專利名稱：一種無患子皂素提取物的發(fā)酵精制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬留族化合物的領(lǐng)域，具體來說涉及ー種含有留族化合物的植物提取物的發(fā)酵精制方法。
背景技術(shù)：
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(tǒng)稱，是由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有機(jī)酸組成的。根據(jù)已知皂苷元的分子結(jié)構(gòu)，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(shù)為晶體，味苦而辛辣，對(duì)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(qiáng)的表面活性剤，即使高度稀釋也能形成皂液。皂苷對(duì)心臟有刺激作用；又是很強(qiáng)的溶血?jiǎng)?。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(yè)中，是難 得天然表面活性剤，目前已研制開發(fā)皂素洗發(fā)香波引、皂素洗浴凈等，洗滌效果均優(yōu)于同類產(chǎn)品。由于皂素的生物活性，在醫(yī)藥方面也有很大的應(yīng)用，可以作為抗腫瘤，調(diào)節(jié)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(dá)20余米,樹皮灰褐色或黑褐色，主要分布于我國(guó)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(jiān)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(zhì)品之洗滌；木材質(zhì)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(zhì)為三萜皂苷類和倍半萜糖苷類、脂肪油和蛋白質(zhì)。能有有效去除污垢、良好的清潔能力，并且在ー些文獻(xiàn)中報(bào)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(hù)膚品中作為天然活性物質(zhì)的主要成份。乳酸(Lactic acid)又名α -羥基丙酸，其分子式為C3H6O3,結(jié)構(gòu)式CH3CH0HC00H，其相對(duì)分子量為90. 08，是ー種在動(dòng)物、植物和微生物中廣泛存在的有機(jī)酸。乳酸在分子結(jié)構(gòu)上有一個(gè)不對(duì)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(jù)純度乳酸分為エ業(yè)、食品及藥典等級(jí)，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(jié)晶，純品乳酸的熔點(diǎn)為122°C，沸點(diǎn)為168°C。乳酸是天然存在于皮膚中，因此而被廣泛用作護(hù)膚品保濕劑和滋潤(rùn)劑。乳酸是頭發(fā)中所固有的，可使頭發(fā)充滿光澤，因此常被用作護(hù)發(fā)品中的PH調(diào)節(jié)劑。乳酸作為pH調(diào)節(jié)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(zhì)，需要進(jìn)ー步分離精制，在進(jìn)行真空蒸發(fā)濃縮處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫，導(dǎo)致操作単元難以連續(xù)進(jìn)行；水提液直接作用液體洗滌劑或農(nóng)藥增效劑時(shí)，又由于水提液中含有豐富的糖類物質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定性差；水提液直接噴霧干燥制備成干粉所需能耗高，同時(shí)干粉中產(chǎn)品雜質(zhì)含量高。雖然無患子果皮中的皂素的用途已為人知，但對(duì)其精制以獲得使用效果優(yōu)良的液體產(chǎn)品的方法仍是本領(lǐng)域的空白。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)無患子水提液中含有較高濃度的纖維ニ糖和甘露糖，本發(fā)明提出一種以無患子水提液為底物，通過酶解糖化發(fā)酵，將水提液中的糖類物質(zhì)和少量蛋白轉(zhuǎn)化為可用于日化產(chǎn)品使用的乳酸，從而得到無患子皂素和乳酸的復(fù)配產(chǎn)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(shù)路線。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種無患子皂素提取物的精制方法。
本發(fā)明的另ー目的是提出用所述方法發(fā)酵得到的產(chǎn)物。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為一種無患子皂素提取物的發(fā)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(fā)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(chǎn)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(zhì)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(jìn)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(jìn)行酶解糖化，酶解糖化的時(shí)間為80-1OOh，溫度為30-50°C。其中，所述乳酸菌接種發(fā)酵是在pH值6. 8-7. 5條件下，接種乳酸菌質(zhì)量為酶解糖化產(chǎn)物質(zhì)量的O. 4-0. 6%。其中，乳酸菌接種發(fā)酵時(shí)加入無機(jī)鹽培養(yǎng)基或酵母膏培養(yǎng)基，所述無機(jī)鹽培養(yǎng)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(yǎng)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(fā)酵的溫度為40_48°C，發(fā)酵時(shí)間為140_160h。發(fā)酵時(shí)加入碳酸鈣，使發(fā)酵液最終PH值控制在5. 5-7. 0，可以取得更好的發(fā)酵效果。其中，還包括乳酸菌接種發(fā)酵后固液分離的步驟，取分離后的液體產(chǎn)物。本發(fā)明所述的發(fā)酵方法得到的發(fā)酵產(chǎn)物。本發(fā)明的有益效果在于I)根據(jù)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(diǎn)，提出將無患子果皮提取物經(jīng)過酶解糖化發(fā)酵，將其中的糖類物質(zhì)和少量蛋白轉(zhuǎn)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(fù)配產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)無患子果實(shí)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(chǎn)品中，作為護(hù)膚洗滌用品，此復(fù)配產(chǎn)品較単獨(dú)生產(chǎn)單一物質(zhì)エ藝簡(jiǎn)化，產(chǎn)品得率高。