析液6374Kg和1126Kg的濕菌絲體(含水量為77%)，透析液的透光率為80%，濕菌絲體可直接低溫干燥粉碎制得發酵蟲草菌粉。微濾過濾所用的膜材料是孔徑為500nm的陶瓷膜，具體工藝條件是:操作溫度為50~60°C，進壓2.3bar，出壓0.9bar,壓力差為 1.4bar。
[0040]2、超濾過濾:將步驟I所得的微濾透析液6374Kg通過超濾過濾得超濾透析液565 IKg和723Kg超濾濃縮液，透析液的透光率為94 %，565 IKg透析液可作為發酵配料用水。超濾所用的膜材料是截留分子量為900Da的PP的超濾膜，工藝條件是:操作溫度為45°C，進壓為6.0bar,出壓為1.8bar,壓力差為4.2bar。
[0041]3、低溫濃縮:將步驟2超濾所得的超濾濃縮液723Kg在真空度為0.09MPa,濃縮溫度為60°C下繼續將蟲草多糖濃縮至固形物含量56%的蟲草多糖濃縮漿50.5Kg。
[0042]4、低溫真空干燥:將步驟3得到的50.5kg蟲草多糖濃縮漿進入真空干燥箱進行烘干，得到29.1kg蟲草多糖粗品(水分含量3.3%)。具體工藝條件是:干燥溫度75~85°C，真空度為-0.085Mpa，干燥時間38h。該工藝條件下得到蟲草多糖含量22.05%，單糖含量2.97%。
【權利要求】
1.一種雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是該方法包括下述步驟: 1)將蟲草發酵液通過微濾膜，得到微濾透析液和菌絲體，收集微濾透析液；其中，微濾膜的孔徑在0.05~I μ m，操作溫度為10~70°C，工作壓力:進壓為2~8bar，出壓為O~5bar ； 2)將步驟I)中的微濾透析液通過超濾膜，得到超濾透析液和濃縮液，收集濃縮液；其中，超濾選擇截留分子量為800~1000Da的超濾膜，操作溫度為38~50°C，工作壓力:進壓為I~8bar,出壓為0.5~3bar ； 3)將步驟2)中超濾濃縮液在低溫條件下濃縮得到濃縮漿；濃縮漿再進一步低溫真空烘干至干燥物水分含量為3~8%，即得。
2.根據權利要求1所述的雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟I)中采用的微濾膜的孔徑為0.05~0.5 μ m。
3.根據權利要求1所述的雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟I)中微濾采用的操作溫度為50~60°C，工作壓力:進壓為2~4bar，出壓為I~2bar。
4.根據權利要求1所述的雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟2)中超濾膜選擇截留分子量為900~1000Da的超濾膜。
5.根據權利要求1所述的雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟2)中超濾膜過濾米用的操作溫度為40~45°C,工作壓力:進壓為6~8bar,出壓為I~3bar。
6.根據權利要求1所述的雙膜`法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟I)中微濾所用膜為陶瓷膜或有機膜。
7.根據權利要求1所述的雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟2)中超濾所用膜材料選用PAN、PVDF, PC、PES, PP、PE復合膜中的一種。
8.根據權利要求1所述的雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟3)中將步驟2)中超濾濃縮液在40~80°C條件下濃縮到固形物含量為30~70%得到濃縮漿。
9.根據權利要求1所述的雙膜法提取蟲草多糖的方法，其特征是所述步驟3)中所得的濃縮漿在60~85°C，真空度-0.0SMpa以上的條件下進行烘干，烘干至干燥物水分含量為3~8%,即得。
【文檔編號】C08B37/00GK103509131SQ201310441790
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】王文風, 徐玲, 袁兵兵 申請人:江蘇神華藥業有限公司