專利名稱：一種利用廢菌絲體提取麥角固醇的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用廢菌絲體提取麥角固醇的方法。
麥角固醇是一種重要的醫(yī)藥化工原料，如用于制備“可的松”、“激素黃體酮”等，最大的用途是生產維生素D2，麥角固醇經紫外線光照可轉化為維生素D2。
麥角固醇存在于許多微生物中如酵母、霉菌中。目前麥角固醇工業(yè)化生產主要采用發(fā)酵法，發(fā)酵菌株主要為酵母、曲霉菌等，如國外Guan(GuanJ et al,Pesticide Biochemistry and Physiology,1992,42:262-270)及國內張博潤(《微生物通報》，1993,2(6):335-338)等都采用酵母發(fā)酵生產麥角固醇。酵母發(fā)酵后收集酵母，經皂化、萃取、結晶等工藝得到麥角固醇晶體。用酵母發(fā)酵法生產麥角固醇的主要缺點是生產設備投資高，生產成本高產品純度低。如我國目前麥角固醇的生產成本高達2500元/公斤，純度僅為75％。因此我國用于維生素D2生產的麥角固醇主要依靠進口。
我國每年檸檬酸發(fā)酵工業(yè)產生廢菌絲體高達40萬噸，青霉素廢菌絲體5萬噸，目前主要是作為廢物拋棄。既造成環(huán)境污染，又造成資源的浪費。
本發(fā)明的目的是利用上述青霉素、檸檬酸和乳酸發(fā)酵后的廢菌絲體提供一種工藝簡單、低成本、易于工業(yè)化的提取麥角固醇的方法。
本發(fā)明的要點如下本發(fā)明為一種利用青霉素、檸檬酸和乳酸發(fā)酵后廢菌絲體提取麥角固醇的方法，依次包括以下步驟(1)細胞破碎其目的是使細胞破碎，以除去細胞胞內的雜質，如核酸、蛋白質，有利于麥角固醇的提取，從而提高產品的純度?？梢圆捎脡A或酸處理，破碎細胞壁。具體步驟為將青霉素發(fā)酵的青霉菌、檸檬酸發(fā)酵的黑曲霉菌或乳酸發(fā)酵的根霉菌菌絲體與稀堿溶液或酸溶液混和，所用的稀堿溶液沒有特別要求，可以是氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀稀溶液；所用的酸溶液可以是鹽酸、硫酸等。酸或堿的重量百分濃度最好在1-10％，加入量使堿或酸與菌絲體的重量比為0.05∶1-2∶1，在20-100℃下，攪拌10分鐘-4小時，收集菌絲體，可采用離心或過濾的方法收集菌絲體。
(2)皂化該步驟的主要目的是除去菌絲體中的脂肪酸。將步驟(1)中收集的菌絲體與堿-醇溶液混和，在50-100℃下，攪拌30分鐘-4小時，反應最好在回流或密閉條件下進行，以減少醇的損失。所用的堿-醇溶液由重量百分濃度為10-50％的堿溶液與醇混和制得，醇與堿溶液的體積比為0.5∶1-2∶1，采用的堿沒有特別要求，采用的醇為C1-C6的醇，如甲醇、乙醇和丙醇等。
(3)麥角固醇萃取將步驟(2)反應后的溶液與有機溶劑萃取劑混和，所用的有機溶劑為C1-C20的烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴或上述烴的混合物，最好用C4-C10的烷烴，萃取劑與溶液體積比為0.5∶1-10∶1，攪拌萃取，萃取溫度20-60℃，萃取時間為30分鐘-4小時。收集有機溶劑相，可采用靜置分層或離心萃取器收集。為提高收率，本萃取可進行2-3次。
(4)結晶干燥將步驟(3)收集到的有機相蒸發(fā)濃縮，濃縮可采用真空濃縮或常壓濃縮，濃縮比(初始液與濃縮液體積之比)為2-10。將濃縮液冷卻結晶，結晶溫度在-10℃-10℃，結晶時間為2-20小時，過濾收集晶體，干燥后可得到麥角固醇產品，干燥最好采用真空干燥。為提高純度，干燥前的結晶過程可重復1-2次。
本發(fā)明以青霉素、檸檬酸和乳酸發(fā)酵后廢菌絲體為原料提取麥角固醇的方法工藝簡單、成本低、易于工業(yè)化。得到的麥角固醇純度可與國外進口產品媲美，且原料充裕易得，若將我國每年檸檬酸發(fā)酵工業(yè)產生的40萬噸廢菌絲體、5萬噸青霉素廢菌絲體用于提取麥角固醇，可得到麥角固醇100噸以上。純度可達90％以上，生產成本1500元/公斤。本發(fā)明的方法不僅工藝簡單，產品質量穩(wěn)定，純度高，大大地降低了成本。更主要的是與此同時可以變廢為寶，減少環(huán)境污染和資源浪費。
采用本發(fā)明廢菌絲體提取的麥角固醇與酵母發(fā)酵麥角固醇產品質量與成本比較如下
下面結合實施例對本發(fā)明的方法做進一步描述(以下實施例中所提到的溶液濃度均為重量百分濃度)實施例1青霉素發(fā)酵菌絲體1公斤，加12升1％氫氧化鈉溶液，在70℃下攪拌30分鐘，離心除去上清液，在菌絲體中加入6倍體積的乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-堿溶液制備所用氫氧化鈉溶液的重量百分濃度為20％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為2∶1)，在70℃下皂化3小時后，加入2倍體積的正己烷，在室溫下萃取2小時，靜置分層，取有機相，濃縮4倍，冷卻到0℃結晶5小時，過濾收集麥角固醇晶體，得到4克麥角固醇，采用高效液相色譜HPLC分析產品的純度為90％。
