CN114456278A - 连续提取蛹虫草胞内多糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物技术领域，具体涉及连续提取蛹虫草胞内多糖的方法，包括如下步骤：将蛹虫草于双螺旋连续提取机中挤压得到提取液，所得提取液经微滤得到微滤透过液，所得微滤透过液经第一纳滤得到含虫草素多糖的纳滤浓缩液和含虫草素的纳滤透过液。与现有技术相比，本发明可直接从新鲜子实体中进行提取，节约了烘干能耗和提取能耗，缩短了提取流程，且本发明不添加任何化学物质实现蛹虫草胞内多糖与细胞壁、粗纤维有效分离，提取液通过微滤除杂，纳滤浓缩喷干后获得蛹虫草多糖粉，对纳滤浓缩液进行低温结晶获得虫草素，固体残渣进行烘干粉碎后，获得子实体/菌丝体粉。

Description

连续提取蛹虫草胞内多糖的方法
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及连续提取蛹虫草胞内多糖的方法。
背景技术
蛹虫草又名北虫草，在我国分布较广，是营养价值高的食用菌之一。研究表明，蛹虫草多糖具有抗氧化、抗肿瘤等多种药理活性，因此在食药用方面有很好的发展前景。目前蛹虫草多糖制品的提取方法简单，但存在大量杂质，因此需寻找适用于工业生产并得到生物活性好的蛹虫草粗多糖提取工艺。
近年来，与蛹虫草多糖相关的研究报道多集中于生理功能，而其提取工艺优化与活性组分分离的研究开展相对较少。目前多糖提取方法主要有碱提法、热水浸提法、微波法、酶解法、酸提法、超声波辅助法、超临界CO2流体萃取法等。热水浸提法因其操作简单、设备要求低、提取多糖完整度高等优点，是目前食用菌多糖提取最为常用的方法之一。但热水提取法，会在某种程度上破坏活性物质的结构，不利于活性的保持，因此一种温和高效的提取方式对于天然产物的提取具有重要意义。
螺旋输送装置应用广泛，结构简单，操作方便，将螺旋装置用于工业化植物提取已有报导，但只是固液连续逆流浸取，其提取效果尚不够理想，且在食用菌多糖领域也未见相关应用。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种提取蛹虫草胞内多糖和/或虫草素的方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种提取蛹虫草胞内多糖和/或虫草素的方法，包括如下步骤：
S1：将蛹虫草于双螺旋连续提取机中挤压得到提取液，所得提取液经微滤得到微滤透过液，所得微滤透过液经第一纳滤得到含虫草素多糖的纳滤浓缩液和含虫草素的纳滤透过液。
步骤S1中，所述蛹虫草为蛹虫草子实体和/或的蛹虫草菌丝体；优选为新鲜的蛹虫草子实体和/或新鲜的蛹虫草菌丝体。
步骤S1中，所述双螺旋连续提取机为同向双螺旋连续提取机。
优选地，其螺旋结构分为破碎区和挤压区。
步骤S1中，在挤压的过程中加入水，所述蛹虫草与水的质量比为1:(1～9)；优选地，所述蛹虫草与水的质量比为1:(5～9)；更优选地，所述蛹虫草与水的质量比为1:(6～9)；最优选地，所述蛹虫草与水的质量比为1:6。
步骤S1中，所述微滤是采用孔径为0.5～3.5μm的陶瓷微滤膜进行微滤。
优选地，所述微滤是采用孔径为2μm的陶瓷微滤膜进行微滤。
步骤S1中，所述第一纳滤为采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行纳滤。
步骤S1中，所述第一纳滤需纳滤浓缩8～12倍。
优选地，所述第一纳滤需纳滤浓缩10倍。
步骤S1中，所述第二纳滤需纳滤浓缩18～22倍。优选地，所述第二纳滤需纳滤浓缩20倍。
S2：将步骤S1所得纳滤浓缩液喷雾干燥，即得蛹虫草胞内多糖。
S3：将步骤S1所得纳滤透过液经第二纳滤得到第二纳滤浓缩液，所得第二纳滤浓缩液降温结晶，即得虫草素。
