一种利用筛选的微生物或酶转化蓝草增产靛蓝和靛玉红的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用筛选的微生物或酶转化蓝草增产靛蓝和靛玉红的方法，将蓝草直接使用或经冷冻处理、研磨处理、微波处理、揉捻处理、杀青处理等前处理后，接入筛选培养的微生物或加入这些微生物所产酶进行转化，使蓝草中生成靛蓝和靛玉红的前体物质以更高的效率转化成靛蓝和靛玉红，提高加工过程的产量和产率，缩短加工时间，使过程更高效和环保。使过程更高效和环保。使过程更高效和环保。

【技术实现步骤摘要】
一种利用筛选的微生物或酶转化蓝草增产靛蓝和靛玉红的方法


[0001]本专利技术涉及化合物的提取方法，特别涉及一种利用筛选的微生物或酶转化蓝草增产靛蓝和靛玉红的方法。

技术介绍

[0002]蓝草是一类用以生产靛蓝染料植物的总称，凡是可以制取靛蓝的植物均可称作为“蓝”(周江波，邓小红.天然靛蓝植物生化及分子生物学研究进展[J].北方园艺，2018(01)：160
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166.)，靛蓝染料的制作工艺已流传上千年，常用于制靛的植物包括爵床科(Acanthacea)的马蓝(Baphicacanthuscusia(Nees)Bremek.)、十字花科(Cruciferae)的菘蓝(Isatisindigotica Fortune)、豆科(Leguminosae)的木蓝(Indigoferatinctoria Linn)以及蓼科(Polygonaceae)的蓼蓝(PolygonumtinctoriumAit.)等，专利技术人在对蓝草高效生物转化靛蓝和靛玉红的同时，开发了以蓝草为原料产黑色素的方法(一种利用蓝草或蓝草加工剩余物制备黑色素的方法，CN2021106832815，2021
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18.)。
[0003]马蓝(Baphicacanthuscusia(Nees)Bremek.)为爵床科(Acanthacea)板蓝属(Baphicacanthus)多年生草本植物，与十字花科(Cruciferae)菘蓝属(Isatis)植物菘蓝(Isatisindigotica Fortune)分别称为北板蓝和南板蓝，其茎和叶是制作中药青黛的主要原材料。图1为马蓝(左)和菘蓝(右)。
[0004]马蓝主要分布于中国华南、西南等地区，福建省野生马蓝资源丰富且栽培历史悠久，以福建马蓝为原料制成的中药“建青黛”，因其高品质而相当著名(周心怡.建青黛加工工艺及质量标准研究[D].华侨大学，2019.)。青黛具有清热解毒、凉血消斑、泻火定惊等功效，其主要活性物质为靛蓝(Indigo)和靛玉红(Indirubin)。图2为靛蓝和靛玉红的分子结构。
[0005]木蓝(Indigoferatinctoria Linn)为豆科木蓝属植物，又名槐蓝、野青靛。具有清热解毒，凉血止血之功效。主治乙型脑炎，腮腺炎，急性咽喉炎，淋巴结炎，目赤，口疮，痈肿疮疖，丹毒，疥癣，虫蛇咬伤，吐血。
[0006]蓼蓝(PolygonumtinctoriumAit.)是蓼科蓼属一年生草本植物。蓼蓝喜温暖和湿润的气候，对土壤要求不严。是主要的天然蓝色植物染料的原材料之一，蓼蓝还是常用的药用植物，叶有清热解毒之效。
[0007]靛蓝(Indigo)是一种古老的色素类物质，广泛应用于食品、医药和印染工业中，靛玉红(Indirubin)在临床上常用于治疗慢性粒细胞白血病等恶性肿瘤(王雪，孙长岗.青黛作用于急性幼粒细胞白血病的可视化“药靶蛋白模型”分析[J].世界中医药，2020，15(12)：1692
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1698+1704.)。靛蓝和靛玉红作为一对同分异构体，其在天然物料中的形成途径存在差异，蓝草鲜叶中存在生成靛蓝与靛玉红的吲哚类前体物质吲哚苷。其叶片在浸泡发酵过程中，苷类在酶解作用下形成吲哚酚(indoxyl)阴离子，吲哚酚阴离子在体系中不稳定易被氧化形成吲哚酚，两分子吲哚酚缩合形成对称的靛蓝，吲哚酚进一步氧化形成吲哚醌
(isatin)，一分子吲哚醌则与一分子吲哚酚缩合形成靛玉红。(杨明，刘泽玉，苏柘僮，邹文铨.“蓝”类植物中的前体物质转化为“靛”的机制探讨[J].中国中药杂志，2010，35(07)：928
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[0008]目前常用的的靛玉红合成方法是碱催法，即利用吲哚醌和吲哚乙酸酯缩合反应(姬长安，于健，严国兵.靛玉红及其衍生物的合成与研究进展[J].广州化工，2020，48(20)：16
