[发明专利]一种微生物混合发酵制备黄姜皂苷的方法

说明书

本发明公开了一种微生物混合发酵制备黄姜皂苷的方法，属于生物技术领域，重点解决现有生产工艺中黄姜皂素收率低的问题。首先分别培养芽孢杆菌HG224、一种果胶杆菌或欧文氏菌、一种纤维单胞菌，然后按照1:0.4～1.2:0～1.2接种体积比例混合后制备微生物菌群；再按照黄姜干重与水的质量比为1:5～1:15配制成均匀黄姜浆液，在浆液中接种体积百分数为10％～40％上述微生物菌群，然后在温度为30℃～40℃，转速为100～220r/min的条件下培养4～6h。该微生物菌群混合发酵可使大量束缚的皂苷游离出来，大大提高了黄姜皂素收率，同时，为促进后续黄姜皂素的绿色生产奠定了坚实基础，工业化应用前景广阔。

技术领域

本发明属于生物技术领域，更具体地，涉及一种微生物混合发酵制备黄姜皂苷的方法。

背景技术

黄姜(Dioscorea zingiberensis C.H.Wright)学名盾叶薯蓣，又称火头根，多年生缠绕草本植物，为我国特有的野生植物资源，主要分布于湖南、陕西、四川、贵州及云南等省。黄姜的根状茎含薯蓣皂苷等甾体皂苷类成分、40％左右的淀粉、50％的纤维素以及一些水溶性苷类、生物碱类、黄酮苷类、强心苷类、单宁、色素等化学成分。黄姜的主要有效成分是薯蓣皂苷元，也称皂素(以下均称皂素)。皂素是黄姜皂苷的配基，在黄姜中主要以皂苷的形式存在。以黄姜皂素合成的甾体激素中间体及皮质激素、性激素、蛋白同化激素等产品为主的数百种国计民生特需的药物，被誉为“药用黄金”。甾体激素类药物已迅速发展为仅次于抗生素的第二大类药物。

盾叶薯蓣植物中的淀粉、蛋白质、果胶等成分对甾体皂苷具有一定的包裹作用，而甾体皂苷又通过糖苷键与植物纤维相连。因而简单的酸水解方法收率低，很难将植物中的薯蓣皂素提取完全，仅能提取其中的1/4。

专利CN1515585A公开了一种环保无污染生产薯蓣皂素的方法，但其中过筛分离40％的纤维素部分会带走一些与纤维素结合的皂苷，从而降低了皂素的得率。专利CN1970785A公开了一种薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法，将黄姜原料粉碎后直接进行溶剂提取，与黄姜木质纤维素结构共价偶联的结合态皂苷无法获得，皂素得率存在提升空间。专利CN1821380A公开了一种处理黄姜的高效复合微生物菌群，其使用的微生物菌群涵盖细菌、霉菌、酵母菌等多种复合微生物，但存在问题是真菌生长时间较长，且细菌与真菌在生长过程中存在拮抗作用，大多数微生物在对黄姜木质纤维素处理过程中，存在分阶段生长的情况，与自然发酵过程一样存在不可控性，且微生物对皂苷元母核可能会有降解与转化作用，从而降低皂素得率。

综上所述，传统的酸水解法提取黄姜皂素由于皂苷的转化不是专一性的，是同时水解各种物质，包括木质纤维素，淀粉，蛋白等等，用酸量大，因此，效率低、能耗大，且需要高温处理；现有技术大多利用微生物自然发酵处理黄姜，而自然发酵的微生物不可控，因而可能会掺杂一些可以降解皂素母核的微生物，使得皂素产量大幅下降。

因此，最大限度提高黄姜皂素收率，降低黄姜皂素生产成本则是现有生产工艺面临的突出问题，通过创新微生物方法促进黄姜皂苷的大量游离，尤其是黄姜中束缚皂苷的游离极为重要，所以，研发新的绿色生产工艺并进行产业化应用刻不容缓。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种芽孢杆菌、微生物菌群及其混合发酵制备黄姜皂苷的方法，其目的在于通过选择合适的微生物菌种，制备得到微生物菌群，使得在黄姜发酵时该微生物菌群能够先后分泌高活性木质纤维素降解酶、淀粉酶和糖基转移酶等，协同促进黄姜皂苷的游离，且提高皂苷在水相中的溶解度，从而提高最终皂素的得率，由此解决现有技术黄姜皂素收率低的突出问题，为下一阶段的微生物高效转化皂苷生产皂素奠定了坚实基础。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种芽孢杆菌，分类命名为Bacillus sp.HG224，所述芽孢杆菌于2016年12月30日保藏于中国典型培养物保藏中心CCTCC，其保藏编号为CCTCC M2016791。