本发明专利技术提供了一种提取天然皂素及生物表面活性剂复合产物的方法，根据无患子或皂荚水提液中含有较高浓度的纤维二糖和单糖，纤维二糖经酶水解，以水提酶水解液为底物，接种丘陵假丝酵母及铜绿假单胞菌，发酵生产槐糖脂和鼠李糖脂，得到天然表面活性剂与生物表面活性剂的复配产物，为制备天然皂素液体洗涤剂或其他液体产品提供可行高效的技术路线。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提取天然及生物表面活性剂复合产物的方法，属生物质化学化工领域。
技术介绍
天然皂素，又称皂苷，能形成水溶液或胶体溶液并能形成肥皂状泡沫的植物糖苷统称，是由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有机酸组成的，能有效降低水的表面张力，是一种天然、无毒、无污染的表面活性剂。无患子(Sapindus mukurossi Gaertn.)又名木患子、油患子、苦患树、黄目树等，属无患子科(Sapindaceae),为落叶大乔木，高可达20余米,树皮灰褐色或黑褐色，主要分布于我国东部、南部至西南部。根和果入药，具有清热解毒、化痰止咳的功能。无患子果壳中含有约15 25%无患子皂素，已有研究表明，此种皂素是一种天然非离子表面活性剂，具有良好的起泡性能，其表面活性物质为三萜皂苷类和倍半萜糖苷类、脂肪油和蛋白质。能有效去除污垢，具有良好的清洁能力，并且在一些文献中报道无患子皂素具有抗菌、增白、祛斑、祛痘、防止皮肤病的药用功能，可以在各种护肤品中作为天然活性物质的主要成份。皂荚树具有根系发达，耐旱节水等优点，是营造农田防护林、水土保持林和城乡景观林的理想生态树种。皂荚荚果中含有20 35%的皂素。皂荚树的开发利用具有很高的经济效益，陕西、河南、河北、四川在原有野生皂荚林的基础上，积极发展人工皂荚林，目前种植面积超过300，000 亩。生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时，在其代谢过程中分泌出的具有一定表面活性的代谢产物。微生物产生的生物表面活性剂包括许多不同的种类。依据他们的化学组成和微生物来源可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物和全胞表面本身等五大类。与化学合成的表面活性剂相比，生物表面活性剂除具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等相同作用外，还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的无毒、良好的选择性和专一性、能生物降解、生物相溶性好等优点。在食品工业、精细化工、医药和农业等工业方面越来越受到青睐。铜绿假单胞菌和丘陵假丝酵母均是能够生产生物表面活性剂的菌种，且均可以利用葡萄糖为碳源，进行发酵，铜绿假单胞菌能够在一定条件下发酵，生产出鼠李糖脂，丘陵假丝酵母可以生产槐糖脂，具有较高的产量。除葡萄糖可以作为碳源外，油脂也可以作为碳源被菌种利用，加入一定量油脂会促进表面活性剂亲油基团的生成。无患子或皂荚水提液中含有丰富的皂素和糖类物质，需要进一步分离精制，在进行真空蒸发浓缩处理时会产生大量的泡沫，导致操作单元难以连续进行；水提液直接作用液体洗涤剂或农药增效剂时，又由于水提液中含有丰富的糖类物质，导致产品稳定性差；水提液直接喷雾干燥制备成干粉所需能耗高，同时干粉中产品杂质含量高。现有技术公开了对无患子进行提取得到皂素的技术方案，如本申请专利技术人曾经提出过如下申请:中国申请CN102603855公开了一种无患子皂素的提取方法，包括的步骤有:1)对无患子果皮进行提取，得到无患子皂素提取液；2)采用氮气浮选法对无患子皂素提取液进行分离浓缩，得到无患子皂素浓缩液。所述方法提取时间短，效率高，不使用任何有机溶剂，用水量少；从空气中分离出的氮气既可有效保护产品皂素的质量，又不存在废气污染环境的问题。中国申请CN102719491公开了一种无患子皂素提取物的发酵精制方法，包括步骤:将无患子提取物酶解糖化，然后用乳酸菌接种发酵。此外，还提供一种无患子皂素提取物的发酵精制产物。该申请根据无患子果皮提取物中含有较高浓度纤维二糖和甘露糖的特点，提出将无患子果皮提取物经过酶解糖化发酵，将其中的糖类物质和少量蛋白转化成乳酸，从而充分利用无患子果皮，获得无患子皂素和乳酸的复配产物，实现无患子果实的高值化利用。将无患子水提液中的糖、蛋白等干扰杂质直接转化为最终产品中的有效组分，制得的无患子精制液体产品质量稳定，纯度高，可用于制备液体洗涤剂或其他液体产品。上述技术方案虽具有工艺过程简化、生产效率高等优点，但皂素水提液中的糖类物质未得到充分高效利用，同时天然皂素表面张力相对较高的缺点未得到有效克服。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，根据无患子或皂荚水提液中含有较高浓度的纤维二糖和单糖，纤维二糖经酶水解，以水提酶水解液为底物，接种丘陵假丝酵母及铜绿假单胞菌，发酵生产槐糖脂和鼠李糖脂，得到天然表面活性剂与生物表面活性剂的复配产物，为制备天然皂素液体洗涤剂或其他液体产品提供可行高效的技术路线。