一種利用廢菌絲體提取麥角固醇的方法

2023-09-12 19:40:10 1

專利名稱：一種利用廢菌絲體提取麥角固醇的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用廢菌絲體提取麥角固醇的方法。
麥角固醇是一種重要的醫藥化工原料，如用於製備「可的松」、「激素黃體酮」等，最大的用途是生產維生素D2，麥角固醇經紫外線光照可轉化為維生素D2。
麥角固醇存在於許多微生物中如酵母、黴菌中。目前麥角固醇工業化生產主要採用發酵法，發酵菌株主要為酵母、麴黴菌等，如國外Guan(GuanJ et al,Pesticide Biochemistry and Physiology,1992,42:262-270)及國內張博潤(《微生物通報》，1993,2(6):335-338)等都採用酵母發酵生產麥角固醇。酵母發酵後收集酵母，經皂化、萃取、結晶等工藝得到麥角固醇晶體。用酵母發酵法生產麥角固醇的主要缺點是生產設備投資高，生產成本高產品純度低。如我國目前麥角固醇的生產成本高達2500元/公斤，純度僅為75％。因此我國用於維生素D2生產的麥角固醇主要依靠進口。
我國每年檸檬酸發酵工業產生廢菌絲體高達40萬噸，青黴素廢菌絲體5萬噸，目前主要是作為廢物拋棄。既造成環境汙染，又造成資源的浪費。
本發明的目的是利用上述青黴素、檸檬酸和乳酸發酵後的廢菌絲體提供一種工藝簡單、低成本、易於工業化的提取麥角固醇的方法。
本發明的要點如下本發明為一種利用青黴素、檸檬酸和乳酸發酵後廢菌絲體提取麥角固醇的方法，依次包括以下步驟(1)細胞破碎其目的是使細胞破碎，以除去細胞胞內的雜質，如核酸、蛋白質，有利於麥角固醇的提取，從而提高產品的純度。可以採用鹼或酸處理，破碎細胞壁。具體步驟為將青黴素髮酵的青黴菌、檸檬酸發酵的黑麴黴菌或乳酸發酵的根黴菌菌絲體與稀鹼溶液或酸溶液混和，所用的稀鹼溶液沒有特別要求，可以是氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀稀溶液；所用的酸溶液可以是鹽酸、硫酸等。酸或鹼的重量百分濃度最好在1-10％，加入量使鹼或酸與菌絲體的重量比為0.05∶1-2∶1，在20-100℃下，攪拌10分鐘-4小時，收集菌絲體，可採用離心或過濾的方法收集菌絲體。
(2)皂化該步驟的主要目的是除去菌絲體中的脂肪酸。將步驟(1)中收集的菌絲體與鹼-醇溶液混和，在50-100℃下，攪拌30分鐘-4小時，反應最好在回流或密閉條件下進行，以減少醇的損失。所用的鹼-醇溶液由重量百分濃度為10-50％的鹼溶液與醇混和製得，醇與鹼溶液的體積比為0.5∶1-2∶1，採用的鹼沒有特別要求，採用的醇為C1-C6的醇，如甲醇、乙醇和丙醇等。
(3)麥角固醇萃取將步驟(2)反應後的溶液與有機溶劑萃取劑混和，所用的有機溶劑為C1-C20的烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴或上述烴的混合物，最好用C4-C10的烷烴，萃取劑與溶液體積比為0.5∶1-10∶1，攪拌萃取，萃取溫度20-60℃，萃取時間為30分鐘-4小時。收集有機溶劑相，可採用靜置分層或離心萃取器收集。為提高收率，本萃取可進行2-3次。
(4)結晶乾燥將步驟(3)收集到的有機相蒸發濃縮，濃縮可採用真空濃縮或常壓濃縮，濃縮比(初始液與濃縮液體積之比)為2-10。將濃縮液冷卻結晶，結晶溫度在-10℃-10℃，結晶時間為2-20小時，過濾收集晶體，乾燥後可得到麥角固醇產品，乾燥最好採用真空乾燥。為提高純度，乾燥前的結晶過程可重複1-2次。
本發明以青黴素、檸檬酸和乳酸發酵後廢菌絲體為原料提取麥角固醇的方法工藝簡單、成本低、易於工業化。得到的麥角固醇純度可與國外進口產品媲美，且原料充裕易得，若將我國每年檸檬酸發酵工業產生的40萬噸廢菌絲體、5萬噸青黴素廢菌絲體用於提取麥角固醇，可得到麥角固醇100噸以上。純度可達90％以上，生產成本1500元/公斤。本發明的方法不僅工藝簡單，產品質量穩定，純度高，大大地降低了成本。更主要的是與此同時可以變廢為寶，減少環境汙染和資源浪費。
採用本發明廢菌絲體提取的麥角固醇與酵母發酵麥角固醇產品質量與成本比較如下
下面結合實施例對本發明的方法做進一步描述(以下實施例中所提到的溶液濃度均為重量百分濃度)實施例1青黴素髮酵菌絲體1公斤，加12升1％氫氧化鈉溶液，在70℃下攪拌30分鐘，離心除去上清液，在菌絲體中加入6倍體積的乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-鹼溶液製備所用氫氧化鈉溶液的重量百分濃度為20％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為2∶1)，在70℃下皂化3小時後，加入2倍體積的正己烷，在室溫下萃取2小時，靜置分層，取有機相，濃縮4倍，冷卻到0℃結晶5小時，過濾收集麥角固醇晶體，得到4克麥角固醇，採用高效液相色譜HPLC分析產品的純度為90％。
