长孢被孢霉PFY发酵黄姜分离薯蓣皂素的工艺研究

摘要

皂素是合成甾体激素药及避孕药的主要原料。皂素生产中的三废污染问题已成为制约皂素工业发展重大难题。本研究重点针对传统皂素生产工艺产生大量酸性废水和废渣造成严重环境污染的现实，从源头上减少皂素生产过程中产生的高浓度有机废水及废渣，实现皂素的清洁生产。主要研究内容如下：
　　(1)利用本实验室保存的长孢被孢霉PFY(Mortierella elongate PFY)降解黄姜纤维素，形成酶解/发酵——酸解联合法薯蓣皂素生产新工艺。此方法每生产1 g皂素仅消耗8.6 mL的37％的浓盐酸，皂素收率相比预发酵——酸水解方法提高了13.23％。
　　(2)PFY发酵以去除淀粉后的黄姜原料作为底物，以底物剩余率作为指标对发酵条件进行研究。结果表明菌株的适宜发酵条件为温度30℃、培养基初始pH值5、发酵时间10d、底物浓度100 g/L、摇瓶转速150 r/min、2％接种量。经过预处理后，固体剩余率仅为初始原料黄姜干粉的10％。
　　(3)研究皂素在各个处理过程中的流失，淀粉酶糖化、酸解、纤维素酶处理步骤均有皂素的流失。并用纤维素酶降解效果与酶解/发酵——酸解联合法作比较，推测PFY发酵降解黄姜纤维素的可能机制为长孢被孢霉PFY只产生外切葡萄糖苷酶。
　　(4)对新工艺的酸解条件及萃取条件进行优化。以皂素得率为指标，较为适宜的酸解盐酸用量为固体物质量(g)∶酸用量(mL)=1∶5的量，盐酸浓度2mol/L、酸解时间4h。将固渣进行二次酸解提取，可以提高8.5％的皂素收率。较为适宜的萃取时间为12h，提取温度95℃。用超声波清洗仪震荡后进行二次提取，可以提高6.8％的皂素收率。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 薯蓣皂素

1．3 薯蓣皂苷及黄姜

1．4 薯蓣皂素提取工艺研究进展

1．4．1 直接酸水解法生产薯蓣皂素

1．4．2 预发酵联合酸水解法生产薯蓣皂素

1．4．3 分离法联合酸水解工艺生产薯蓣皂素

1．4．4 酶解联合酸水解工艺生产薯蓣皂素

1．4．5 微生物发酵联合酸水解工艺生产薯蓣皂素

1．4．6 微波辅助酸水解工艺生产薯蓣皂素

1．3．7 超临界CO2流体技术生产薯蓣皂素

1．3．8 热分解技术生产薯蓣皂素

1．3．9 酸水解工艺产业现状

1．4 长孢被孢霉PFY(Mortierella elongata PFY)

1．5 本论文的设计思想和研究内容

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 创新点

第二章 黄姜预处理方法与工艺

2．1 引言

2．2 实验部分

2．3 预发酵——酸解法

2．4 酶解——酸解法

2．5 酶解／发酵——酸解联合法生产薯蓣皂素新工艺

2．5．1 培养基

2．5．2 不同发酵时间对固体剩余率的影响

2．5．3 接种量对固体剩余率的影响

2．5．4 温度对固体剩余率的影响

2．5．5 初始pH对固体剩余率的影响

2．5．6 恒温培养振荡器转速对固体剩余率的影响

2．5．7 底物浓度对固体剩余率的影响

2．5．8 不同添加底物对固体剩余率的影响

2．5．9 种子扩大培养

2．6 结果与讨论

2．6．1 三种预处理方法的比较

2．6．2 酶解／发酵——酸解联合法生产薯蓣皂素新工艺

第三章 黄姜处理过程中皂素的流失

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料、仪器及试剂

3．2．2 新工艺制备皂素的结构确证

3．2．3 皂素纯度分析及含量测定

3．2．4 薯蓣皂苷含量的检测

3．2．5 新工艺可行性验证

3．2．6 皂素在黄姜处理过程中的流失

3．2．7 酸解步骤流失皂素的回收

3．2．8 长孢被孢霉PFY降解作用原理探讨

3．3 结果与讨论

3．3．1 新工艺制备皂素的结构表征

3．3．2 皂素纯度分析及含量测定

3．3．3 薯蓣皂苷含量的检测

3．3．4 新工艺可行性验证

3．3．5 皂素在黄姜处理过程中的流失

3．3．6 酸解工艺流失皂素的回收

3．3．7 长孢被孢霉PFY降解作用机制探讨

3．4 本章小结

第四章 皂素提取工艺优化

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 酸解条件对皂素得率的影响

4．3．1 酸解时间

4．3．2 盐酸浓度

4．3．3 盐酸用量

4．3．4 重复酸解

4．4 皂素提取条件对皂素得率的影响

4．4．1 提取时间

4．4．2 提取温度

4．4．3 重复提取

4．5 结果与讨论

4．5．1 酸解条件对皂素得率的影响

4．5．2 皂素提取条件对皂素得率的影响

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况