`为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:，包括如下步骤:(I)原料预处理:风干无患子果皮和/或皂荚荚果作为皂素原料，经分拣、粉碎及过筛后，备用；(2)皂素水浸提:皂素原料与水以重量比1:3 1:8，在水浴温度50 70°C下浸提2 6h ;离心，取上清液为酶解发酵底物；(3)酶解水提液:以pH调节剂将上清液pH值调至4.5 5.0 ;向其中加入浓度为420 480IU/L的纤维二糖酶，在40 50°C，150 200rpm的恒温震荡培养箱内酶解糖化90 120h ；(4)接种菌种;将酶水解液作为发酵底物；同时加入灭菌发酵培养基；接种铜绿假单胞菌和/或丘陵假丝酵母，菌种接种量分别为2% 8%，优选5% ；(5)发酵培养:接种后的发酵体系在28 32°C下，120 150rpm的恒温震荡培养箱发酵160 180h ；(6)离心分离:以离心机分离发酵悬浮液中固液两相，液相即为天然皂素与生物表面活性剂的复合产物。本专利技术所述的提取方法，优选所述步骤(I)为:风干无患子果皮和/或皂荚荚果作为皂素原料，经分拣去杂后控制水分< 12%，杂质< 0.5% ;用粉碎机粉碎，过12目筛，备用。其中，为了方便预处理，优选单独以无患子果皮或皂荚荚果为皂素原料。本专利技术所述的提取方法，优选所述步骤(2)中，皂素原料与水的最佳重量比1:5 1:7 ;水浴温度为60°C ;浸提时间为3 5h。采用上述提取方案，能够将皂素原料中的有效成分充分提取出来，纯度和收率都能实现最优化。但值得注意的是，本领域技术人员可以预见采用本专利技术所述浸提之外其他的提取方法也能够用于实现本专利技术，只是纯度和收率上有差别。本专利技术所述的提取方法，优选所述的步骤(3)为:以pH调节剂将上清液pH值调至4.8 ;向其中加入浓度为450IU/L的纤维二糖酶，在45°C，180rpm的恒温震荡培养箱内水解糖化96h。在该过程中，能够将纤维二糖充分转化为葡萄糖，有益于后续通过发酵将糖类转化为鼠李糖脂和槐糖脂等。与现有技术相比，本专利技术的核心在于提出了向上述酶水解液中接种铜绿假单胞菌或丘陵假丝酵母，通过酶解发酵过程，实现皂素水提液中的杂质(糖类等)转化为高效的生物表面活性剂。具体地，本专利技术所述的提取方法，优选所述的步骤(4)为:将酶水解液pH值调至6.8 7.2，作为铜绿假单胞菌的发酵底物；同时加入灭菌发酵培养基A ;接种铜绿假单胞菌，菌种接种量为2% 8%，优选5%。 其中，按重量百分比计，加入的灭菌发酵培养基A的组分为:培养基A:NaN03g/L, MgSO4 7H200.25g/L，KH2PO40.25g/L，酵母膏 1.0g/L ；或所述的步骤(4)为:将酶水解液直接作为丘陵假丝酵母的发酵底物；同时加入灭菌发酵培养基B ;接种丘陵假丝酵母,菌种接种量为2 8%，优选5%。所述加入的灭菌本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提取天然皂素及生物表面活性剂复合产物的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）原料预处理：风干无患子果皮和/或皂荚荚果作为皂素原料，经分拣、粉碎及过筛后，备用；（2）皂素水浸提：皂素原料与水以重量比1:3～1:8，在水浴温度50～70℃下浸提2～6h；离心，取上清液为酶解发酵底物；（3）酶解水提液：以pH调节剂将上清液pH值调至4.5～5.0；向其中加入浓度为420～480IU/L的纤维二糖酶，在40～50℃，150～200rpm的恒温震荡培养箱内水解糖化90～120h；（4）接种菌种；将酶水解液作为发酵底物；同时加入灭菌发酵培养基；接种铜绿假单胞菌和/或丘陵假丝酵母，菌种接种量分别为2%～8%；（5）发酵培养：接种后的发酵体系在28～32℃下，120～150rpm的恒温震荡培养箱发酵160～180h；（6）离心分离：以离心机分离发酵悬浮液中固液两相，液相即为天然皂素与生物表面活性剂的复合产物。
【技术特征摘要】
1.一种提取天然皂素及生物表面活性剂复合产物的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)原料预处理: 风干无患子果 皮和/或皂荚荚果作为皂素原料，经分拣、粉碎及过筛后，备用； (2)皂素水浸提: 皂素原料与水以重量比1:3 1:8，在水浴温度50 70°C下浸提2 6h ;离心，取上清液为酶解发酵底物； (3)酶解水提液: 以PH调节剂将上清液pH值调至4.5 5.0 ;向其中加入浓度为420 480IU/L的纤维二糖酶，在40 50°C，150 200rpm的恒温震荡培养箱内水解糖化90 120h ； (4)接种囷种； 将酶水解液作为发酵底物；同时加入灭菌发酵培养基；接种铜绿假单胞菌和/或丘陵假丝酵母，菌种接种量分别为2% 8% ； (5)发酵培养: 接种后的发酵体系在28 32°C下，120 150rpm的恒温震荡培养箱发酵160 180h ； (6)离心分离: 以离心机分离发酵悬浮液中固液两相，液相即为天然皂素与生物表面活性剂的复合产物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)为:风干无患子果皮和/或皂荚荚果作为皂素原料，经分拣去杂后控制水分< 12%，杂质< 0.5% ;用粉碎机粉碎，过12目筛，备用。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，皂素原料与水的最佳重量比1:5 1:7 ;水浴温度为60°C ;浸提时间为3 5h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建新，赵丹青，周自圆，孙达峰，朱莉伟，翁震，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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