實施例2檸檬酸發酵菌絲體10克，加入100ml1％氫氧化鉀溶液，在60℃下攪拌3小時，離心除去上清液，加入4倍體積的甲醇-氫氧化鉀溶液(醇-鹼溶液製備所用氫氧化鉀濃度為30％，甲醇和氫氧化鉀溶液體積比3∶1)，在90℃下皂化2小時，加入2倍體積正庚烷，在40℃攪拌萃取2小時，離心收集有機相，濃縮6倍，冷卻到-10℃結晶3小時，離心收集晶體，得到300毫克麥角固醇，純度為82％。
實施例3:1公斤乳酸發酵菌絲體，加入12升1％氫氧化鈉溶液在100℃下攪拌3小時，離心除去上清液。在菌絲體中加入5倍體積的乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-鹼溶液製備所用氫氧化鈉的重量百分濃度為25％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為1∶1)，在80℃下，皂化2小時後在菌絲體中加入10倍體積的石油醚(所用的石油醚沸程為60-90℃)，分3次萃取，每次加入3-4倍體積的石油醚，在40℃萃取4小時，靜置2小時，收集石油醚相。濃縮6倍後，冷卻到4℃結晶5小時，過濾得到麥角固醇，純度達82％。通過重結晶麥角固醇純度可達94％。
實施例4青黴素髮酵新鮮菌絲體1公斤，加10升4％鹽酸溶液，在70℃下攪拌60分鐘，離心除去上清液，用氫氧化鈉溶液洗滌菌絲體至濾液pH為7.0-9.0，在菌絲體中加入6倍體積乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-鹼溶液製備所用氫氧化鈉濃度為20％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為1.5∶1)，在70℃下皂化3小時，加入2倍於溶液體積的正戊烷和正庚烷的混合物，在室溫下萃取2小時，靜置分層，取有機相，濃縮4倍，冷卻到0℃結晶5小時，過濾收集麥角固醇晶體，得到5克麥角固醇，純度90％。
實施例5青黴素髮酵菌絲體10公斤，加入100升10％氫氧化鈉溶液，在70℃下攪拌100分鐘，在破碎液中加入100升乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-鹼溶液製備所用氫氧化鈉濃度為20％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為2∶1)，在80℃下皂化3小時後，加入200升正己烷，在室溫下萃取2小時，靜置分層，取有機相，用200升正己烷再次萃取溶液相，合併兩次正己烷萃取液，濃縮到25升，冷卻到-5℃結晶3小時，過濾收集麥角固醇晶體，得到65克麥角固醇，純度75％。將65克麥角固醇溶解在10升正己烷中，過濾後將溶液冷卻結晶，-5℃結晶3小時，可得到56克麥角固醇晶體，純度為95％。
權利要求
1．一種利用廢菌絲體提取麥角固醇的方法，依次包括以下步驟(1)細胞破碎將青黴素髮酵的青黴菌、檸檬酸發酵的黑麴黴菌或乳酸發酵的根黴菌菌絲體與稀鹼溶液或酸溶液混和，鹼或酸與菌絲體的重量比為0.05∶1-2∶1，在20-100℃下，攪拌10分鐘-4小時，收集菌絲體；(2)皂化將步驟(1)收集的菌絲體與鹼-醇溶液混和，在50-100℃下，攪拌30分鐘-4小時；上述鹼-醇溶液由重量百分濃度為10-50％的鹼溶液與醇混和製得，醇與鹼溶液的體積比為0.5∶1-2∶1；(3)萃取將步驟(2)反應後的溶液與有機溶劑萃取劑混和，萃取劑與溶液體積比為0.5∶1-10∶1，萃取溫度為20-60℃，萃取時間為30分鐘-4小時，收集有機相；(4)結晶乾燥將步驟(3)收集的有機相濃縮，使初始液與濃縮液體積之比為2-10，再將濃縮液冷卻結晶，過濾收集晶體，乾燥得到麥角固醇產品。
2．根據權利要求1的製備方法，其特徵是步驟(1)中的稀鹼溶液為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，酸溶液為鹽酸或硫酸水溶液，鹼溶液或酸溶液的重量百分濃度為1-10％；步驟(2)的鹼-醇溶液中，醇為C1-C6的醇；步驟(3)中所用有機溶劑萃取劑為C1-C20的烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴或上述烴的混合物。
3．根據權利要求1或2的製備方法，其特徵是步驟(2)中皂化反應在回流或密閉條件下進行。
4．根據權利要求1或2的製備方法，其特徵是步驟(3)的有機溶劑萃取劑為C4-C10的烷烴，萃取進行2-3次。
5．根據權利要求1或2的製備方法，其特徵是步驟(4)的結晶溫度在-10℃-10℃，時間為2-20小時，乾燥之前，結晶過程重複1-2次。
全文摘要
本發明涉及一種廢菌絲體提取麥角固醇的方法。本發明以青黴素、檸檬酸或乳酸發酵後的廢絲狀菌體為原料,分別經過細胞破碎、萃取、結晶、乾燥等工藝提取麥角固醇。本發明的提取方法工藝簡單、成本低、產品純度高,質量穩定、易於工業化。
文檔編號C07J9/00GK1322728SQ0010730
公開日2001年11月21日 申請日期2000年5月9日 優先權日2000年5月9日
發明者譚天偉, 羅輝, 戚以政 申請人:北京化工大學