一种植物的综合利用方法技术

以美人蕉属植物为原料，采用酯酶处理实现了植物全株的综合利用，属于生物工程技术领域。本发明专利技术通过酶法转化等手段可得到具有抗氧化性的天然产物、淀粉及饲料等产品，具有良好的经济价值和应用前景。

Comprehensive utilization method of plant

The comprehensive utilization of plant whole plant was realized by using esterase treatment, which belongs to the field of biotechnology. The invention can obtain natural products, starch, feed, etc., which have the advantages of good economic value and application prospect.

【技术实现步骤摘要】

采用现代科技手段实现对美人蕉属植物根茎叶的综合利用。
技术介绍
美人蕉属CannaL.是美人蕉科Cannaceae的单一属，该属约有几十个种，为多年生大型喜光草本植物，原产美洲的热带和亚热带地区，具有适应性强、耐高温高湿等优良性状，现分布于世界各地的热带和温带地区。美人蕉属植物被广泛应用在城市公共绿地，庭院绿地和盆栽摆设等。另外美人蕉属植物的块根富含淀粉，因此除了作为园林植物用于观赏外，美人蕉属植物的根茎可提取淀粉食用。美人蕉属植物主要有芭蕉芋和美人蕉两种植物。芭蕉芋(Cannaedulisker)又名旱藕、蕉藕、姜芋，是美人蕉属的一种作为粮食作物栽培的高产淀粉品种，其亩产块根可达4000-5000公斤，淀粉含量高达80％以上。芭蕉芋在亚洲已成为高价值淀粉的新的原料来源，在我国的贵州、广西、云南等地被广泛种植，规模可达50万亩以上。芭蕉芋除了根茎富含淀粉外，根和叶中还含有大量天然抗氧化物质，如咖啡酸，迷迭香酸，丹酚酸B，绿原酸，芦丁等物质(Phenylpropanoidderivativesfromediblecanna,Cannaedulis,Phytochemistry,65,2004,67–2171；Occurrenceofrosmarinicacid,chlorogenicacidandrutininMarantaceaespecies,PhytochemistryLetters,2008,199–203)。这些物质同样存在于同属的观赏植物美人蕉(CannaindicaL.)中，其淀粉也常被提取食用(美人蕉和芭蕉芋，中国野生植物资源杂志1985，4，24-25)。鉴于美人蕉属植物的重要的经济价值，很多专利提出了相关的利用方案。专利CN201010268362开发了一种利用芭蕉芋发酵生产丁二酸的方法专利CN201110256671提出了以芭蕉芋为原料生产燃料乙醇的方法由于芭蕉芋淀粉粉具有一定的保健作用，因此其价格远高于玉米淀粉，作为工业原料进行发酵生产酒精、丁二酸等产品是无法与玉米淀粉竞争的。专利CN201510243588和CN201110049312.8均提出利用芭蕉芋茎和杆生产酒精的方法。然后研究已经表明纤维素产酒精的生产过程中纤维素酶的消耗及其它能耗价格远高于玉米酒精，因此现价阶段并无推广利用价值。.王正武提出了从提取完淀粉的芭蕉芋根茎废渣中制备果胶(CN200910312267.3)，可溶性膳食纤维(CN200910312509.9.)，多酚(CN200910052881.0)和糖多酚复合物(CN200910054318.7)的专利方法。从这四个专利可以看出，各组份的制备方法之间是完全独立的，无法有效地一次性得到各类产物。另外果胶和膳食纤维制备过程添加了各种酶类以利于提取，由于这两个产品的价格较低，因此此种模式的废渣再利用的价值不高。另一方面，多酚和糖多酚均为水溶性物质，在芭蕉芋淀粉的提取工艺中采用的水洗工艺，绝大部份酚酸类物质会以废水形式排出，残渣中仅余少量的酚酸物质。由于水量巨大，导致酚酸浓度较低，处理成本高昂，并不适合综合利用。研究发现芭蕉芋茎叶富含酚酸类物质，其中迷迭香酸(Rosmarinicacid)占总酚酸含量的90％以上(Occurrenceofrosmarinicacid,chlorogenicacidandrutininMarantaceaespecies,PhytochemistryLetters,2008,199–203)。迷迭香酸是广泛分布于于唇形科、紫草科、葫芦科、椴树科、伞形科等多种植物中的一种水溶性的天然酚酸类化合物。由分子结构可以看出它是一分子咖啡酸(3,4-二羟基肉桂酸,Caffeicacid,3,4-dihydroxycinnamicacid)和一分子丹参素(3,4-二羟基苯基乳酸，3,4-dihydroxyphenyllacticacid)由酯键相连的缩合物。