固体发酵基质中竹红菌素的微波辅助提取

1、固体发酵基质中竹红菌素的微波辅助提取浙江农业ActaAgricuhuraeZhejiangensis,2011,23(3):604606http:/www.Onyxb.en吴芳,李加友.固体发酵基质中竹红菌素的微波辅助提取J.浙江农业,2011,23(3):604606.固体发酵基质中竹红菌素的微波辅助提取吴芳,李加友(嘉兴学院生物与化学工程学院,浙江嘉兴314001;义乌市出入境检验检疫局,浙江义乌322000)摘要:竹红菌素在医药,食品和化工领域有着广泛的应用,高效经济的制备方法是其产业化的基础.试验采用单因子比较的方法考察微波辅助方法对固体发酵基质中竹红菌素提取效率的影响.结果表明,当无

2、水乙醇和竹黄菌的料液比为1:75,反应温度50%,提取时问7rain,微波功率600W时提取效果最佳,竹红菌素的提取率达到0.I%.微波辅助方法能显着提高固体发酵基质中竹红菌素的提取得率.关键词:竹红菌素;微波;产量;竹黄中圈分类号:O625.469文献标志码:A文章编号:10041524(2011)03060403Extractionofhypocrellinfromthesolidfermentationsubstratewithmicrowave-assistingWUFang.LIJiayou(CollegeofBiologicalandChemicalEngineerirtg,Jia

3、xingUniversity,Jiaxing314001,China;YiwuEntryExitInspectionandQuarantineBureau,Yiwu322000,China)Abstract:Hypocrellinhaswideapplicationprospectsinthefieldsofmedicine,foodandchemicalindustry.Thepreparationmethodofeconomicalandefficientisthebasisofitsindustrialization.Singlefactortestmethodwasemployedin

4、thestudyforextractionofhypocrellinfromthesolidfermentationsubstratebymicrowaveassisting.Theresuitsshowedthattheabsoluteethylalcoholwastheappropriatesolvent,andtheproductivityofhypocrellinwasupto0.1%intheoptimizedconditionofreactiontemperature5Oqc,extractiontime7min,microwavepower600W,ratiobetweensol

5、ventandsubstrate1.75.Microwavewasaremarkableandeconomicalmeanintheextractionofhypocrellinfromsolidfermentationsubstrate.Keywords:hypocrellin;microwave;productivity;Shiraiabambusicola竹红菌素是多种茈醌类化合物的混合物,具有抗炎,镇痛,抗菌,抗肿瘤等的作用,可以止咳,去疤,去痛舒筋,祛风利湿,治疗多种皮肤顽症和抑制爱滋病毒等,也可作为色素应用于食品行业-6,竹红菌素还是一种新型的光电转换材料和光活化农药.竹红菌素主要

6、来源于野生竹收稿日期:20101109基金项目:义乌市科技局(2010303)作者简介:吴芳(1987一),女,浙江金华人,学士,助理工程师,从事生物分析与检测研究.E-mail:gongwufang163.con;Tel:0579-8l579O43通讯作者,李加友,Email:lijiayou;Tel:057383646246黄菌(Shiraiabambusicola)和竹红菌(Hypocrellabambusae),资源少,产量低.本实验室利用分离得到的竹黄菌无性型菌株,通过人工培养的方法,可以进行竹红菌素规模化生产.从野生竹黄菌和竹红菌中提取竹红菌素的常用方法为乙醇,丙酮等溶剂浸提,提取

7、时间较长,杂质较多,后续分离纯化困难.而根据物质的损耗因数差异和微波加热的选择性,对天然活性产物进行微波辅助提取,效率显着增加.因此,本文采用微波辅助提取人工固体发酵基质中的竹红菌素,初步考察了不同提取条件下竹红菌素收率的变化,为后续竹红菌素规模化制备奠定基础.吴芳,等.固体发酵基质中竹红菌素的微波辅助提取1材料与方法1.1供试菌株及试剂竹黄菌(Shiraiabambusicola)无性型菌株,本实验室保藏.KHPO,MgSO?7H:0,葡萄糖,琼脂,无水乙醇,丙酮,氯仿,乙酸乙酯,乙醚,均为分析纯.1.2培养基1.2.1种子培养基种子培养基(%):土豆汁20(以鲜土豆块重量计,煮汁备用),葡

8、萄糖2,KHPO0.2,MgSO?7H,00.05,pH自然;固体培养基另加琼脂固体发酵培养固体培养基(%):玉米粉68.9,麦麸30,葡萄糖1,KHPO0.2,MgSO?7H00.05,加水拌料至含水量为65%,装入培养皿中,121灭菌60min,冷却后接人液体种子,28恒温培养240h.1.3竹红菌素微波提取方法将固体发酵得到的菌体80C下烘干至恒重,碾成粉末以备用.固体发酵基质中竹红菌素的微波辅助提取出发工艺条件为:料液比为1:25,微波功率为600W,提取时间10min,温度为40;在各工艺参数的优化实验中,只改变待测参数,其他条件不变,通过考察竹红菌素的提取得率来比较不

