CN103966105B - 一种转化人参皂苷Rg3生产Rh2的米曲霉、生产方法及应用 - Google Patents
一种转化人参皂苷Rg3生产Rh2的米曲霉、生产方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种转化人参皂苷Rg3生产Rh2的米曲霉、生产方法及应用,所述米曲霉保藏名称为米曲霉(Aspergillusoryzae)AS.mq01,保藏单位:中国典型培养物保藏中心,保藏地址:湖北省武汉市武昌珞珈山武汉大学,保藏号:CCTCC NO:M2013430,保藏日期:2013年9月17日。本发明筛选得到的米曲霉代谢产物中含有能强烈水解人参皂苷Rg3的人参皂苷糖苷酶,在24小时内转化人参皂苷Rg3形成Rh2的转化率最高可达56.6%,而且,转化形成的Rh2不会进一步分解转化。
Description
技术领域
本发明涉及一种转化人参皂苷Rg3生产Rh2的米曲霉,同时还涉及该米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法及应用,属于中药技术领域。
背景技术
人参(Panax ginseng G.A.Meyer)是我国珍贵的传统中药,应用于中医临床已有两千多年的历史。人参的主要活性成分是人参皂苷(ginsenoside),其中,原人参二醇类皂苷属于达玛烷型四环三萜皂苷,主要包括Rb1、Rc、Rd、Rg3以及Rh2等。其中,人参皂苷Rg3和Rh2均有十分重要的药用价值,相对于人参皂苷Rh2,实际应用中由于Rg3水溶解性较低,一定程度上限制了药效。此外,人参皂苷Rg3的获得也相对容易,而且它的结构仅比人参皂苷Rh2多了一个糖基,因此可通过水解Rg3中多出的糖基获得Rh2。张丹等(高产人参皂甙β-葡萄糖苷酶菌种的筛选,大连轻工业学院学报,2000)从8种菌种中筛选出一株高产人参皂苷葡萄糖苷酶的菌种黑曲霉(Aspergillus niger),由该菌种发酵液中获取的粗酶液可以转化Rg3形成Rh2,转化率高达43%,而且形成的Rh2不会被进一步降解。
发明内容
本发明的目的是提供一种转化人参皂苷Rg3生产Rh2的米曲霉。
本发明的目的还在于提供一种米曲霉在转化人参皂苷Rg3生产Rh2方面的应用。
本发明的目的还在于提供一种米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法。
为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是提供一种转化人参皂苷Rg3生产Rh2的米曲霉,所述米曲霉保藏名称为米曲霉Aspergillus oryzae AS.mq01,保藏单位:中国典型培养物保藏中心,保藏地址:湖北省武汉市武昌珞珈山武汉大学,保藏号:CCTCC NO:M2013430,保藏日期:2013年9月17日。
米曲霉是一种好气性真菌,菌丝有多细胞组成,可产淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、纤维素酶、植酸酶等,是一类产复合酶的菌株,可用于生产各种酶制剂。利用米曲霉活性强大的酶系,降解人参皂苷Rg3分子上的糖基,使其转化为人参皂苷Rh2,可提高人参皂苷的生物利用度。
本发明筛选得到的米曲霉代谢产物中含有能强烈水解人参皂苷Rg3的人参皂苷糖苷酶,在24小时内转化人参皂苷Rg3形成Rh2的转化率最高可达56.6%,而且,转化形成的Rh2不会进一步分解转化。
本发明所采用的技术方案还在于提供一种米曲霉在转化人参皂苷Rg3生产Rh2方面的应用。
本发明所采用的技术方案还在于提供一种米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,包括以下步骤:
(1)菌株的准备:将米曲霉活化并发酵培养;
(2)酶液的制备:将步骤(1)的发酵液过滤,滤液离心,去除菌体沉淀,收集上清液;在上清液中加硫酸铵至60-80%饱和度;4-8℃静置过夜,离心,弃上清液,收集蛋白质沉淀;蛋白质沉淀用0.02mol/L,pH4.5-5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液溶解后装入透析袋,用相同的醋酸-醋酸钠缓冲液透析24-36h;透析后,离心,上清液即为粗酶液;
(3)酶液的转化反应:称取人参皂苷Rg3,用0.02mol/L,pH4.5-5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rg3浓度为0.5~1mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在35-45℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,得到人参皂苷Rh2。
步骤(1)的具体方法如下:将米曲霉接种于PDA斜面培养基,于32-36℃培养36-48h,然后挑取菌株孢子或菌落转入麦芽汁培养基,在28-32℃、150-200rpm条件下发酵培养3天。
所述PDA斜面培养基:马铃薯200g,葡萄糖20g,琼脂15-20g,水定容至1000ml,自然pH。
所述麦芽汁培养基:将干麦芽粉碎,1重量份麦芽加4重量份水,在65℃水浴锅中糖化3-4h,将糖化液用纱布过滤后稀释至5-6波美度,得到麦芽汁培养基。
所述离心条件为:离心温度15-20℃、转速10000-13000rpm、离心时间10-20min。
本发明利用米曲霉代谢产物中的人参皂苷糖苷酶转化人参皂苷Rg3生产Rh2,操作简单,成本低廉,转化周期短,促进了中药人参皂苷现代化和产业化的发展。
具体实施方式
培养基的配制
PDA斜面培养基:马铃薯200g,葡萄糖20g,琼脂15-20g,水定容至1000ml,自然pH。
