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编号:12748876
纳豆菌液体发酵转化黄芩苷和汉黄芩苷的工艺研究(1)
http://www.100md.com 2015年12月1日 中国中药杂志 2015年第23期
     [摘要] 探索研究纳豆菌液体发酵黄芩药材制备黄芩素和汉黄芩素的工艺,利用纳豆菌所产生的活性酶对黄芩苷和汉黄芩苷进行生物转化,以提高黄芩中黄芩素和汉黄芩素的含量。通过考察不同碳源、氮源及无机盐的种类和浓度、培养基pH、药材粉碎度、装液量、摇床转速、液料比、发酵时间等因素对发酵工艺的影响,以黄芩素和汉黄芩素的含量为评价指标,优选得到黄芩生物转化生成黄芩素和汉黄芩素的液体发酵最佳工艺为蛋白胨质量分数为1.0%,氯化钠0.05%,pH 6.0,黄芩药材粉碎过40目,装样量33%,摇床转速200 r·min-1,液料比5∶1,温度37 ℃,发酵6 d,黄芩药材中黄芩苷的转化率为97.6%,汉黄芩苷转化率97.0%。验证试验表明该工艺稳定可行,为黄芩素和汉黄芩素的工业化生产提供数据参考。

    [关键词] 纳豆菌;黄芩;液体发酵;黄芩素;汉黄芩素;工艺优化

    黄芩为唇形科植物黄芩的干燥根,其中黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素等黄酮类成分是其主要活性成分,具有抗炎,抗菌,抗肿瘤,抗氧化,调节免疫,抗抑郁等广泛药理作用[17]。据相关文献报道[89],黄芩苷和汉黄芩苷不易被人体直接吸收,需经肠道菌群作用水解成苷元黄芩素和汉黄芩素后,发挥其药效作用。而黄芩药材中黄芩素和汉黄芩素的含量相对较低[10],因此黄芩素和汉黄芩素还远不能满足市场需求和临床应用,目前,黄芩素和汉黄芩素的提取大多是从药材中直接提取,近年来虽有一些文献报道利用侧耳菌、黑曲霉[11]、米曲霉[12] 对黄芩进行生物转化,但其所用菌种也多属真菌类,难免会产生安全性问题,并且转化率相对较低。

    本实验选取的纳豆菌是枯草芽孢杆菌的一个亚种,该菌是从纳豆食品中提取而得,在其发酵过程中还会生成例如纳豆激酶、超氧化物歧化酶等多种活性酶,且属于益生菌[13]。黄芩苷和汉黄芩苷中的葡萄糖醛酸键,不易被水解,而通常采用的是酸、碱水解等化学方法进行水解。用纳豆菌发酵黄芩,其代谢产生的活性酶能较好地水解苷元中的葡萄糖醛酸键,将黄芩中的黄芩苷和汉黄芩苷转化成黄芩素和汉黄芩素,本研究采用单因素试验考察获得纳豆菌液态发酵黄芩的最佳发酵培养基和最优发酵条件,从而提高黄芩的利用率。

    1材料

    Agilent1100型高效液相色谱仪(美国安捷伦科技公司),SG8200H 型超声仪(上海冠特超声仪器有限公司),TB215D 型1/10万分析天平(德国赛多利斯股份公司),THZ92B汽浴恒温振荡器(上海浦东物理光学仪器厂),大型恒温摇床(江苏天竟实验仪器厂),GZX9246 MBE电热恒温鼓风干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂),甲醇与乙腈均为色谱级,娃哈哈纯净水,其他试剂为分析纯。

    黄芩苷,黄芩素对照品(购自中国食品药品检定研究院,批号分别为110715201318,111595200905),汉黄芩苷,汉黄芩素对照品(购自四川维克奇生物科技有限公司,批号分别为130603,130612,纯度均≥98%),试验用黄芩药材(购自贵阳同济堂药店)经贵州医科大学药学院药用植物与生药学教研室龙庆德副教授鉴定为唇形科植物黄芩Scutellaria baicalensis Georgi的干燥根。纳豆菌Bacillus natto购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC10023),购入后在本实验室进行传代保存。

    2方法与结果

    2.1培养基的制备及发酵培养

    斜面培养基:营养琼脂3.3 g,加去离子水100 mL。 种子培养基:NaCl 6 g,牛肉膏6 g,蛋白胨12 g,加双蒸水1 000 mL,1.0 mol·L-1 NaOH调节pH至7.0。以上2种培养基均在121 ℃条件下高压灭菌30 min。

    将纳豆菌菌种接种于斜面培养基上,于37 ℃培养 12 h,将活化的纳豆菌转接于种子培养基中,在37 ℃,180 r·min-1条件下培养,即可用于接种发酵。称取粉碎后的黄芩10 g,接种液体种子培养基,进行发酵。

    2.2供试品溶液的制备

    同批液体发酵后的黄芩药材于50 ℃干燥12 h 至恒重,精密称取6份干燥样品,每份0.5 g,各加入甲醇25 mL,超声提取30 min,过滤,滤渣加甲醇 25 mL 超声提取 30 min 后过滤,合并滤液,吸取滤液1 mL 用甲醇定容至10 mL,过 0.45 μm微孔滤膜滤过,4 ℃冰箱储存备用。

    2.3含量测定

    2.3.1色谱条件[14] 迪马Diamonsil C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),流动相甲醇(A)乙腈(B)0.2%磷酸水(C)(20∶20∶60),梯度洗脱(0~28 min, 20%~35% A, 20%~35% B;28~32 min, 35%~20% A, 35%~20% B),柱温35 ℃,流速1.0 mL·min-1,检测波长278 nm,进样量10 μL。色谱图见图1。

    2.3.2标准曲线的绘制 精密称取黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素对照品适量,用甲醇超声溶解,配制成质量浓度分别为145.6,129.8,98.6,106.3 g·L-1的对照品溶液,将对照品溶液分别稀释成6个不同浓度。按2.3.1项下色谱条件测定,以各对照品进样量(μg)为横坐标X,峰面积为纵坐标Y,绘制标准曲线,得回归方程分别为Y=1.99×103X-60.70(r=0.999 8),Y=5.29×103X-59.70(r=0.999 8),Y=3.41×103X-0.800 6(r= 0.999 9),Y = 5.16×103X-6.866 8 (r= 0.999 9),线性范围分别为27~1 456,35~1 298,4.9~246.5,42.5~318.9 ng。, http://www.100md.com(龙厚宁张硕 姚磊张敏王鹏娇孟小夏高秀丽张荣平)
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