CN1724685A

CN1724685A - 生物酶阶梯催化提取薯蓣皂苷元的方法

Info

Publication number: CN1724685A
Application number: CN 200510014456
Authority: CN
Inventors: 张裕卿; 王东青
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2006-01-25

Abstract

本发明公开了一种利用生物酶阶梯催化提取薯蓣皂苷元的方法，属于由薯蓣属植物提取薯蓣皂苷元的技术。该方法包括：将粉碎的盾叶薯蓣或穿龙薯蓣加入到生物反应器中，在一定温度条件下再依次加入淀粉酶、糖化酶和果胶酶；或者依次加入苦杏仁酶、粗橙皮苷酶和糖化酶；或者依次加入复合纤维素酶、戊聚糖复合酶和糖化酶处理一定的时间，进行阶梯酶催化反应；然后加入一定浓度的酸溶液进行酸水解；采用碱式盐水溶液洗涤至中性；采用非极性溶剂回流浸取一定的时间；最后蒸发浓缩，结晶得到产品。本发明的优点在于，薯蓣皂苷元的提取率达到95％以上，生物酶阶梯催化生产周期可缩短为现有方法的十分之一，能耗低，生产成本低。

Description

生物酶阶梯催化提取薯蓣皂苷元的方法

技术领域

本发明涉及一种利用生物酶阶梯催化提取薯蓣皂苷元的方法。属于由薯蓣属植物提取薯蓣皂苷元的技术。

背景技术

薯蓣皂苷元是制备甾体激素类药物的起始原料，由它经裂解、氧化的产物再经消除反应后生成的醋酸孕甾双烯醇酮产物是制备甾体激素类药物和甾体口服避孕药的重要的医药中间体，因此薯蓣皂苷元被医药界称为是“药用黄金”。

我国植物工作者于1957年开始进行薯蓣资源的调查研究和开发利用，1958年开始就建立了以薯蓣皂苷元为主要原料的甾体激素药物工业，80年代后期开始大量生产薯蓣皂苷元。目前，国内有众多厂家生产甾体激素类药物和甾体口服避孕药，由于甾体类药物消耗量巨大，作为原料的薯蓣皂苷元的需求量也日益增加。近年来，由于过度采挖，重采收，轻保护，使薯蓣资源破坏十分严重；同时因为野生薯蓣采挖周期的缩短，使资源恢复期延长，不仅使质量降低，而且也使种质退化严重。因此加强对薯蓣资源的人工栽培和薯蓣皂苷元成分的最大限度的提取分离技术的研究是摆在各国科学工作者面前的重要课题。

我国用于生产薯蓣皂苷元的植物中以盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis Wight)和穿龙薯蓣(Dioscorea nipponica Makino)品质最好。在盾叶薯蓣和穿龙薯蓣的根茎中薯蓣皂苷元的含量分别大约是2.5％和1.5％。传统的提取薯蓣皂苷元的方法——直接酸水解法是采用直接酸水解后再用有机溶剂萃取的方法。该法由于水解的不彻底性，只能提取出薯蓣植物中50％的皂苷元成分，且具有能耗高、综合利用性差、污染严重等问题，最终导致薯蓣皂苷元的生产成本提高，经济效益很难进一步提高。有人研究了分离法提取薯蓣皂苷元，该法从理论上讲是比较完美的，但在分离薯蓣淀粉的过程中大量的泡沫使得分离不易进行，水溶性皂苷容易流失，致使薯蓣皂苷元的收率不高。国内外不少厂家采用预发酵法提取薯蓣皂苷元，就是在酸水解之前先进行自然发酵。但是该法也仅能提取出薯蓣中60％左右的薯蓣皂苷元，并且由于由于发酵条件的不确定性，导致收率不稳定。国内外工作者在预发酵的启发下，研究了单一的外加生物酶制剂(例如，纤维素酶、淀粉酶等)对薯蓣皂苷元提取收率的影响。研究表明，生物酶的加入能促使薯蓣植物中的薯蓣皂苷向薯蓣皂苷元的转化，从而在提取时可以提高薯蓣皂苷元的收率。但是由于薯蓣中组成成分和皂苷结构的复杂性，使用单一的外加酶制剂针对性不强，限制了皂苷元收率的进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用生物酶阶梯催化提取薯蓣植物中的薯蓣皂苷元的方法，以该方法从薯蓣中提取薯蓣皂苷元的提取率可达95％以上，且生产成本低。

