[其他]用黑曲霉菌发酵联产薯蓣皂素和柠檬酸

说明书

本发明是一种由薯蓣属植物提取薯蓣皂素的科学发酵方法。

薯蓣皂素是生产多种甾体药物的前体，全世界生产的甾体激素，60%以上取材于薯蓣皂素。世界上最大生产国是墨西哥，年产量约500吨，原料品种为菊叶薯蓣和多花薯蓣。其次是我国，原料品种为盾叶薯蓣和穿龙薯蓣，其它如危地马拉、波多黎哥、印度等国都有一定量的生产。预计1985年世界年产量（不包括我国）将增长为2400吨，平均每年增长速度为10%。

早期，生产薯蓣皂素的方法是直接酸水解法-将薯蓣片放入水解罐中，用一定浓度的硫酸或盐酸催化水解，然后用有机溶剂从水解物中浸提薯蓣皂素，糖和淀粉留在废渣废液中。这种方法水解不彻底，皂素得率低，一般达到2%左右。

若经预发酵处理，可使产量提高17～48%，然而，现行的预发酵处理是将薯蓣片泼水加湿，成堆堆放，自然发酵，或称为自酵发酵。有的在池中浸泡发酵，有的加入外源酶促进发酵。上述方法简便易行但不科学，名曰自酶发酵，实则杂菌发酵，空气和水中的任何菌种都可参加，往往造成霉变。穿龙、盾叶、福州和蜀葵叶等薯蓣根茎，发霉后皂素得量高，但熔点降低，经分离可得到表-丝兰皂甙元和丝兰皂甙元酮，未经发霉的则没有。这两种衍生物的出现，使产品质量不合要求，同时使产量下降。特别是气候条件对自酶发酵影响大，发酵条件和发酵程度很难控制。某皂素厂因一场突降的大雨使三、四十吨正在发酵的黄姜片全部霉坏，失去提取价值而被迫倒掉。自酶发酵不仅难于有效地促进水解提高得率，而且经常由于局部霉变，使薯蓣皂素结构改变，转变为其他衍生物，降低产品熔点，拉大熔距，造成更大损失。因而，绝大多数厂家的皂素得率仍然在2～2.2%。

为寻求提高皂素得率和利用淀粉的途径，Rothock，J.W.等曾用土曲霉MF-118菌株酶解D.barbasco薯蓣皂素产率未超出直接酸水解法水平;四川生物所曾进行过预发酵提高薯蓣皂素产率及淀粉综合利用方面的研究，并提出“盾叶薯蓣在预发酵过程中有种能影响皂甙转化为皂甙元的酶存在，当适合这种酶催化的条件存在时，其酶活性强，就能促进皂素产率的提高。反之，当这种酶活性受到破坏后，虽然按预发酵条件处理，都不能提高皂素产率”，因而，“不经预发酵，当酒精发酵时的高温、高压蒸料，就起到了杀灭皂甙酶的作用，故不能提高皂素产率。”亦即酒母在发酵过程中产生的酶，不能使皂甙降解为次级甙，因而不能取代“自酶发酵”;一年后，陕西省轻工业研究所将盾叶薯蓣粉碎后即行蒸煮、糖化，接入1300^＃酵母进行酒精发酵，每百斤薯蓣生产96度酒精12.65斤（淀粉出酒率27.3%），生产皂素0.78斤（原料中皂素含量0.9至1.5%）。

他们只着眼于利用淀粉，对酵母发酵能否提高皂素得率未加以探讨。本发明为根治“自酶发酵”的弊病，筛选了几种纯种黑曲霉菌，进行了多次发酵实验，然后取直接酸水解法提取的总皂甙元，和纯种黑曲霉菌发酵后，又经酸水解而提取的总皂甙元，与薯预皂素标样对照，进行薄层分析，得到了两对色斑。第一对色斑R_f＝0.45，与标样的R_f值完全一致，可见这种色斑就是薯蓣皂素的色斑。第二对色斑小而色浅，R_f＝0.85，这是共存的其他皂甙元或其衍生物的色斑，除此以外未见其他明显色斑。

将发酵和未发酵的两类总皂甙元样品，分次经氧化铝干柱吸附后，先后用乙醚和苯洗脱，得到两个洗脱峰，分别收集产物，测定红外光谱。结果，这两类样品的乙醚洗脱物的红外光谱是相同的ν〈`;film;max`〉cm^-1;1057（C₃-OH和△⁵），986，926＜904，868（25R螺留烷），与萨德勒商品谱图S-092对照可判定为薯蓣皂素;质谱M/Z：414（M⁺），139（基峰）282，300，经库检索也可判定为薯蓣皂素。这两类样品的苯洗脱物的红外光谱也相同，它们是同一衍生物。

上述结果表明，黑曲霉菌发酵未引起薯蓣皂素分子结构的改变，衍生物是原料中固有的，而不是发酵中产生的。

用未经自酶发酵的一般生产原料，经蒸煮破坏了自身存在的各种酶以后，直接用黑曲霉菌接种发酵，再经酸水解提取薯蓣皂素，其得率都在4～5%，使产量提高了100%以上。