一種高比熱容微生物生物多糖sm-1及其製備方法及應用的製作方法
2023-08-03 15:29:11 3
一種高比熱容微生物生物多糖sm-1及其製備方法及應用的製作方法
【專利摘要】本發明屬於微生物多糖【技術領域】，尤其涉及高比熱容微生物生物多糖及其製備方法和應用。本發明是從自然界篩選獲得一株枯草芽孢桿菌，可以有效地積累胞外莢膜多糖，並對該株芽孢桿菌進行16rsDNA鑑定，然後對於多糖合成途徑的相關基因進行調控改造提高產率，並經微生物發酵、醇沉、乾燥精製而成，其結構骨架主要由葡萄糖、半乳糖、甘露糖和葡萄糖醛酸組成，側鏈尾端由丙酮酸和乙醯基團連接聚合而成，其為多聚體，其分子量為在5000-30000Da之間，該生物多糖命名為SM-1，其不但具有良好的保水性能而且具有高比熱容性，顯示其具有保溼和抗紅外輻射的能力，在化妝品行業具有良好的應用價值。
【專利說明】一種高比熱容微生物生物多糖SM-1及其製備方法及應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於微生物多糖【技術領域】，尤其涉及高比熱容微生物生物多糖及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]比熱容(specificheat capacity)又稱比熱容量，簡稱比熱(specific heat)，是單位質量物質的熱容量，即單位質量物體改變單位溫度時的吸收或釋放的熱能，通常用符號c表示。比熱容是一個重要的物理量，物質比熱容的測量是物理學的基本測量之一。多糖是由多個不同種類或不同的單糖分子縮合而成一類結構複雜且種類龐雜的高分子化合物，同時其與核酸、蛋白質一同被認為是涉及生物生命活動的大分子物質之一，不僅對生物體自身具有重要的生物學意義，而且具有非常廣泛的用途。近年來隨著多糖應用領域的不斷拓寬，愈來愈多的微生物多糖被開發出來。據多糖不同的性質與功能，可將其作為藥劑、食品添加劑、增稠劑、凝固劑、潤滑劑、絮凝劑、懸浮劑、凝膠劑等應用於醫藥、食品、石油、化工等多個領域。
[0003]紅外線是一種電磁波，波長約在0.75?I 000 μπι之間的電磁輻射。位於可見光紅光外端，在絕對零度(_273°C)以上的物體都輻射紅外能量。人體既是能夠發射紅外線的源，也是一個能夠吸收紅外線的物體。人體由80%的水分和蛋白質、脂肪、碳水化合物、無機質、神經組織等物質構成，其吸收光譜的功能近似於水。有較強的穿透力，它可滲透到皮下，在人體組織內部形成溫熱，激活人體物質。但是紅外線輻射通過使皮膚溫度升高，毛細血管擴張，充血，增加表皮水分蒸發等直接對皮膚造成不良影響。其主要表現為紅色丘瘮、皮膚過早衰老和色素紊亂。紅外線還能夠增強紫外線對皮膚的損害作用，加速皮膚衰老過程。使用同樣的防曬產品和同樣能量的紫外線強度下，在戶外自然陽光下所測到的SPF值(防曬係數)明顯低於在實驗室人工光源下所測得的防曬效能，這是由於在自然陽光下，皮膚受到紫外線和紅外線的雙重作用而引起的。紅外線和紫外線在加速組織變性中的作用是一樣的。紅外線也能促進紫外線引起的皮膚癌的發展。所以如何合理接受紅外輻射的研宄對於人體健康有著不容忽視的意義。
[0004]目前在高比熱容，特別是抗紅外輻射方面，尚沒有一種合適的，適合工業化生產的多糖，因此本發明的旨在填補本領域的空白。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種具有高比熱容，能夠抗紅外輻射的微生物生物多糖及其製備方法和應用。
[0006]本發明的一種高比熱容微生物生物多糖SM-1，通過如下的步驟製備獲得，
步驟1、將生產微生物於平板上劃線，30°C生化培養箱中培養24 h，培養後接種於種子培養基，所述的種子培養基由如下質量的組分組成:蔗糖10g，NaCl 0.2g, K2HP04 0.2g，GaC03 5g，MgS04 0.2g，(NH4) 2S04 0.lg，PH=7.0，再接入初始發酵培養基中培養，所述的初始發酵培養基由如下質量的組分組成:蔗糖30g，MgS04 0.8g，(NH4)2SO4 1.8 g，可溶性澱粉1g,豆餅粉 0.7g，K2HPO4 2.6g，GaCO3 0.36g，FeCL3 0.0Olg，酵母粉 0.24g，PH=7.0，測定發酵液中粗多糖濃度至大於15g/L時，停止發酵；
步驟2、滅菌後加入3倍體積的乙醇沉澱，將沉澱物烘乾製得多糖。
[0007]本發明的高比熱容微生物生物多糖SM-1，所述的生產微生物為枯草芽孢桿菌、圓褐固氮菌、矽酸鹽細菌、根瘤菌中的任意一種。