本发明是通过下述技术方案加以实现的。一种生物酶阶梯催化提取薯蓣植物中的薯蓣皂苷元的方法，其特征在于包括以下过程，以盾叶薯蓣、穿龙薯蓣为原料，粉碎成20～50目加入到生物反应器中，按照原料质量克数与酶液的毫升体积比为1000∶1～1000∶3，依次地在60～80℃加入活性为20000μ/g的淀粉酶处理1～3h，在60～70℃加入活性为100000μ/g的糖化酶处理1～3h，及在50～60℃加入活性为15000μ/g的果胶酶处理1～3h；或者依次地在70～80℃加入活性为10000μ/g的苦杏仁酶处理1～3h，60～70℃加入活性为5000μ/g的粗橙皮苷酶和活性为100000μ/g的糖化酶处理1～3h；或者依次地在40～50℃加入活性为15000μ/g的复合纤维素酶处理1～3h，50～60℃加入活性为2500μ/g的戊聚糖复合酶处理1～3h，60～70℃加入活性为100000μ/g的糖化酶处理1～3h；然后按照1g原料加浓度为1～5mol/L的酸溶液2～6mL的酸溶液，并于18～30℃进行酸水解1～6h；采用2～5％的碱式盐水溶液洗涤至中性；采用非极性溶剂并按水解产物质量与非极性溶剂体积的比值为1∶15～60的溶剂量回流浸取4～10h；最后蒸发浓缩，结晶得到产品。

上述的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸的水溶液。

上述的碱式盐水溶液为碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸氢钠或磷酸氢钾的水溶液。

上述的非极性溶剂为正己烷、石油醚、汽油、丁烷、正戊烷或环己烷。

本发明的优点在于生物酶阶梯催化作用可使植物中薯蓣皂苷最大限度的转化为薯蓣皂苷元，从而使薯蓣皂苷元的提取率达到95％以上，并且生物酶阶梯催化的生产周期可缩短为现有方法的十分之一，能耗低，生产成本低。

具体实施方式

实施例一：将50g盾叶薯蓣粉碎成40～50目置于生物反应器中，加定量的水在温度60～80℃下加入0.05ml活性为20000μ/g的淀粉酶处理1h；调节温度为60～70℃后加入0.05ml活性为100000μ/g的糖化酶处理2h；调节料液温度50～60℃后加入0.05ml活性为15000μ/g的果胶酶处理2h；过滤后置于定量的3mol/L的盐酸中，并于25℃进行酸水解5h；水解后的盾叶薯蓣粉体再用3％的碳酸钠水溶液洗涤至中性，而后于50～60℃干燥；将干燥后的水解物用300mL的石油醚在提取罐中回流6h，然后用减压蒸发器回收石油醚并将产物结晶，最后在80～100℃真空干燥箱中干燥得薯蓣皂苷元1.25g，提取率可达95％。产品经红外光谱测定，结果与文献相吻合(IR(KBr)：v cm^～1 1235，1044，975，912，895，862)；熔点为201℃；元素分析结果为C：77.94％，H：10.15％与计算值(78.21％和10.21％)一致。

