[发明专利]盾叶薯蓣内生菌发酵制备薯蓣皂素的方法

说明书

本发明属于微生物次生代谢产物技术领域，公开一种盾叶薯蓣内生菌发酵制备薯蓣皂素的方法，薯蓣皂素从盾叶薯蓣内生菌的发酵液中分离获得，发酵方法包括下述步骤：1)将盾叶薯蓣内生菌接入种子培养基中进行种子培养，得到发酵菌种；2)将所述发酵菌种接入盛装有发酵培养基的发酵罐中，开启搅拌，设定发酵条件为发酵温度24‑32℃、发酵pH5.5‑8.5、通气量1.0‑5.5L/min；3)酸解发酵液，中和后得到所述薯蓣皂素。本发明建立了5L小罐发酵生产薯蓣皂素的基本工艺，显著提高了薯蓣皂素的产量，克服了现有薯蓣皂素生产产量低、耗能高的技术缺陷，为盾叶薯蓣内生菌的开发利用提供了研究基础。

技术领域

本发明属于微生物次生代谢产物技术领域，涉及原料药品皂素的制备工艺优化，具体涉及利用盾叶薯蓣内生菌发酵制备薯蓣皂素的方法。

背景技术

盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C.H.Wright)为我国特有的薯蓣品种，又称为黄姜，是生产皂素的主要植物原料。薯蓣皂素被医药界称为“药用黄金”，其可以合成皮质激素、蛋白同化激素、性激素等数千种甾体激素类药物。盾叶薯蓣为获取薯蓣皂素的重要原料之一。目前，全世界已发现138种含薯蓣皂素的薯蓣属植物，但是只有10％左右的薯蓣属植物具有工业利用价值。随着薯蓣皂素市场需求缺口的不断增大，盾叶薯蓣已遭受掠夺式的采挖，使得这种珍贵的野生资源逐渐枯竭。长期人工种植盾叶薯蓣已造成薯蓣种质资源退化，使其皂素产量不断降低，且对山区脆弱的生态环境造成了严重的破坏。

在传统的皂素生产过程中，会产生大量废水。这些废水中有机污染物浓度高、色度高、酸度高，因此处理难度极大。盾叶薯蓣的主产区包括湖北、陕西、河南等省。陕西省常年大面积种植盾叶薯蓣，有80余家皂素生产企业，加工量约占全国的50％，其中，汉江流域的上游城市汉中市就有38家皂素生产企业，每年排放污水大约100多万吨。由于许多企业的皂素生产废水直接排入汉江，对南水北调中线水源区水质污染十分严重。受国家环保政策影响，全国一半以上的皂素提取企业停产，导致皂素价格不断上升。

产需缺口大、野生盾叶薯蓣资源日益减少、人工种植质量下降以及环境受到破坏等，已成为薯蓣皂素生产过程中的众多难题，严重影响了我国医药工业对甾体激素类药物的研发与应用。为了寻求上述问题的解决方案，需要改变薯蓣皂素的现有生产模式，这方面的改变主要体现为：一方面选育高产、稳产的薯蓣新品种，采用科学的、规模化的种植方法；另一方面探索环保、高效的薯蓣皂素制备途径。

针对困扰皂素生产企业的污染和原料匮乏等问题，研究者开展了大量的研究并应用于实践。当前的研究和应用方向主要是利用分离菌株发酵或自然发酵盾叶薯蓣地下茎，再分离薯蓣皂素，与常规酸水解法相比，尽管能够充分利用盾叶薯蓣的有效成分，明显提高皂素的提取率，但生产过程中产生大量酸性废水的问题没有得到根本解决。

发明内容

本发明的目的是探索环保、高效的薯蓣皂素制备新工艺，克服采用现有技术制备薯蓣皂素的诸多技术问题。植物内生菌可以产生与其宿主相同或相似的生理活性物质。基于此，本专利的发明人将盾叶薯蓣内生菌作为研发方向，探寻从盾叶薯蓣内生菌的次级代谢产物中提取薯蓣皂素的可能性。这将是解决工业污染和寻找新资源的可行途径之一。