[0008]本發明的高比熱容微生物生物多糖SM-1，所述的生產微生物採用如下步驟發酵獲得:在植物表面採集樣品，用含氮量較低的培養基進行初篩後，獲得的初篩菌株再次在含氮量較低的培養基上進行復篩獲得多糖的高產菌株，對該菌株進行基因重組獲得生產微生物，所述的含氮量較低的培養基由如下質量的組分組成:蔗糖10g，NaCl 0.2g，K2HPO40.2g，GaCO3 5g，MgSO4 0.2g，(NH4)2SO4 0.lg，調 PH 7.0。
[0009]本發明的高比熱容微生物生物多糖SM-1在製備抗紅外輻射組合物中的應用。
[0010]本發明還包括一種面膜，包括如下質量百分比的成分組成:採用上述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為8%，還包括:甘油3%，黃原膠0.3%，尿囊素0.2%，羥苯甲酯0.15%，乙內醯脲和/或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.15%，香精0.03%，去離子水補足
100% ο
[0011]本發明還包括一種抗皸裂霜，包括如下質量百分比的成分組成:採用上述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為10%，還包括:礦油4%，棕櫚酸乙基己酯2%，辛酸或葵酸三甘油酯2%，聚二甲基矽氧烷2%，碳酸二辛酯2%，牛油果樹果酯2%，尿素1%，鯨蠟硬脂醇3%，硬脂醇聚醚-21 2%，硬脂醇聚醚-2 2%，羥苯甲酯0.15%，羥苯丙酯0.1%，聚丙烯醯胺、C13-14異鏈烷烴或月桂醇聚醚-7 0.8%，甘油5%，乙二胺四乙酸二鈉0.05%，香精0.1%，乙內醯脲或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.2%，去離子水補足100%。
[0012]本發明還包括一種洗面奶，包括如下質量百分比的成分組成:採用上述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為5%，還包括:硬脂酸18%，月桂醯基穀氨酸8%，十四酸5%，十二酸3%，硬脂酸甘油酯/PEG-100硬脂酸酯1.5%，聚乙二醇6000雙硬脂酸酯0.5%，羥苯丙酯0.1%，EDTA 二鈉0.1%，甘油10%，氫氧化鉀7%，羥苯甲酯0.15%，椰油醯基甘氨酸鉀3%，乙內醯脲或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.2%，香精0.2%，去離子水補足100%。
[0013]本發明的高比熱容微生物生物多糖SM-1，具有如下有益效果:
當高比熱容微生物生物多糖SM-1作用於皮膚表面時，會形成類似水庫對環境氣溫的調節效應.當氣溫高於體表溫度時，SM-1主動消耗外界紅外輻射，延緩體溫的升高；當氣溫低於體溫時，SM-1會屏障人體紅外輻射，減緩體溫的流失。
[0014]為驗證上述推論，通過測量皮膚溫度以及毛細血管血流量的對比變化(紅外測溫儀，Doppler頻移血流計)後證實:在溫差變化時，SM-1可以有效地降低皮下毛細血管的舒縮度，而毛細血管的劇烈舒縮是導致皮膚疾病特別是紅血絲的重要原因.在溼度低，溫差大的秋冬季，掌蹠增厚部位由於缺水及低溫極易發生開裂.SM-1以其自身的鎖水保溼，溫度調節作用可幫助人體抵禦皸裂的發生.因此，SM-1可以有效地發揮人體皮膚溫度調節劑的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1a重組枯草芽胞桿菌YD-1與出發菌株的5L發酵罐發酵過程曲線圖1b重組枯草芽胞桿菌YD-1與出發菌株的5L發酵罐發酵過程曲線
圖2a為高比熱容微生物生物多糖SM-1單糖組分的氣相色譜圖。
[0016]圖2b為高比熱容微生物生物多糖SM-1單糖組分的氣相色譜圖。
[0017]圖3為高比熱容微生物生物多糖SM-1的分子量測定。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
本實施例選用的生產微生物為枯草芽孢桿菌。本實施例中的枯草芽孢桿菌，來源如下:從不同的的植物表面(例如黃葵、蘆薈等)採集樣品，用含氮量較低的培養基(培養基由如下質量的組分組成:蔗糖 10g, NaCl 0.2g，K2HPO4 0.2g，GaCO3 5g，MgSO4 0.2g，(NH4)2SO40.lg, PH=7.0)中進行初篩，將粘稠並透明狀的菌株保藏用於復篩；在上述的含氮量較低的培養基上進行復篩，最終獲得多糖的高產菌株，經16srDNA鑑定為枯草芽胞桿菌，(16srDNA序列詳見DNA序列表)是為出發菌株。進一步對於出發菌株在特異性糖基轉移酶基因(GumM與GumiM 及⑶P-甘露糖脫氫酶的基因W在粧行了定點突變並增強表達後獲得重組生產菌株，命名為YD-1。