3)用無患子水提皂素溶液發(fā)酵生產(chǎn)乳酸與傳統(tǒng)的發(fā)酵生產(chǎn)乳酸生產(chǎn)エ藝相比，具有反應(yīng)條件溫和、副反應(yīng)小、原料利用率高等特點(diǎn)，并且一歩反應(yīng)可以同時(shí)制備得到皂素和乳酸兩類產(chǎn)品。4)該精制エ藝省去了蒸發(fā)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(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，純度高，可用于制備液體洗滌劑或其他液體產(chǎn)品。6)將無患子水提液中的糖、蛋白等干擾雜質(zhì)直接轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品中的有效組分，集產(chǎn)品精制與發(fā)酵反應(yīng)一體，エ藝獨(dú)創(chuàng)。


圖I為無患子皂素水提液乳酸發(fā)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(cè)圖。
·
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(cè)圖。圖4為無患子皂素水提液發(fā)酵后高效液相色譜圖糖柱(Aminex HPX-87P)檢測(cè)圖。圖5為無患子皂素水提液發(fā)酵后高效液相色譜酸柱(Aminex HPX-87H)檢測(cè)圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)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(shù)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(shí)施例I將風(fēng)干的無患子果皮(水分含量< 12%)去雜除鐵，鐵質(zhì)為收集過程中可能混入的，其對(duì)粉碎設(shè)備有不良影響。用電動(dòng)粉碎機(jī)粉碎果皮，粉碎為Imm及以下的碎片，加入其質(zhì)量的5倍的水，在60°C，150轉(zhuǎn)的恒溫?fù)u床中振蕩提取皂素，4h。將提取液置于在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)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(diào)節(jié)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(yǎng)箱中進(jìn)行糖化96h。30%Na0H溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為7. O。將溶液分成4份，編號(hào)1，2，3，4。向I號(hào)組中加入酵母膏培養(yǎng)基，不接入乳酸菌，不加CaCO3 ;向2號(hào)組中不加培養(yǎng)基，加乳酸菌；向3號(hào)組中加無機(jī)鹽培養(yǎng)基，CaCO3和O. 5%乳酸菌，向4號(hào)組中加入酵母膏培養(yǎng)基，O. 5%乳酸菌和CaCO3，將4個(gè)樣品組放入42°C，130rpm的全溫震蕩培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵144h。培養(yǎng)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(tái)里加入。用高效液相色譜檢測(cè)發(fā)酵液中糖濃度及乳酸濃度。I號(hào)組的乳酸轉(zhuǎn)化率為16. 09%，最終發(fā)酵液pH值為7. 91 ；2號(hào)組的乳酸轉(zhuǎn)化率為69. 92%，最終發(fā)酵液pH值為6. 88 ；3號(hào)組的乳酸轉(zhuǎn)化率為76. 66%，最終發(fā)酵液pH值為6. 54 ；4號(hào)組的乳酸轉(zhuǎn)化率為88. 42%，最終發(fā)酵液pH值為6. 02 ;發(fā)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(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵的時(shí)候不接入乳酸菌或不加培養(yǎng)基，均能達(dá)到一定的發(fā)酵效果。但接入乳酸菌、加酵母膏培養(yǎng)基和碳酸鈣，可以達(dá)到更好的發(fā)酵效果。酶解產(chǎn)生的總糖的一半由液相色譜測(cè)定結(jié)果確定。實(shí)施例2 按照?qǐng)DI的流程，將風(fēng)干的無患子果皮去雜除鉄，電動(dòng)粉碎機(jī)粉碎果皮，粉碎為Imm及以下的碎片，加入其質(zhì)量的7倍的水，在50°C，150轉(zhuǎn)的恒溫?fù)u床中振蕩提取皂素，5h。將提取液置于在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)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(cè)水提液中糖濃度(圖2)。用10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)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(yǎng)箱中進(jìn)行糖化96h。用高效液相色譜檢測(cè)酶解糖化液中糖濃度(圖3)。30%Na0H溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為7. O。向酶解液中加入滅菌后的酵母膏培養(yǎng)基(以發(fā)酵液體積計(jì)，MgSO4 · 7H20 O. 5g/L，KH2PO3 O. 5g/L,NaCl O. lg/L，酵母膏 5g/L)，CaCO3 和 O. 5%(質(zhì)量比)乳酸菌，在 42°C，130rpm的全溫震蕩培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵144h。用高效液相色譜檢測(cè)發(fā)酵液中糖濃度(圖4)及乳酸濃 度(圖5)。乳酸轉(zhuǎn)化率73. 41%，最終發(fā)酵液pH值為5. 8 ;發(fā)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(jī)分離發(fā)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(fù)合溶液。實(shí)施例3 將風(fēng)干的無患子果皮去雜除鉄，電動(dòng)粉碎機(jī)粉碎果皮，過20目篩，加入其質(zhì)量的6倍的水，在70°C，150rpm的恒溫?fù)u床中振蕩提取皂素，2h。將提取液置于在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)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(diào)節(jié)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(yǎng)箱中進(jìn)行糖化80h。