虎杖固态发酵集成膜技术制备白藜芦醇的研究

论文摘要

从本世纪初到现在,国内外学者对白藜芦醇的提取、纯制、结构测定、理化性质、合成衍生物、药理与临床等方面都进行了大量的研究工作。其中如何提高白藜芦醇的产率及降低成本一直是研究的热点。本论文研究是直接利用虎杖进行微生物发酵并集成膜分离纯化技术制备白藜芦醇的方法,在温和条件下制备高品质的白藜芦醇。本论文对虎杖发酵条件及白藜芦醇提取纯化工艺进行了研究,并对整套工艺进行了中试实验,做出了效益分析,形成的白藜芦醇制备工艺可以进入工业化生产。本论文的主要研究内容及结果包括:I、转化菌种的筛选:富集、筛选、分离、纯化具有转化虎杖苷为白藜芦醇的高转化能力菌株,并对菌种进行鉴定。以虎杖苷配糖体作为唯一富集生长碳源,建立菌种-培养基联合筛选模型,分离到具有转化虎杖苷为白藜芦醇能力的菌株。经过对发酵产物TLC和HPLC分析,获得一株优良菌株HG-3。通过BIOLOG系统确定该株菌为Aspergillues auricomus,此菌株具有转化专一性及高效性。II、虎杖微生物发酵条件的选择及优化:对虎杖与菌种HM-3共发酵的发酵形式进行了研究,通过单因素和正交实验对不同的发酵条件进行了优化,小试得到的实验结果为:种子培养基成分为:10%虎杖煮提液,无机盐浓缩液1%;种子培养条件为:接种量0.5%（孢子悬液浓度为2.16×108）,35℃,200rpm/min培养24h;此条件下培养24h后细胞干重可达5.14g/L。最佳的虎杖固态发酵转化条件为:菌丝体接种量50% ,料水比1:2.5;培养温度37℃;环境湿度80%,发酵时间66小时。根据小试比较液态与固态发酵的条件:①固态发酵的发酵时间比液态发酵时间短,投料量大;②固态发酵可以避免液态发酵发酵体积过于庞大、产生较多发酵液废水的缺点;③固态发酵工业生产设备投资比液态发酵投资低90%以上;④固态发酵比液态发酵运行成本低70%以上。因此选择固态发酵作为中试研究的发酵形式。III、虎杖固态发酵的中试研究:采用“复杂系统定向调控技术”对菌种在罐中培养的通气量、初始pH值、转速、培养温度、培养时间、发酵阶段的料水比、无机盐浓缩液加入量、溶液初始pH值、厚度、接种量、湿度、搅拌次数、培养时间等进行了科学、系统的优化,并对种子培养过程进行了中间调控。IV、白藜芦醇提取纯化工艺的研究:通过单因素、正交实验法,对从虎杖发酵物中直接提取白藜芦醇、白藜芦醇的分离、纯化、精制进行了研究。得到以下实验结果:最佳虎杖发酵物的提取工艺为:提取温度60℃,酒精浓度40%,料水比1:8,提取时间60min,提取3次,最高提取率可以达到91.89%。通过对膜过程浓缩液、滤液的体积,消耗时间,浓缩倍数,平均通量,通量衰减情况,滤液成分等方面的综合分析,采用10nm的无机陶瓷膜做为一级除杂膜,分子量为1000的有机纳滤膜和分子量为500的有机纳滤膜作为二、三级除杂浓缩膜。经二级膜除杂后白藜芦醇含量为36.74%;三级膜除杂浓缩后白藜芦醇含量可达52.35%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 虎杖简介
• 1.2 虎杖的化学成份简介
• 1.3 虎杖主要有效活性成份的应用状况
• 1.3.1 白藜芦醇
• 1.3.2 白藜芦醇苷
• 1.3.3 大黄素
• 1.4 本课题选题的意义和思路
• 第二章 转化菌种的研究
• 2.1 转化菌种筛选模型的研究
• 2.1.1 材料和试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 方法
• 2.1.4 结果与讨论
• 2.2 转化菌种的鉴定
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 方法
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.3 本章 小结
• 第三章 发酵条件的研究
• 3.1 种子培养条件的优化
• 3.1.1 材料和试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3 方法
• 3.1.4 结果与讨论
• 3.2 固态发酵条件的研究
• 3.2.1 材料和试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 方法
• 3.2.4 结果与讨论
• 3.3 本章 小结
• 第四章 虎杖固态发酵中试实验研究
• 4.1 生物反应器中菌种培养条件的研究
• 4.1.1 材料与仪器设备
• 4.1.2 方法
• 4.1.3 结果与讨论
• 4.2 固态发酵中试发酵条件的研究
• 4.2.1 材料与仪器设备
• 4.2.2 方法
• 4.2.3 结果与分析
• 4.3 本章 小结
• 第五章 膜技术分离纯化发酵物中白藜芦醇的研究
• 5.1 虎杖发酵后白藜芦醇提取的研究
• 5.1.1 材料和仪器
• 5.1.2 方法
• 5.1.3 结果与分析
• 5.2 发酵提取物成分的理化性质研究
• 5.2.1 材料与仪器
• 5.2.2 方法
• 5.2.3 结果与分析
• 5.3 一级除杂膜的选择研究
• 5.3.1 材料与仪器
• 5.3.2 方法
• 5.3.3 结果与分析
• 5.4 二、三级膜的分离纯化
• 5.4.1 材料与仪器
• 5.4.2 方法
• 5.4.3 实验结果
• 5.5 白藜芦醇纯化精制的研究
• 5.5.1 材料与仪器
• 5.5.2 方法
• 5.5.3 结果与分析
• 5.6 膜的清洗
• 5.6.1 材料与仪器
• 5.6.2 方法
• 5.6.3 结果与分析
• 5.7 本章 小结
• 第六章 虎杖制备白藜芦醇新工艺效益分析
• 6.1 白藜芦醇生产新旧工艺的对比
• 6.2 白藜芦醇生产新工艺经济效益分析
• 6.2.1 销售收入估算
• 6.2.2 运行成本分析
• 6.2.3 效益分析
• 6.3 白藜芦醇生产新工艺社会、环保效益分析
• 6.4 本章 小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献