步骤S3中，所述第二纳滤为采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行纳滤。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1、可以直接对新鲜的蛹虫草子实体或菌丝体进行提取，改变了常规烘干、粉碎、提取的工艺，节约了烘干能耗和提取能耗，缩短了提取流程，且本发明不添加任何化学物质实现蛹虫草胞内多糖与细胞壁、粗纤维有效分离，提取液通过微滤除杂，纳滤浓缩喷干后获得蛹虫草多糖粉，对纳滤浓缩液进行低温结晶获得虫草素，固体残渣进行烘干粉碎后，获得子实体/菌丝体粉。
2、提取过程无需热能消耗，提取溶剂仅采用水，且用水量远远低于现有工艺，降低后处理能耗，同时还能大幅度提高多糖的分离率和得率。
3、蛹虫草胞内多糖分离率和得率大幅提高，且活性基团更多、甘露糖含量更高、分子量分布更广，其更能有效应用于化妆品等领域，提高保湿、抗氧化等功能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为实施例3和对比例2所提取蛹虫草多糖的红外光谱图；
图2为实施例3和对比例2所提取蛹虫草多糖水解后色谱图；
图3为实施例3和对比例2所得蛹虫草多糖的分子量图谱。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明可以直接对新鲜的蛹虫草子实体或菌丝体进行提取，改变了常规烘干、粉碎、提取的工艺，节约了烘干能耗和提取能耗，缩短了提取流程，且将双螺旋连续提取机首次应用到真菌类多糖提取中。
具体技术方案如下：
本发明公开了一种提取蛹虫草胞内多糖和/或虫草素的方法，包括如下步骤：
S1：将蛹虫草水洗后，输送到双螺旋连续提取机中，通入水，经三段破碎提取和末端磨解挤压得到提取液和挤压后的残渣；所得提取液经微滤祛除细小杂质，得到微滤透过液；所得微滤透过液经第一纳滤得到含虫草素多糖的纳滤浓缩液和含虫草素的纳滤透过液；
S2：将步骤S1所得纳滤浓缩液喷雾干燥，即得蛹虫草胞内多糖；
S3：将步骤S1所得纳滤透过液经第二纳滤得到第二纳滤浓缩液，所得第二纳滤浓缩液降温结晶，即得虫草素。
步骤S1中，所述蛹虫草为蛹虫草子实体和/或的蛹虫草菌丝体；优选为新鲜的蛹虫草子实体和/或新鲜的蛹虫草菌丝体。
步骤S1中，所述双螺旋连续提取机为同向双螺旋连续提取机，其螺旋结构分为破碎区和挤压区。
步骤S1中，在挤压的过程中加入水，所述蛹虫草与水的质量比为1:(1～9)；在一些实施例中，所述蛹虫草与水的质量比为1:(5～9)；在一些实施例中，所述蛹虫草与水的质量比为1:(6～9)；在一些实施例中，所述蛹虫草与水的质量比为1:6。
步骤S1中，所述微滤是采用孔径为0.5～3.5μm的陶瓷微滤膜进行微滤；在一些实施例中，所述微滤是采用孔径为2μm的陶瓷微滤膜进行微滤。
步骤S1中，所述第一纳滤为采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行纳滤。
步骤S1中，所述第一纳滤需纳滤浓缩8～12倍；在一些实施例中，所述第一纳滤需纳滤浓缩10倍。
步骤S3中，所述第二纳滤为采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行纳滤。
步骤S1中，所述第二纳滤需纳滤浓缩18～22倍；在一些实施例中，所述第二纳滤需纳滤浓缩20倍。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
下述实施例中，如无特殊说明，所述双螺旋连续提取机为同向双螺旋连续提取机，其螺旋结构参见中国实用新型CN212560907U挤压分丝及组分分离机构以及秸秆纤维丝生产***的图2，所述同向双螺旋连续提取机分为破碎区52和挤压区51，从入口到出口依次是输送区、一段破碎螺旋区、一段挤压区、二段破碎螺旋区、二段挤压区、三段破碎螺旋区、三段挤压区和末端磨解挤压区53。
下述实施例中，所述双螺旋连续提取机在室温下进行提取工作，无需外加热源加热。