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19)。工业上利用靛蓝还原制成吲哚醌，在酸性条件下与吲哚酚钾溶液反应合成靛玉红，其过程如图3所示。人工化学合成靛玉红的方法收率较高，但其副产物多且有机溶剂消耗大，生产安全性低，产生大量的工业废弃物对环境不友好，不利于环境的可持续性发展。中国蓝草资源丰富，广泛分布于中国华南、西南等地区，其马蓝、蓼蓝、菘蓝和大青叶等均是能有效生产靛蓝和靛玉红的天然绿色物料。蓝草的人工栽培历史悠久，传统方法利用丰富的蓝草资源发酵制备靛蓝和靛玉红，不仅安全、副产物少、毒性低而且废料排放率低对环境友好，是一条具有发展前景的可持续性绿色道路。图3为靛玉红人工合成反应。
[0009]为了提高蓝草制备靛蓝和靛玉红的效率，近年来不少学者提出了创新的方法，专利技术专利(一种以马蓝鲜叶为原料制备靛玉红的方法，CN201911138091.4，2019
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20)利用马蓝鲜叶定向生成靛玉红，将马蓝鲜叶在pH为7的水中边通氧边搅拌48h，加碱后加热至60℃并通气搅拌1h。为了实现连续加热通氧搅拌工作，专利技术人还开发了可持续加热浸泡并搅拌的装置(一种用于马蓝鲜叶靛提取用加热浸泡装置，CN 201922098119.8，2019
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29)和发酵液过滤装置(一种用于马蓝鲜叶浸泡发酵用过滤装置，CN 201922098511.2，2019
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29)。吲哚酚在氧气充足条件下氧化成吲哚醌，吲哚醌与吲哚酚缩合形成靛玉红，然而在定向生成靛蓝的工艺中，靛玉红的生成不利于靛蓝的显色，是降低以靛蓝色素为目标物品质的副产物。
[0010]一种靛蓝的提取方法(CN202110063213.9)为了提高靛蓝的品质，提出在蓝草浸泡过程中通入氮气或二氧化碳，以降低溶解氧，调节滤液pH为酸性至靛蓝沉淀，从而减少靛玉红的产生。通过改变氧气含量与通氧时机在靛蓝和靛玉红的定向生成中起着重要作用，本质上是在改变吲哚酚的去向路径，并没有提高发酵液中前体物质的含量，虽然有助于改变靛蓝和靛玉红的相对含量，但是忽略了蓝草物料中未析出的大部分前体物质，浸泡后直接将滤渣丢弃，不仅造成原料浪费，而且产生大量废渣。滤液中吲哚苷水解成为吲哚酚阴离子过程中，去糖基反应不完全，会造成物料的浪费。
[0011]一种青黛的制备方法(CN201811208405.9)提出提高蓝草浸泡的温度至90℃，并在滤液中添加盐酸进行水解，以氢氧化钠或氨水代替石灰，避免传统工艺中“水飞”步骤，以提升青黛的靛蓝和靛玉红纯度。专利技术专利(马蓝鲜叶制备靛蓝的方法，CN 201911132336.2)为了利用马蓝鲜叶定向生成靛蓝，也提出将马蓝鲜叶在酸性溶液下浸泡，滤液用氢氧化钠代替石灰，在80℃条件下边通氧边搅拌。专利技术专利(采用马蓝鲜叶制备靛蓝、靛玉红的方法，CN201911138109.0)提出了利用马蓝鲜叶在酸性环境下边通气边搅拌48h，加碱调节pH值，以吸附树脂代替石灰。传统工艺添加石灰的目的是为吲哚酚与吲哚醌的缩合反应提供碱性环境，以及作为靛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用筛选的微生物或酶转化蓝草增产靛蓝和靛玉红的方法，其特征在于：将蓝草直接使用或经前处理后，接入筛选培养后的微生物或加入这些微生物所产酶液进行转化，使蓝草中生成靛蓝和靛玉红的前体物质转化成靛蓝和靛玉红。2.根据权利要求1所述利用筛选的微生物或酶转化蓝草增产靛蓝和靛玉红的方法，其特征在于：所述蓝草为爵床科(Acanthaceae)植物马蓝(Baphicacanthuscusia(Nees)Bremek.)、十字花科(Brassicaceae)植物菘蓝(Isatisindigotica Fortune)、豆科(Leguminosae)植物木蓝(Indigoferatinctoria Linn)、蓼科(Polygonaceae)植物蓼蓝(Polygonumtinctorium Ait.)、马鞭草科(Verbenaceae)植物大青(Clerodendrumcyrtophyllum Turcz.)或夹竹桃科(Apocynaceae)植物蓝树(Wrightialaevis Hook.f)中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的利用筛选的微生物或酶转化蓝草增产靛蓝和靛玉红的方法，其特征在于：蓝草可直接使用，也可加前处理，所述前处理是蓝草经冷冻处理后迅速回温并研磨。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈育如，曾茜，甘甜，高孟楠，黄和，钱者东，蔡淮宇，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：