9、同条件对固体发酵基质中竹红菌素提取的影响.提取得率(%)=提取液中竹红菌素量(g)/原料用量(g)100%2结果与分析2.1标准曲线的测定以竹红菌素标准品,用无水乙醇溶解后分别配制为2,4,6,8,10,12,14,16mg?L不同浓度的标准溶液.在420500rim波段测定标准品的吸光度,考察其最大吸收波长(图1).由图1可知竹红菌素液在465nm处有最大吸收值,因此进一步对在465nm下的样品浓度和吸光度进行相关性分析(图2),并得到回归方程Y=21.5x一0.02(其中为吸光度,Y为竹红菌素浓度,方程相关系数为0.9992).420440460480500波长,nm图1竹红菌素吸收波长的

10、测定Fig.1Detectionofthemaximumabsorptionwavelengthofhypocrellin,-J口)E鹾椭橱2.2竹红菌素的微波辅助提取2.2.1提取溶剂的选择在相同的提取条件下,分别用乙酸乙酯,乙醚,丙酮,无水乙醇,氯仿作为竹红菌素的提取溶剂,不同溶剂对竹红菌素的提取得率的影响如图3所示,其中丙酮的提取得率为0.018%,而无水乙醇为0.017%.考虑到生产应用时的安全性,选择无水乙醇作为固体基质中竹红菌素的提取溶剂.2.2.2料液比对竹红菌素提取的影响在固体基质的溶剂提取中,溶剂用量是影响提取得率的重要因子.当竹黄菌固体发酵基质和无水乙醇的料液比为1:10,

11、1:25,1:50,1:75和1:100时,竹红菌素的提取得率分别为0.004%,0.017%,0.033%,0.046%和0.041%.在料液比为1:25时提取液中竹红菌素浓度最高,但在料液比为1:75时竹红菌素的提取得率最高.由8765432100000000O巡求8642O8642浙江农业第23卷第3期(2011年5月)0.0180.0150.012褂篓0.009鞘O.OO8O,OO30.000乙酸乙酯乙醚丙酮无水乙醇氯仿溶剂图3不同溶剂对竹红菌素提取的影响Fig.3Effectofdifferentsolventsontheextractionofhypocrellin于无水乙醇可以回

12、收并重复使用,因此选用料液比1:75作为竹红菌素提取时的较优工艺参数.2.2.3温度对竹红菌素提取的影响提取温度在4050之间变化时,对提取得率有着较为显着的影响.随着提取温度的升高,竹红菌素的提取得率有所增加,50时达到最高.而后随着温度的上升,竹红菌素的得率反而有所下降,可能是由于竹红菌素在较长时间的高温提取过程中被破坏.2.2.4时间对竹红菌素提取的影响分别考察了提取时间为3,5,7,9,20min时竹红菌素的提取得率,结果表明,在提取时间较短时,竹红菌素量随时间增加而显着增加,反应时间达到7rain时,竹红菌素的提取得率达到0.017%;进一步增加反应时间,竹红菌素的提取得率没有明显提

13、高.2.2.5微波功率对竹红菌素提取的影响微波作用的效果在于物质的能量转换,因此,微波功率对竹红菌素提取有较为重要的影响.分别考察了不同微波功率条件下(400,500,600,700和800W)时竹红菌素的提取得率.结果表明,微波功率为600W时竹红菌素提取得率最高,达0.018%.2.2.6优化后的微波辅助提取效果测定利用优化后的微波辅助提取条件,即以无水乙醇为溶剂,料液比为1:75,提取温度为50%,提取时间7min,微波功率600W时,竹红菌素的产量达到1O.5mg?L,提取得率为0.10%.3结论与讨论采用微波辅助提取固体发酵基质中的竹红菌素的结果表明,当无水乙醇和竹黄菌的料液比为1:

14、75,反应温度5Occ,提取时间7rain,微波功率600W时提取效果最佳.微波辅助方法已广泛应用天然产物提取,微波能够透射到生物组织内部使偶极分子极性侧链以极高的频率振荡,引起分子的电磁振荡等作用,产生热效应,所以微波作用时物质受热均匀,热效率高.但是微波会对氢键,疏水键和分子键产生作用,使其重新分配,从而改变分子构象与活性,产生非热效应,因此微波对物质结构具有一定的破坏作用.这与本试验的结果一致.参考文献:】肖仔君,陈惠音,杨汝德.竹红菌素fJ.中国食品添加剂,2003,(4):7476.2邓丹,张灏.竹黄的研究进展及应用J.食品科技,2001,(5):3637.3HudersonJB,I

15、mperialV,HauglandRP,eta1.Antivirusae?tivitesofphotoactivePerylenequin0ne8J,PhdtochemistryandPhotobiology,1997,65(2):352354.4MillerG,BrownK,BallangrudAM,eta1.Precliniealassess?menttohypocrellinBandhypocrellinBderivativesassensiti?-zersforphotodymietheralyofcancer:progressupda(jPhotochemistryandPhotobiology,1997,65(4):714722.5JHirayamaJ,tkenbuchiK,AbeH,eta1.PhotoinactivationofvirusinfectivitybyhyperellinAJ.PhotochemistryandPho-bwlogy,1997,65(5):697700.6万象义,陈远腾.一种新的光化学药物一竹红菌甲素J.科学通报,1980,7(4):4