下述实施例中，多糖测定方法按照标准NY/T 1676-2008《食用菌中粗多糖含量的测定》进行；多糖分离率和多糖得率按照如下公式计算：
多糖的分离率＝(1-处理后蛹虫草子实体(菌丝体)中多糖含量/原料质量)*100％
多糖的得率＝提取喷干粉中多糖含量/原料质量*100％。
实施例1
(1)将蛹虫草新鲜的子实体输送到双螺旋连续提取机，螺杆转速为200rpm，在一段破碎螺旋区泵入一定的纯水，蛹虫草新鲜子实体与水的质量比例为1:1，出料后分别收集挤出提取液和提取残渣；
(2)将挤出提取液输送到含孔径为2μm的陶瓷微滤膜的微滤装置中进行微滤，过滤掉细小残渣，收集微滤透过液；
(3)将微滤透过液采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行一段纳滤浓缩，浓缩10倍后收集一段纳滤透过液和一段纳滤浓缩液，将一段纳滤浓缩液进行喷雾干燥获得蛹虫草多糖提取粉；
(4)将一段纳滤透过液采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行二段纳滤浓缩，浓缩20倍后进行降温至4℃结晶获得虫草素粗品。
分析蛹虫草子实体提取前后多糖组分含量变化及多糖喷干粉中多糖含量计算多糖的分离率为4.56％，多糖的得率为4.12％，上述组分变化均为质量含量变化。
实施例2
(1)将蛹虫草新鲜子实体输送到双螺旋连续提取机，螺杆转速为200rpm，分别在第一、二段破碎螺旋区泵入一定的纯水(按1:1泵入)，蛹虫草新鲜子实体与水的质量比为1:3，出料后分别收集挤出提取液和提取残渣；
(2)将挤出提取液输送到含孔径为2μm的陶瓷微滤膜的微滤装置进行微滤，过滤掉细小残渣，收集微滤透过液；
(3)将微滤透过液采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行一段纳滤浓缩，浓缩10倍后收集，收集一段纳滤透过液和一段纳滤浓缩液，将一段纳滤浓缩液进行喷雾干燥获得蛹虫草多糖提取粉；
(4)将一段纳滤透过液采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行二段纳滤浓缩，浓缩20倍后进行降温至4℃结晶获得虫草素粗品。
分析蛹虫草子实体提取前后多糖组分含量变化及多糖喷干粉中多糖含量计算多糖的分离率为6.72％，多糖的得率为6.21％，上述组分变化均为质量含量变化。
实施例3
(1)将蛹虫草新鲜子实体输送到双螺旋连续提取机，螺杆转速为200rpm，分别在第一、二、三段破碎螺旋区泵入一定的纯水(按1:2泵入)，蛹虫草新鲜子实体与水的质量比为1:6，出料后分别收集挤出提取液和提取残渣；
(2)将挤出提取液输送到含孔径为2μm的陶瓷微滤膜的微滤装置进行微滤，过滤掉细小残渣，收集微滤透过液；
(3)将微滤透过液采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行一段纳滤浓缩，浓缩10倍后收集，收集一段纳滤透过液和一段纳滤浓缩液，将一段纳滤浓缩液进行喷雾干燥获得蛹虫草多糖提取粉；
(4)将一段纳滤透过液采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行二段纳滤浓缩，浓缩20倍后进行降温至4℃结晶获得虫草素粗品。
分析蛹虫草子实体提取前后多糖组分含量变化及多糖喷干粉中多糖含量计算多糖的分离率为8.35％，多糖的得率为8.12％，上述组分变化均为质量含量变化。
实施例4
(1)将蛹虫草新鲜子实体输送到双螺旋连续提取机，螺杆转速为200rpm，分别在第一、二、三段破碎螺旋区泵入一定的纯水(按1:3泵入)，蛹虫草新鲜子实体与水的质量比为1:9，出料后分别收集挤出提取液和提取残渣；
(2)将挤出提取液输送到含孔径为2μm的陶瓷微滤膜的微滤装置进行微滤，过滤掉细小残渣，收集微滤透过液；