麦芽汁培养基:将干麦芽粉碎,1重量份麦芽加4重量份水,在65℃水浴锅中糖化3-4h,煮沸后将糖化液用纱布过滤后稀释至5-6波美度,pH值约为6.4,配成麦芽汁培养基。
上述培养基于121℃,0.1MPa,高压灭菌20min,冷却。
实施例1
1、米曲霉的筛选
取某酒厂大曲,用无菌生理盐水依次制备10-2、10-3、10-4、10-5、10-6不同稀释浓度的悬液,分别吸取不同浓度悬液0.2mL滴入添加氯霉素的PDA培养基表面,均匀涂布,将平板倒置放入30℃的恒温培养箱中培养。待长出菌落后,挑取单菌落并进一步纯化。以菌落外观形态为主,配合镜检观察菌体形态,多次分离纯化后获得一系列纯培养的丝状真菌菌株,对菌株编号后分别接入斜面培养基置于冰箱4℃保存备用。
取分离纯化得到的3个菌株命名为DQ-MJ01、DQ-MJ02和DQ-MJ03,分别进行人参皂苷转化实验,结果显示,菌株DQ-MJ03具有较高转化人参皂苷Rg3形成Rh2的能力。
菌株DQ-MJ03菌落形态观察结果显示,其菌落质地疏松,起初为白色、黄色,后变为褐色至淡绿褐色,背面无色;镜检形态结果显示,其分生孢子头放射状,直径约150μm-300μm,分生孢子梗2mm左右,无隔膜,顶囊近球形,分生孢子卵圆形或近球形。
18S rDNA片段扩增及测序:提取其基因组,采用EF3、EF4通用引物进行18S rDNA片段扩增及测序。
EF3:5'-TCCTCTAAATGACCAAGTTTG-3'(如SEQ ID NO.1所示),
EF4:5'-GGAAGGGRTGTATTTATTAG-3'(如SEQ ID NO.2所示),
其中,R代表A或G。
18S rDNA扩增片段测序结果如SEQ ID NO.3所示。
测序结果在GenBank数据库中进行同源性序列比对分析,结果显示DQ-MJ03与米曲霉(Aspergillus oryzae)相关基因片段在序列上具有极高相似值。结合形态观察以及分子鉴定,鉴定DQ-MJ03为米曲霉(Aspergillus oryzae),命名为米曲霉(Aspergillus oryzae)AS.mq01。
实施例2
本实施例的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,包括以下步骤:
(1)菌株的准备:将米曲霉AS.mq01接种于PDA斜面培养基,于36℃培养40h,然后挑取菌株孢子或菌落转入麦芽汁培养基,在28℃、160rpm条件下发酵培养3天;
(2)酶液的制备:将步骤(1)的发酵液过滤,滤液在15℃条件下,10000rpm离心20min,去除菌体沉淀,收集上清液;在上清液加硫酸铵至70%饱和度;4℃静置过夜,在15℃条件下,10000rpm离心20min,弃上清液,收集蛋白质沉淀;蛋白质沉淀用0.02mol/L,pH5.0的醋酸-醋酸钠缓冲液溶解后装入透析袋,用相同的醋酸-醋酸钠缓冲液透析24h;透 析后,在15℃条件下,10000rpm离心20min,上清液即为粗酶液;
(3)酶液的转化反应:称取人参皂苷Rg3,用0.02mol/L,pH5.0的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rg3浓度为1mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在40℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,得到人参皂苷Rh2。
人参皂苷Rh2的分解检测:称取人参皂苷Rh2,用0.02mol/L,pH5.0的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rh2浓度为1mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在40℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,检测Rh2的转化率。
实施例3
本实施例的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,包括以下步骤:
(1)菌株的准备:将米曲霉AS.mq01接种于PDA斜面培养基,于32℃培养48h,然后挑取菌株孢子或菌落转入麦芽汁培养基,在32℃、200rpm条件下发酵培养3天;
(2)酶液的制备:将步骤(1)的发酵液过滤,滤液在20℃条件下,13000rpm离心10min,去除菌体沉淀,收集上清液;在上清液加硫酸铵至60%饱和度;6℃静置过夜,在20℃条件下,13000rpm离心10min,弃上清液,收集蛋白质沉淀;蛋白质沉淀用0.02mol/L,pH4.5的醋酸-醋酸钠缓冲液溶解后装入透析袋,用相同的醋酸-醋酸钠缓冲液透析30h;透析后,在20℃条件下,13000rpm离心10min,上清液即为粗酶液;
(3)酶液的转化反应:称取人参皂苷Rg3,用0.02mol/L,pH4.5的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rg3浓度为0.5mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在35℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,得到人参皂苷Rh2。
人参皂苷Rh2的分解检测:称取人参皂苷Rh2,用0.02mol/L,pH4.5的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rh2浓度为0.5mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在35℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,检测Rh2的转化率。
实施例4