[0019]採用如下步驟製備本發明的高比熱容微生物生物多糖SM-1:
步驟1、將上述獲得的枯草芽孢桿菌YD-1於平板上劃線，30°C生化培養箱中培養24h，培養後接種於種子培養基，所述的種子培養基由如下質量的組分組成:蔗糖10g，NaCl0.2g，K2HPO4 0.2g，GaCO3 5g，MgSO4 0.2g，(NH4)2SO4 0.lg, PH=7.0，再接入初始發酵培養基中培養，所述的初始發酵培養基由如下質量的組分組成:蔗糖30g，MgSO4 0.8g，(NH4)2SO41.8 g，可溶性澱粉 10g，豆餅粉 0.7g，K2HPO4 2.6g，GaCO3 0.36g，FeCL3 0.0Olg，酵母粉0.24g，PH=7.0，測定發酵液中粗多糖濃度至大於15g/L時，停止發酵；
步驟2、滅菌後加入3倍體積的乙醇沉澱，將沉澱105°C烘乾製得多糖。
[0020]使用YD-1作為生產菌株與基因改造前的菌株進行對比發酵試驗結果如圖la、圖1b所示，產量較改造前提高了 61.2%，具有更好的商業價值。
[0021]實施例2
對實施例1獲得的高比熱容微生物生物多糖SM-1的單糖組成成分測定。
[0022]採用氣象色譜測定實施例1獲得的高比熱容微生物生物多糖SM-1的單糖組成，結果如圖2(a b)所示掃描參照樣:單糖組分按出峰時間依次為:鼠李糖、半乳糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、肌醇(內標1.75mg)，樣品主要由3種單糖組成，與標準品的出峰時間對照可以看出這3個峰分別對應的是甘露糖、葡萄糖和半乳糖。用積分的方法計算樣品中各峰的面積比例得出甘露糖、葡萄糖、半乳糖的摩爾比約為2:1.5:1。
[0023]實施例3
對實施例1獲得的高比熱容微生物生物多糖的分子量測定。
[0024]用高效凝膠過濾色譜法(HPGFC)測定BMPS的分子量，從圖3中的出峰時間可以看出BMPS成單一峰，表明此多糖溶液的純度較高。採用凝膠色譜法測定後，BMPS平均分子量約為25000Da。
[0025]實施例4 對實施例1獲得的高比熱容微生物生物多糖SM-1的熱容量測定。
[0026]日本京都電子公司(KEM)的SHA-500液體比熱/比熱容測定儀是使用已知比熱容的兩種基準物質取得檢量線，利用被測樣品的時間常數與比熱容量的關係，測量其時間常數，即可計算求得該樣品的未知比熱容。利用SHA-500測得實施例1獲得的高比熱容微生物生物多糖SM-1的比熱容(specific heat )為7.52kJ/(kg*K)。常壓，0°C下遠大於水的4.2 kJ/(kg*K)o
[0027]實施例5
一種能夠抗紅外輻射的面膜，採用實施例1獲得的高比熱容微生物生物多糖SM-1質量百分比為8%，還包括如下質量百分比的成分，甘油3%，黃原膠0.3%，尿囊素0.2%，羥苯甲酯0.15%，乙內醯脲和/或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.15%，香精0.03%，去離子水補足100%，可獲得抗紅外輻射面膜。
[0028]實施例6
本發明還包括一種抗皸裂霜，包括如下質量百分比的成分組成:採用上述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為10%，還包括:礦油4%，棕櫚酸乙基己酯2%，辛酸或葵酸三甘油酯2%，聚二甲基矽氧烷2%，碳酸二辛酯2%，牛油果樹果酯2%，尿素1%，鯨蠟硬脂醇3%，硬脂醇聚醚-21 2%，硬脂醇聚醚-2 2%，羥苯甲酯0.15%，羥苯丙酯0.1%，聚丙烯醯胺、C13-14異鏈烷烴或月桂醇聚醚-7 0.8%，甘油5%，乙二胺四乙酸二鈉0.05%，香精0.1%，乙內醯脲或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.2%，去離子水補足100%。
[0029]實施例7