(3)将微滤透过液采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行一段纳滤浓缩，浓缩10倍后收集，收集一段纳滤透过液和一段纳滤浓缩液，将一段纳滤浓缩液进行喷雾干燥获得蛹虫草多糖提取粉；
(4)将一段纳滤透过液采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行二段纳滤浓缩，浓缩20倍后进行降温至4℃结晶获得虫草素粗品。
分析蛹虫草子实体提取前后多糖组分含量变化及多糖喷干粉中多糖含量计算多糖的分离率为8.50％，多糖的得率为8.09％，上述组分变化均为质量含量变化。
实施例5
(1)将蛹虫草新鲜菌丝体输送到双螺旋连续提取机，螺杆转速为200rpm，分别在第一、二、三段破碎螺旋区泵入一定的纯水(按1:2泵入)，蛹虫草新鲜菌丝体与水的质量比为1:6，出料后分别收集挤出提取液和提取残渣；
(2)将挤出提取液输送到含孔径为2μm的陶瓷微滤膜的微滤装置进行微滤，过滤掉细小残渣，收集微滤透过液；
(3)将微滤透过液采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行一段纳滤浓缩，浓缩10倍后收集，收集一段纳滤透过液和一段纳滤浓缩液，将一段纳滤浓缩液进行喷雾干燥获得蛹虫草多糖提取粉；
(4)将一段纳滤透过液采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行二段纳滤浓缩，浓缩20倍后进行降温至4℃结晶获得虫草素粗品。
分析蛹虫草菌丝体提取前后多糖组分含量变化及多糖喷干粉中多糖含量计算多糖的分离率为8.73％，多糖的得率为8.06％，上述组分变化均为质量含量变化。
对比例1
(1)将蛹虫草新鲜的子实体烘干粉碎后，以蛹虫草新鲜子实体与水的质量比例为1:10，80℃搅拌提取2h。采用平板离心机进行固液分离(转速100rpm/min，离心10min)，收集提取液；
(2)然后将提取液输送到含孔径为2μm的陶瓷微滤膜的微滤装置进行微滤，过滤掉细小残渣，收集微滤透过液；
(3)将微滤透过液采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行一段纳滤浓缩，浓缩10倍后收集一段纳滤透过液和一段纳滤浓缩液，将一段纳滤浓缩液进行喷雾干燥获得蛹虫草多糖提取粉；
(4)将一段纳滤透过液采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行二段纳滤浓缩，浓缩20倍后进行降温至4℃结晶获得虫草素粗品。
分析蛹虫草子实体提取前后多糖组分含量变化及多糖喷干粉中多糖含量计算多糖的分离率为3.39％，多糖的得率为3.12％，上述组分变化均为质量含量变化。
对比例2
(1)将蛹虫草新鲜的子实体烘干粉碎后，以蛹虫草新鲜的子实体与水的质量比例为1:20，80℃搅拌提取2h。采用平板离心机进行固液分离(转速100rpm/min，离心10min)，收集提取液；
(2)然后将提取液输送到含孔径为2μm的陶瓷微滤膜的微滤装置进行微滤，过滤掉细小残渣，收集微滤透过液；
(3)将微滤透过液采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行一段纳滤浓缩，浓缩10倍后收集一段纳滤透过液和一段纳滤浓缩液，将一段纳滤浓缩液进行喷雾干燥获得蛹虫草多糖提取粉；
(4)将一段纳滤透过液采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行二段纳滤浓缩，浓缩20倍后进行降温至4℃结晶获得虫草素粗品。
分析蛹虫草子实体提取前后多糖组分含量变化及多糖喷干粉中多糖含量计算多糖的分离率为5.39％，多糖的得率为5.12％，上述组分变化均为质量含量变化。
实施例6：对实施例3和对比例2提取的多糖进行分析
(1)官能团分析：采用红外检测两种多糖
结果如图1所示，通过分析发现，采用双螺旋连续提取机提取的鲜草多糖，其活性基团更多，表明其更能有效应用于化妆品领域，用于保湿、抗氧化等。