本实施例的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,包括以下步骤:
(1)菌株的准备:将米曲霉AS.mq01接种于PDA斜面培养基,于34℃培养36h,然后挑取菌株孢子或菌落转入麦芽汁培养基,在30℃、150rpm条件下发酵培养3天;
(2)酶液的制备:将步骤(1)的发酵液过滤,滤液在18℃条件下,12000rpm离心15min,去除菌体沉淀,收集上清液;在上清液加硫酸铵至80%饱和度;8℃静置过夜,在18℃条件下,12000rpm离心15min,弃上清液,收集蛋白质沉淀;蛋白质沉淀用0.02mol/L,pH5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液溶解后装入透析袋,用相同的醋酸-醋酸钠缓冲液透析24h;透 析后,在18℃条件下,12000rpm离心15min,上清液即为粗酶液;
(3)酶液的转化反应:称取人参皂苷Rg3,用0.02mol/L,pH5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rg3浓度为0.75mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在45℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,得到人参皂苷Rh2。
人参皂苷Rh2的分解检测:称取人参皂苷Rh2,用0.02mol/L,pH5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rh2浓度为0.75mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在45℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,检测Rh2的转化率。
实验例
酶反应液通过HPLC进行检测分析,HPLC色谱条件:检测器为UV/VIS,检测波长203nm;色谱柱:ODS C18(150mm×4.6mm,5μm);进样量10μl,柱温35℃,流速1ml/min,流动相为乙腈(A)和0.05%磷酸水(B);人参皂苷Rg3检测:0~58min,A:B=39:61;59min~80min,A:B=45:55;人参皂苷Rh2检测:0~45min,A:B=47:53。根据标准曲线测得反应前后各种成分的含量,根据反应底物和产物摩尔比例关系计算人参皂苷转化率,结果如表1所示。
表1米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的转化分析
人参皂苷Rg3转化率(%) | 人参皂苷Rh2的转化率(%) | |
实施例2 | 56.6 | 0 |
实施例3 | 51.7 | 0 |
实施例4 | 53.2 | 0 |
Claims (7)
1.一种转化人参皂苷Rg3生产Rh2的米曲霉,其特征在于,所述米曲霉为米曲霉(Aspergillus oryzae)AS.mq01,保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏号:CCTCC NO:M2013430,保藏日期:2013年9月17日。
2.一种如权利要求1所述的米曲霉在转化人参皂苷Rg3生产Rh2方面的应用。
3.一种如权利要求1所述的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)菌株的准备:将米曲霉活化并发酵培养;
(2)酶液的制备:将步骤(1)的发酵液过滤,滤液离心,去除菌体沉淀,收集上清液;在上清液中加硫酸铵至60-80%饱和度;4-8℃静置过夜,离心,弃上清液,收集蛋白质沉淀;蛋白质沉淀用0.02mol/L,pH 4.5-5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液溶解后装入透析袋,用相同的醋酸-醋酸钠缓冲液透析24-36h;透析后,离心,上清液即为粗酶液;
(3)酶液的转化反应:称取人参皂苷Rg3,用0.02mol/L,pH 4.5-5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液配制成人参皂苷Rg3浓度为0.5-1mg/mL的底物反应液,与等体积的粗酶液混合,在35-45℃条件下反应24h;然后在90℃放置15min,终止反应,得到人参皂苷Rh2。
4.根据权利要求3所述的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,其特征在于,步骤(1)的具体方法如下:将米曲霉接种于PDA斜面培养基,于32-36℃培养36-48h,然后挑取菌株孢子或菌落转入麦芽汁培养基,在28-32℃、150-200rpm条件下发酵培养3天。
5.根据权利要求4所述的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,其特征在于,所述PDA斜面培养基的制备方法:马铃薯200g,葡萄糖20g,琼脂15-20g,水定容至1000ml,自然pH。
6.根据权利要求4所述的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,其特征在于,所述麦芽汁培养基的制备方法:将干麦芽粉碎,1重量份麦芽加4重量份水,在65℃水浴锅中糖化3-4h,将糖化液用纱布过滤后稀释至5-6波美度,得到麦芽汁培养基。
7.根据权利要求3所述的米曲霉转化人参皂苷Rg3生产Rh2的方法,其特征在于,所述离心条件为:离心温度15-20℃、转速10000-13000rpm、离心时间10-20min。
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