30%Na0H溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為7. 5。向酶解液中加入滅菌后的酵母膏培養(yǎng)基(以發(fā)酵液體積計(jì)，MgSO4 · 7H20 O. 4g/L，KH2PO3O. 4g/L，NaC10. 09g/L，酵母膏5g/L)，乳酸菌0. 4% (質(zhì)量比)和CaCO3，在48°C，130rpm的全溫震蕩培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵140h。用高效液相色譜來檢測(cè)發(fā)酵液中葡萄糖濃度及乳酸濃度。乳酸轉(zhuǎn)化率79. 59%，最終發(fā)酵液pH值為6. 81 ;發(fā)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(jī)分離發(fā)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(fù)合溶液。實(shí)施例4 將風(fēng)干的無患子果皮去雜除鉄，電動(dòng)粉碎機(jī)粉碎果皮，過20目篩，加入其質(zhì)量的6倍的水，在50°C，150rpm的恒溫?fù)u床中振蕩提取皂素，5h。將提取液置于在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)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(diào)節(jié)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(yǎng)箱中進(jìn)行糖化100h。30%Na0H溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為7. 5。向酶解液中加入滅菌后的酵母膏培養(yǎng)基(以發(fā)酵液體積計(jì)，MgSO4 · 7H20 0. 6g/L，KH2PO3O. 6g/L，NaClO. llg/L，酵母膏5g/L)，乳酸菌0. 6% (質(zhì)量比)和CaCO3，在40°C，130rpm的全溫震蕩培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵160h。用高效液相色譜來檢測(cè)發(fā)酵液中葡萄糖濃度及乳酸濃度。乳酸轉(zhuǎn)化率79. 59%，最終發(fā)酵液pH值為6. 83 ;發(fā)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(jī)分離發(fā)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(fù)合溶液。以上所公開或要求的實(shí)施例在不超過現(xiàn)有公開的實(shí)驗(yàn)手段的范圍內(nèi)可以制出或?qū)嵤?。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式所描述的所有的產(chǎn)物和/或方法，明白地指那些不違反本發(fā)明的概念、范圍和精神的可以用于該產(chǎn)物和/或?qū)嶒?yàn)方法以及接下來的步驟。對(duì)所述的エ藝中技術(shù)手段的所有的改動(dòng)和改進(jìn)，均屬于本發(fā)明權(quán)利要求定義的概念、范圍和精神。權(quán)利要求
1.一種無患子皂素提取物的發(fā)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(fā)酵。
2.如權(quán)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(chǎn)物。
3.如權(quán)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(zhì)量5-7倍的水，浸提2-5h。
4.如權(quán)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(jìn)行酶解糖化。
5.如權(quán)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(jìn)行酶解糖化，酶解糖化的時(shí)間為80-100h，溫度為30-50°C。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌接種發(fā)酵是在PH值6.8-7. 5條件下，接種乳酸菌的質(zhì)量為酶解糖化產(chǎn)物質(zhì)量的O. 4-0. 6%。
7.如權(quán)利要求I或6所述的方法，其特征在于，在乳酸菌接種發(fā)酵時(shí)加入無機(jī)鹽培養(yǎng)基或酵母膏培養(yǎng)基，所述無機(jī)鹽培養(yǎng)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(yǎng)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(quán)利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌接種發(fā)酵的溫度為40-48 °C，發(fā)酵時(shí)間為 140-160h。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括乳酸菌接種發(fā)酵后固液分離的步驟，取分離后的液體產(chǎn)物。
10.權(quán)利要求1-9任一所述的方法得到的發(fā)酵精制產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無患子皂素提取物的發(fā)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(fā)酵。本發(fā)明還提供一種無患子皂素提取物的發(fā)酵精制產(chǎn)物。本發(fā)明根據(jù)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(diǎn)，提出將無患子果皮提取物經(jīng)過酶解糖化發(fā)酵，將其中的糖類物質(zhì)和少量蛋白轉(zhuǎn)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(fù)配產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)無患子果實(shí)的高值化利用。本發(fā)明的方法將無患子水提液中的糖、蛋白等干擾雜質(zhì)直接轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品中的有效組分，制得的無患子精制液體產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，純度高，可用于制備液體洗滌劑或其他液體產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C07H1/08GK102719491SQ201210211918
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者卜令習(xí), 唐勇, 孫達(dá)峰, 張衛(wèi)明, 朱莉偉, 蔣建新, 趙丹青 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)