(2)组成分析：采用1％硫酸121℃高温酸解20min，采用高效液相色谱进行分析。
结果图2所示，分析结果见表1中多糖中单糖组成(质量组成比)，通过分析发现，采用双螺旋连续提取机提取的鲜草多糖，其甘露糖含量更高，可有效调控肠道菌群，而常规方法提取的多糖，葡萄糖含量更高。
表1多糖中单糖组成
甘露糖 葡萄糖胺 葡萄糖
出峰位置 4.3min 4.9min 8.5min
实施例3多糖 48.9％ 1.5％ 49.6％
对比例2多糖 5.6％ 1.3％ 93.1％
(3)分子量分析：凝胶色谱法。
通过凝胶色谱分析发现(图3)，采用双螺旋连续提取机提取的鲜草多糖的分子量(重均分子量)主要集中在40000、20000、400000、800000等区间，而常规方法提取的多糖分子量区间集中在40000、20000、400000，可见本发明所提取的多糖分子量分布更广，且其含有更高分子量的多糖，更有利于后期的应用，如化妆品领域高分子多糖保湿效果更好，又如免疫学上，多糖分子量高对免疫调节效果更好。
本发明提供了一种连续提取蛹虫草胞内多糖的方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.提取蛹虫草胞内多糖和/或虫草素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将蛹虫草于双螺旋连续提取机中挤压得到提取液，所得提取液经微滤得到微滤透过液，所得微滤透过液经第一纳滤得到含虫草素多糖的纳滤浓缩液和含虫草素的纳滤透过液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蛹虫草为蛹虫草子实体和/或的蛹虫草菌丝体；优选为新鲜的蛹虫草子实体和/或新鲜的蛹虫草菌丝体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双螺旋连续提取机为同向双螺旋连续提取机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双螺旋连续提取机螺旋结构分为破碎区和挤压区。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在挤压的过程中加入水，所述蛹虫草与水的质量比为1:(1～9)；优选地，所述蛹虫草与水的质量比为1:(5～9)；更优选地，所述蛹虫草与水的质量比为1:(6～9)；最优选地，所述蛹虫草与水的质量比为1:6。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微滤是采用孔径为0.5～3.5μm的陶瓷微滤膜进行微滤；优选地，所述微滤是采用孔径为2μm的陶瓷微滤膜进行微滤。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，满足以下至少一项：
所述第一纳滤为采用孔径为500～800nm的纳滤膜进行纳滤；
所述第一纳滤需纳滤浓缩8～12倍；优选地，所述第一纳滤需纳滤浓缩10倍；
所述第二纳滤需纳滤浓缩18～22倍；优选地，所述第二纳滤需纳滤浓缩20倍。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S2：将步骤S1所得纳滤浓缩液喷雾干燥，即得蛹虫草胞内多糖。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S3：将步骤S1所得纳滤透过液经第二纳滤得到第二纳滤浓缩液，所得第二纳滤浓缩液降温结晶，即得虫草素。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述第二纳滤为采用孔径为150～300nm的纳滤膜进行纳滤。
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