實施例2檸檬酸發(fā)酵菌絲體10克，加入100ml1％氫氧化鉀溶液，在60℃下攪拌3小時，離心除去上清液，加入4倍體積的甲醇-氫氧化鉀溶液(醇-堿溶液制備所用氫氧化鉀濃度為30％，甲醇和氫氧化鉀溶液體積比3∶1)，在90℃下皂化2小時，加入2倍體積正庚烷，在40℃攪拌萃取2小時，離心收集有機相，濃縮6倍，冷卻到-10℃結晶3小時，離心收集晶體，得到300毫克麥角固醇，純度為82％。
實施例3:1公斤乳酸發(fā)酵菌絲體，加入12升1％氫氧化鈉溶液在100℃下攪拌3小時，離心除去上清液。在菌絲體中加入5倍體積的乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-堿溶液制備所用氫氧化鈉的重量百分濃度為25％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為1∶1)，在80℃下，皂化2小時后在菌絲體中加入10倍體積的石油醚(所用的石油醚沸程為60-90℃)，分3次萃取，每次加入3-4倍體積的石油醚，在40℃萃取4小時，靜置2小時，收集石油醚相。濃縮6倍后，冷卻到4℃結晶5小時，過濾得到麥角固醇，純度達82％。通過重結晶麥角固醇純度可達94％。
實施例4青霉素發(fā)酵新鮮菌絲體1公斤，加10升4％鹽酸溶液，在70℃下攪拌60分鐘，離心除去上清液，用氫氧化鈉溶液洗滌菌絲體至濾液pH為7.0-9.0，在菌絲體中加入6倍體積乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-堿溶液制備所用氫氧化鈉濃度為20％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為1.5∶1)，在70℃下皂化3小時，加入2倍于溶液體積的正戊烷和正庚烷的混合物，在室溫下萃取2小時，靜置分層，取有機相，濃縮4倍，冷卻到0℃結晶5小時，過濾收集麥角固醇晶體，得到5克麥角固醇，純度90％。
實施例5青霉素發(fā)酵菌絲體10公斤，加入100升10％氫氧化鈉溶液，在70℃下攪拌100分鐘，在破碎液中加入100升乙醇-氫氧化鈉溶液(醇-堿溶液制備所用氫氧化鈉濃度為20％，乙醇和氫氧化鈉溶液體積比為2∶1)，在80℃下皂化3小時后，加入200升正己烷，在室溫下萃取2小時，靜置分層，取有機相，用200升正己烷再次萃取溶液相，合并兩次正己烷萃取液，濃縮到25升，冷卻到-5℃結晶3小時，過濾收集麥角固醇晶體，得到65克麥角固醇，純度75％。將65克麥角固醇溶解在10升正己烷中，過濾后將溶液冷卻結晶，-5℃結晶3小時，可得到56克麥角固醇晶體，純度為95％。
權利要求
1．一種利用廢菌絲體提取麥角固醇的方法，依次包括以下步驟(1)細胞破碎將青霉素發(fā)酵的青霉菌、檸檬酸發(fā)酵的黑曲霉菌或乳酸發(fā)酵的根霉菌菌絲體與稀堿溶液或酸溶液混和，堿或酸與菌絲體的重量比為0.05∶1-2∶1，在20-100℃下，攪拌10分鐘-4小時，收集菌絲體；(2)皂化將步驟(1)收集的菌絲體與堿-醇溶液混和，在50-100℃下，攪拌30分鐘-4小時；上述堿-醇溶液由重量百分濃度為10-50％的堿溶液與醇混和制得，醇與堿溶液的體積比為0.5∶1-2∶1；(3)萃取將步驟(2)反應后的溶液與有機溶劑萃取劑混和，萃取劑與溶液體積比為0.5∶1-10∶1，萃取溫度為20-60℃，萃取時間為30分鐘-4小時，收集有機相；(4)結晶干燥將步驟(3)收集的有機相濃縮，使初始液與濃縮液體積之比為2-10，再將濃縮液冷卻結晶，過濾收集晶體，干燥得到麥角固醇產品。
2．根據(jù)權利要求1的制備方法，其特征是步驟(1)中的稀堿溶液為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，酸溶液為鹽酸或硫酸水溶液，堿溶液或酸溶液的重量百分濃度為1-10％；步驟(2)的堿-醇溶液中，醇為C1-C6的醇；步驟(3)中所用有機溶劑萃取劑為C1-C20的烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴或上述烴的混合物。
3．根據(jù)權利要求1或2的制備方法，其特征是步驟(2)中皂化反應在回流或密閉條件下進行。
4．根據(jù)權利要求1或2的制備方法，其特征是步驟(3)的有機溶劑萃取劑為C4-C10的烷烴，萃取進行2-3次。
5．根據(jù)權利要求1或2的制備方法，其特征是步驟(4)的結晶溫度在-10℃-10℃，時間為2-20小時，干燥之前，結晶過程重復1-2次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢菌絲體提取麥角固醇的方法。本發(fā)明以青霉素、檸檬酸或乳酸發(fā)酵后的廢絲狀菌體為原料,分別經過細胞破碎、萃取、結晶、干燥等工藝提取麥角固醇。本發(fā)明的提取方法工藝簡單、成本低、產品純度高,質量穩(wěn)定、易于工業(yè)化。
文檔編號C07J9/00GK1322728SQ0010730
公開日2001年11月21日 申請日期2000年5月9日 優(yōu)先權日2000年5月9日
發(fā)明者譚天偉, 羅輝, 戚以政 申請人:北京化工大學