生物法制备薯蓣皂素的清洁生产工艺
薯蓣皂素是生产甾体激素类药物的重要原料，具有多种生物活性。黄姜是世界上含有薯蓣皂苷最多的物种。黄姜中的薯蓣皂苷脱糖后即得到薯蓣皂素。黄姜生产薯蓣皂素的传统工艺使用浓硫酸或盐酸，酸的大量使用对环境污染严重，并且导致资源利用不充分。本文旨在研发一种清洁制备薯蓣皂素的生产工艺，并同时实现黄姜资源的利用。首先初探微生物法，酶法以及复合法制备薯蓣皂素的不同工艺，成功筛选到一条复配酶法清洁生产工艺。然后对此工艺进行优化，对其机理进行探究，为实现清洁生产工艺的工业化做铺垫。本文主要研究内容及结果如下: 1.以薯蓣皂素得率为依据，对2种微生物（米曲霉/黑曲霉）多种发酵工艺;9种商品酶的11种复配组合工艺;以及商品酶微生物发酵复合工艺的结果进行对比研究，筛选到一条复配酶法制备薯蓣皂素的清洁工艺。 2.对筛选到的复配酶法生产工艺条件进行逐一优化，得到最佳的反应条件为pH值5.0，温度50℃，纤维素酶反应48h后，加入β-葡萄糖苷酶反应36h，此工艺薯蓣皂素产量为31.68mg/g，并联产葡萄糖230mg/g。为更大程度的提高薯蓣皂素产量，在原始工艺上复合酸解法，成功的将薯蓣皂素产量提高到传统酸解方法的128％，并且降低70％酸用量，实现一锅法反应。 3.通过研究复配酶法生产工艺中6种薯蓣皂苷的分布、酶解的转化通路以及酶解前后的黄姜材料的TGA、FTIR表征，对复配酶转化法的机理进行探讨。在整个复配酶法过程中，纤维素酶起到了降解淀粉及转化三种仅含有葡萄糖皂苷的作用。β-葡萄糖苷酶可以作用于6种薯蓣皂苷，将其降解为薯蓣皂素。薯蓣皂苷的分布研究表示，天然薯蓣皂苷中存在着53％的疏水皂苷以及47％的亲水皂苷，而再经过了复配酶酶解之后，水相中无法检测到薯蓣皂苷。复配酶的作用使得薯蓣皂苷的糖链不断缩短，推测其作用使得更多的亲水性薯蓣皂苷转化为疏水性薯蓣皂苷，因此固渣含有更多游离薯蓣皂苷。复合酸解进一步将固渣中未转化的薯蓣皂苷转化为薯蓣皂素，更进一步提高了薯蓣皂素的产量。 目前，微生物转化法生产工艺，基因重组酶转化薯蓣皂苷的实验探索较多，但鲜有商品化酶转化薯蓣皂素的实际生产工艺研究。本文首次完全利用商品化酶将黄姜转化为薯蓣皂素，并实现了传统方法90％得率。同时提出一锅法概念，工艺简单，为酶法制备薯蓣皂素清洁生产工艺的工业化实现提供理论支持和依据。
薯蓣皂素;黄姜;生物转化;复配酶解;清洁生产工艺
北京化工大学
硕士
药学
袁其朋
2015
中文
R284;X383
81
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）