咖啡酸具有抗炎、抗菌、抗病毒、升高白细胞及血小板等多种药理作用，可用于多种与氧化应激、炎症反应、病毒感染相关的疾病，如心血管疾病、脑组织损伤、人免疫缺陷病毒感染的预防和治疗以及白细胞减少症和血小板减少症。咖啡酸作为一种天然抗氧化剂，已广泛应用于食品、药品、化妆品等领域中。当前丹参素来源于丹参，具有多种药理活性。可用于抑制血小板聚集及抗凝、抗菌消炎及增强机体免疫、抗动脉粥样硬化及降血脂、抗血栓形成、治疗肝损伤的作用，丹参素抗肿瘤、治疗银屑病、防治高原病等。另外丹参素能显著延长小鼠耐缺氧时间，而且对后叶素引起的大鼠缺血性心电变化，具有显著保护作用。它能明显扩张冠状动脉，使其血流量显著增加，并有对抗吗啡和心得安收缩冠状动脉的作用。它还可拮抗低氧性肺血管收缩作用，提示可为肺心病、成人呼吸窘迫综合症(ARDs)，等危重疾病的治疗提供帮助。丹参素对微循环障碍具有明显改善作用，它可降低血浆乳酸含量，能改善细胞缺血缺氧所致的代谢障碍。另外，它并不影响静息状态下的红细胞中游离钙的变化，提示其有阻滞红细胞钙内流的作用。当前市场上丹参素唯一来源于种植丹参，丹参素在丹参根茎中的含量小于0.1％，虽然种植规模达几十万亩，仍然远远无法满足市场的需求。许多研究已经表明，自然界中存在各种酯酶可将迷迭香酸水解，从而得到丹参素和咖啡酸(MetabolismofRosmarinicAcidinRats，J.Nat.Prod.1998,61,993-996；TransepithelialTransportofRosmarinicAcidinIntestinalCaco-2CellMonolayers,biosci.biotechnol.biochem.,69(3),583-591,2005；InVitroandinVivoStabilityofCaffeicAcidPhenethylEster,J.Agric.FoodChem.2007,55,3398-3407；HydrolysisofRosmarinicAcidfromRosemaryExtractwithEsterasesandLactobacillusjohnsoniiinVitroandinaGastrointestinalModel,J.Agric.FoodChem.2009,57,7700–7705)。雀巢公司的专利(CN200780040651.1，US20140023625)表明经酶或微生物作用产生的迷迭香酸、咖啡酸和丹参素的混合物具有更好的生物活性，可应用于食品或化妆品。这也表明丹参素和咖啡酸相对于迷迭香酸来讲有更好的生理生化活性。当前，一方面美人蕉属植物除了块根被利用生产淀粉以外，也有将叶片用于饲喂猪等动物，但新鲜叶片不易保藏导致用量极少。另一方面，市场上丹参素和咖啡酸一直处于大量缺货状态。本专利技术通过充分利用美人蕉属植物的根、茎、叶，规模化生产高纯丹参素、咖啡酸及迷迭香酸，同时联产青贮饲料、高纤维饲料和淀粉具有重要的应用价值。
技术实现思路
基于当前的情况，本专利技术采集美人蕉属植物的根、茎、叶，经酯酶转化后再分离纯化得到丹参素、咖啡酸、迷迭香酸、青贮饲料、高纤维饲料、淀粉等产品。该方法实施简单，质量可控，具有广阔的应用开发前景。本专利技术的技术方案如下：步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种美人蕉属植物的综合利用方法，其特征在于：块根、茎、叶分别粉碎后经酯酶或表达酯酶的大肠杆菌全细胞转化，然后固液分离，再分别对固体和液体进行处理。液体首先采用大孔吸附树脂分离，然后采用制备色谱纯化得到迷迭香酸、咖啡酸、丹参素。茎和叶的转化物经固液分离得到的固形物干燥后得到青贮饲料。块根的转化物分离得到淀粉，其余固形物部份干燥得到高纤维饲料。

【技术特征摘要】
1.一种美人蕉属植物的综合利用方法，其特征在于：块根、茎、叶分别粉碎后经酯酶或表达酯酶的大肠杆菌全细胞转化，然后固液分离，再分别对固体和液体进行处理。液体首先采用大孔吸附树脂分离，然后采用制备色谱纯化得到迷迭香酸、咖啡酸、丹参素。茎和叶的转化物经固液分离得到的固形物干燥后得到青贮饲料。块根的转化物分离得到淀粉，其余固形物部份干燥得到高纤维饲料。2.根据权利要求1所述的美人蕉属植物为芭蕉芋和美人蕉。3.根据权利要求1所述的酯酶或表达酯酶的大肠杆菌全细胞添加量为块根、茎、叶重量的0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宇杰，熊天真，赵亦成，白亚军，郑晓晖，
申请(专利权)人：江南大学，西北大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32