微生物发酵紫松果菊提取菊苣酸的研究

发布时间：2020-03-19 06:52

【摘要】：紫松果菊是菊科松果菊属多年生草本植物,具有增强免疫和抗炎作用。紫松果菊的活性成分主要包括酚酸类、多糖类、烷基酰胺类、不饱和酮类、挥发油、生物碱类和多炔类等,酚酸中的菊苣酸(chicory acid或chioric acid)是最重要的有效成分,具有增强免疫、抗炎和抗氧化等药理作用。因此紫松果菊及其制剂的质量通常以菊苣酸的含量为指标。目前报道的菊苣酸的提取方法主要包括有机溶剂回流提取、超声辅助提取、超声协同萃取及溶剂浸提法等。至今尚未有酶解法、微生物发酵提取菊苣酸的相关报道。因此,本论文主要研究了酶解法、微生物发酵及微生物发酵结合乙醇回流提取对菊苣酸提取得率的影响,为紫松果菊菊苣酸的提取提供新的研究方法和思路。本文的主要研究内容:1、首先确定菊苣酸的高效液相色谱分析方法,为菊苣酸的定性分析及提取得率的测定奠定基础。然后考察了纤维素酶、半纤维素酶以及两种酶联合使用酶解提取紫松果菊菊苣酸的效果,探讨酶用量、酶解温度、酶解时间等条件对菊苣酸提取得率的影响。单因素试验和正交试验结果表明,纤维素酶和半纤维素酶联合使用能显著提高菊苣酸得率。酶解法提取紫松果菊菊苣酸的最适条件为纤维素酶用量2808 U·mL~(-1),半纤维素酶用量900 U·mL~(-1),酶解温度55℃,酶解时间2 h,酶解pH为6.0,在该条件下菊苣酸的得率为47.6%。2、在酶解法基础上,筛选产纤维素酶的细菌并对产酶条件进行优化。实验结果表明,筛选的产纤维素酶菌株Q3,经鉴定为枯草芽孢杆菌。最适产酶条件为CMC浓度为2%,初始pH为6.0,细菌接种量为10%,摇床转速为180 r·min~(-1),培养温度为37℃,培养时间为72 h,分离株Q3产纤维素酶活力为18.667 U·mL~(-1),是产酶条件优化前的2.26倍。细菌生长量与产酶量不存在正相关关系,为细菌发酵紫松果菊提取菊苣酸时起到一定的指导意义。3、通过单因素试验与响应面分析法优化细菌发酵提取菊苣酸的工艺条件。细菌对菊苣酸耐受性强,菊苣酸浓度在200-1600 ug·mL~(-1)时,对细菌的生长不构成抑制作用。微生物发酵提取紫松果菊菊苣酸的最优条件为CMC添加量1.0%,初始pH 7.0,接菌量10%,发酵温度36℃,发酵时间33 h。在该发酵条件下菊苣酸的得率为66.2%。4、微生物发酵结合有机溶剂回流提取条件对紫松果菊菊苣酸提取得率的影响。以紫松果菊菊苣酸的得率为指标,考察有机溶剂种类、有机溶剂浓度、回流温度、回流时间以及回流次数对菊苣酸提取得率的影响。试验结果兼顾经济成本分析,采用20%乙醇水溶液于87℃回流提取,料液比为1∶20。在此基础上,进一步优化提取条件获得最适回流提取时间为2 h、回流提取次数为2次。乙醇回流提取紫松果菊菊苣酸的提取得率为74.9%。微生物发酵结合乙醇回流提取紫松果菊菊苣酸。对第二批紫松果菊原料进行提取菊苣酸,结果显示:微生物发酵紫松果菊提取菊苣酸的提取得率为57.3%,乙醇回流提取紫松果菊菊苣酸的提取得率为63.5%,而微生物发酵结合乙醇回流提取的得率为72.8%。生物学统计分析表明,微生物发酵结合乙醇回流提取比单纯的微生物发酵提取和乙醇回流提取差异极显著(P0.01)或显著(0.01P0.05)。结果表明微生物发酵结合乙醇回流提取是一种可行的紫松果菊菊苣酸提取方法,为菊苣酸的提取开辟了新途径。
【图文】：

紫锥菊

1.1 紫松果菊简介紫锥菊是菊科松果菊属多年生草本植物，原产自美国中西部和东北部以及加拿大南部地区。紫锥菊属包括多个种，被广泛利用的有三种，即紫松果菊（Echinaceapurpurea）、狭叶紫锥菊（Echinacea angustifolia）和白色紫锥菊（Echinacea pallia）[1-4]，其中紫松果菊的应用最广泛。紫松果菊一般高为 1.5-5 英尺，叶片宽且长，紫红色花，花瓣自然下垂，黄色花粉，叶脉有呈棕色的锥形中心；狭叶紫锥菊主要产自美洲中部地区，，叶子窄而小，植株较矮小，只能长到 2 英尺左右，粉红色或红色的花，花粉同样为黄色，花瓣短而宽，一般不会下垂；淡白色紫锥菊也被称之为灰松果菊，主要产自美洲中西部地区，高度仅 1-3 英尺，叶片同样窄而小，自然下垂，花粉呈淡黄白色。植物的各个部分均可作为药物使用[5-8]。20 世纪 90 年代，我国在肖培根院士的倡导下开始引种紫松果菊，并开始对其化学成分及药理作用进行研究[9-11]。

菊苣酸,结构式

用价值已引起了国内众多制药企业与天然药有日益普及的趋势。2004 年，山东齐鲁动物松果菊的 2 个动物用抗病毒制剂——紫锥败（紫锥菊可溶性粉）。大量临床试验证明，紫吸道综合征以及鸡的传染性法氏囊炎、传染有较好的疗效。紫松果菊及其制剂被农业部批准为我国目前证书的获得，标志着我国新型绿色兽药研制业禁用之后的空白，为我国新兽药的研究与质和功效 1R,3R-双咖啡酰基酒石酸，分子量大小约为量丰富，分别为 1.2%~3.1%和 0.6%~2.1%，而式为 C22H18O12，结构式如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R284.2;TQ920.6

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