本發明還包括一種洗面奶，包括如下質量百分比的成分組成:採用上述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為5%，還包括:硬脂酸18%，月桂醯基穀氨酸8%，十四酸5%，十二酸3%，硬脂酸甘油酯/PEG-100硬脂酸酯1.5%，聚乙二醇6000雙硬脂酸酯0.5%，羥苯丙酯0.1%，EDTA 二鈉0.1%，甘油10%，氫氧化鉀7%，羥苯甲酯0.15%，椰油醯基甘氨酸鉀3%，乙內醯脲或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.2%，香精0.2%，去離子水補足100%。
【權利要求】
1.一種高比熱容微生物生物多糖SM-1，經基因工程改造的微生物發酵、醇沉、乾燥精製而成，其特徵在於通過如下的步驟製備獲得: 步驟1、將生產微生物於平板上劃線，30°C生化培養箱中培養24 h，培養後接種於種子培養基，所述的種子培養基由如下質量的組分組成:蔗糖10g，NaCl 0.2g，K2HPO4 0.2g，GaCO3 5g，MgSO4 0.2g，(NH4)2SO4 0.lg，PH=7.0，再接入初始發酵培養基中培養，所述的初始發酵培養基由如下質量的組分組成:蔗糖30g，MgSO4 0.8g，(NH4)2SO4 1.8 g，可溶性澱粉1g,豆餅粉 0.7g，K2HPO4 2.6g，GaCO3 0.36g，FeCL3 0.0Olg，酵母粉 0.24g，PH=7.0，測定發酵液中粗多糖濃度至大於15g/L時，停止發酵； 步驟2、滅菌後加入3倍體積的乙醇沉澱，將沉澱烘乾製得多糖。
2.根據權利要求1所述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，其特徵在於:所述的生產微生物為枯草芽孢桿菌、圓褐固氮菌、矽酸鹽細菌、根瘤菌中的任意一種。
3.根據權利要求2所述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，其特徵在於:生產微生物具體為經基因工程改造的枯草芽孢桿菌，所述的經基因工程改造的枯草芽孢桿菌採用如下步驟發酵獲得:在植物表面採集樣品，用含氮量較低的培養基進行初篩後，獲得的初篩菌株再次在含氮量較低的培養基上進行復篩獲得多糖的高產菌株，以多糖的高產菌株為生產微生物，所述的含氮量較低的培養基由如下質量的組分組成:蔗糖10g，NaCl 0.2g，K2HPO40.2g，GaCO3 5g，MgSO4 0.2g，(NH4)2SO4 0.lg，調 PH 7.0。
4.如權利要求1所述的高比熱容微生物生物多糖SM-1在製備抗紅外輻射組合物中的應用。
5.一種面膜，其特徵在於包括如下質量百分比的成分組成:如權利要求1所述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為8%，還包括:甘油3%，黃原膠0.3%，尿囊素0.2%，羥苯甲酯0.15%，乙內醯脲和/或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.15%，香精0.03%，去離子水補足 100%。
6.一種抗皸裂霜，其特徵在於包括如下質量百分比的成分組成:如權利要求1所述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為10%，還包括:礦油4%，棕櫚酸乙基己酯2%，辛酸或葵酸三甘油酯2%，聚二甲基矽氧烷2%，碳酸二辛酯2%，牛油果樹果酯2%，尿素1%，鯨蠟硬脂醇3%，硬脂醇聚醚-21 2%，硬脂醇聚醚-2 2%，羥苯甲酯0.15%，羥苯丙酯0.1%，聚丙烯醯胺、C13-14異鏈烷烴或月桂醇聚醚-7 0.8%，甘油5%，乙二胺四乙酸二鈉0.05%，香精0.1%，乙內醯脲或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.2%，去離子水補足100%。
7.—種洗面奶，其特徵在於包括如下質量百分比的成分組成:如權利要求1所述的高比熱容微生物生物多糖SM-1，質量百分比為5%，還包括:硬脂酸18%，月桂醯基穀氨酸8%，十四酸5%，十二酸3%，硬脂酸甘油酯/PEG-100硬脂酸酯1.5%，聚乙二醇6000雙硬脂酸酯.0.5%，羥苯丙酯0.1%，EDTA 二鈉0.1%，甘油10%，氫氧化鉀7%，羥苯甲酯0.15%，椰油醯基甘氨酸鉀3%，乙內醯脲或碘丙炔醇丁基氨甲酸酯0.2%，香精0.2%，去離子水補足100%。
【文檔編號】A61Q17/04GK104498561SQ201410700699
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】楊紅兵 申請人:楊紅兵