实施例二：将100g穿地龙粉碎成20～30目置于生物反应器中，加定量的水在温度70～80℃下加入0.10ml活性为10000μ/g的苦杏仁酶处理2h；调节温度为60～70℃后加入0.10ml活性为5000μ/g的粗橙皮苷酶处理2h；调节温度为60～70℃后加入0.10ml活性为100000μ/g的糖化酶处理2h；过滤后置于400mL的3mol/L的硫酸中，并于30℃进行酸水解5h；然后用3％的磷酸氢钠水溶液将水解物洗涤至中性，而后于50～60℃干燥；将干燥后的穿地龙粉体用800mL的环己烷和正戊烷复合溶剂(体积配比为1∶1)在提取罐中回流6h，然后用减压蒸发器浓缩提取液并将产物结晶，最后在80～100℃真空干燥箱中干燥后得薯蓣皂苷元1.35g，提取率可达96％。产品经红外光谱测定，结果与文献相吻合(IR(KBr)：vcm^～1 1232，1046，980，921，896，859)；熔点为203℃；元素分析结果为C：78.15％，H：10.12％与计算值(78.21％和10.21％)一致。

实施例三：将50g盾叶薯蓣粉碎成20～30目置于生物反应器中，加定量的水在温度40～50℃下加入0.05ml活性为15000μ/g的复合纤维素酶处理2h；维持温度为50～60℃后加入0.05ml活性为2500μ/g的戊聚糖复合酶处理2h；调节温度为60～70℃后加入0.05ml活性为100000μ/g的糖化酶处理2h；过滤后置于300mL的3mol/L的硝酸中，并于25℃进行酸水解5h；然后用3％的磷酸钠水溶液将盾叶薯蓣粉体洗涤至中性，而后于50～60℃干燥；将干燥后的水解物用400mL的120汽油在提取罐中回流8h，然后用减压蒸发器回收汽油并将产物结晶，最后在80～100℃真空干燥箱中干燥得薯蓣皂苷元1.30g，提取率可达97％。产品经红外光谱测定，结果与文献相吻合(IR(KBr)：v cm^～1 1240，1045，975，917.899，863)；熔点为204℃；元素分析结果为C：79％，H：10.01％与计算值(78.21％和10.21％)一致。

Claims

1.一种生物酶阶梯催化提取薯蓣皂苷元的方法，其特征在于包括以下过程，以盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis Wight)和穿龙薯蓣(Dioscorea nipponica Makino)为原料，粉碎成20～50目加入到生物反应器中，按照原料质量克数与酶液的毫升体积比为1000∶1～1000∶3，依次地在60～80℃加入活性为20000μ/g的淀粉酶处理1～3h，在60～70℃加入活性为100000μ/g的糖化酶处理1～3h，及在50～60℃加入活性为15000μ/g的果胶酶处理1～3h；或者依次地在70～80℃加入活性为10000μ/g的苦杏仁酶处理1～3h，60～70℃加入活性为5000μ/g的粗橙皮苷酶和活性为100000μ/g的糖化酶处理1～3h；或者依次地在40～50℃加入活性为15000μ/g的复合纤维素酶处理1～3h，50～60℃加入活性为2500μ/g的戊聚糖复合酶处理1～3h，60～70℃加入活性为100000μ/g的糖化酶处理1～3h；然后按照1g原料加浓度为1～5mol/L的酸溶液2～6mL的酸溶液，并于18～30℃进行酸水解1～6h；采用2～5％的碱式盐水溶液洗涤至中性；采用非极性溶剂并按水解产物质量与非极性溶剂体积的比值为1∶15～60的溶剂量回流浸取4～10h；最后蒸发浓缩，结晶得到产品。

2.按权利要求1所述的生物酶阶梯催化提取薯蓣植物中的薯蓣皂苷元的方法，其特征在于酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸的水溶液。

3.按权利要求1所述的生物酶阶梯催化提取薯蓣植物中的薯蓣皂苷元的方法，其特征在于碱式盐水溶液为碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸氢钠或磷酸氢钾的水溶液。

4.按权利要求1所述的生物酶阶梯催化提取薯蓣植物中的薯蓣皂苷元的方法，其特征在于非极性溶剂为正己烷、石油醚、汽油、丁烷、正戊烷或环己烷。