杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法
【专利摘要】一种杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，通过降解材料选取、缓冲液制备、酶解的步骤进行降解。本发明有益的效果是：通过制作酸性蛋白酶降解液对杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构进行降解，通过酸性蛋白酶酶促降解反应的专一性，只降解植物中原生的生物酶蛋白，以及破坏包裹这些植物生物酶的植物组织结构，降解和浆化了杜仲植物组织结构，完整地保留了杜仲中天然药物成分和原生态的长丝杜仲胶，环保、经济、提取效果好，利于推广。
【专利说明】
杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环保降解技术领域，尤其涉及一种杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构 的降解方法。
【背景技术】
[0002] 中草药和天然植物，特别是富含天然化合物的乔木树皮中有效成分的提起分离是 天然药物生产过程中最为关键的环节之一。近年来，随着中药现代化进程的加速，越来越多 的新技术正被逐步采用，然而，这些提取方法是不能提取植物中的高分子聚合物，如:杜仲 胶、纤维等。
[0003] 植物的组织结构非常复杂，植物中许多来源相同、形态结构相似、机能相同而又紧 密联系的细胞所形成的细胞群，称为组织，常根据功能和结构的不同，分为两大类:分生组 织和成熟组织。
[0004] ( - )分生组织:是具有细胞分裂能力的细胞群，是分化生产其他各种组织的基础。
[0005] (二)成熟组织:分生组织产生的大部分细胞，逐渐丧失分裂能力，进一步生长和分 化，形成各种组织，也叫永久组织。
[0006] 杜仲等植物的组织都是具有刚性的物理固体形式存在于植物的器官中，杜仲胶和 造纸用的纤维也是以固体物理形式存在于植物的组织结构中，在植物器官组织中含有不同 含量的木质素、木栓质、角质、果胶质、树胶、树脂、粘液质、矿化的硅质、钙质、蛋白质、多糖 等众多的物理固体成分，天然化合物、药物、高分子聚合物、杜仲胶、纤维就包含在这些组织 结构中。植物组织的复杂程度不仅仅在化学物质组成上，主要在植物物理组织的纵向截面 和横向截面上，且各个分类组织在杜仲植物中是相互交错、结合、紧密地包裹在一起的，阻 碍了天然药物成分溶出和杜仲胶的提取。
[0007] 溶出植物组织中的天然药物成分和提取杜仲胶唯一的途径，就是破坏植物的固体 组织结构，提高天然药物成分溶出的通透性，暴露出高聚合物杜仲胶和纤维物质。所有的提 取方法归纳起来分为化学法、机械物理粉碎法、微生物发酵法、部分酶解法四种，具体如下：
[0008] (1)、化学法，这是最早的杜仲胶提取方法，类似于造纸制浆过程，氢氧化钠水解植 物组织会产生大量的污水和污物，只能提取杜仲胶，且氢氧化钠对杜仲胶有降解作用。
[0009] (2)、溶剂法(水溶剂及有机溶剂），加热，以及超声、微波辅助加热提取，只能提取 易溶出天然药物成分，且无法获得杜仲胶和纤维。
[0010] (3)机械粉碎法，粉碎和碾压破坏植物组织结构，但这不可避免地破坏、切断杜仲 胶和纤维，杜仲胶和纤维的物理结构被严重破坏，药物成分需分开先提取。
[0011] (4)微生物发酵法，植物组织被微生物轻度破坏，所含的天然药物也被降解，剩下 的杜仲胶丝需要大量的水冲洗分离、回收，杜仲胶损失严重，污水量大。
[0012] 资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战，杜仲胶资源是可再生资 源，每年光合作用可产生大量的杜仲胶和毒种药物，是人类社会不可多得的基本物质来源。 目前杜仲胶和杜仲药物资源尚未得到充分的开发利用，开发杜仲胶和杜仲药物的微生物技 术，生产人类急需的橡胶和保健药物，即实现合成橡胶和保健药物的"绿色化"。
[0013] 目前的生物降解研究多集中在环境治理和污染物的生物降解，对植物组织降解获 取天然资源的研究却非常的少，关于生物酶解破坏植物组织结构的研究更是鲜有报道，尽 管生物造纸和生物质能源的研究报道较多，但植物组织的生物降解研究起步还较晚，研究 还集中在纤维类少数特定植物种类上，研究面窄，不深入，理论不完善。
【发明内容】
[0014] 本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种杜仲树皮和乔木树皮植物组织 结构降解的方法，能够浆化杜仲植物组织结构，并完整地保留下了杜仲树皮中天然药物成 分和原生态的长丝杜仲胶，并能够降解乔木树皮植物组织结构，满足杜仲胶提取和杜仲树 皮降解的需求。
[0015] 本发明解决其技术问题采用的技术方案:这种杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构 的降解方法，包括如下步骤：
[0016] 第一步，降解材料选取，称取蛋白酶作为杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降 解材料，称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2%~3% ;
[0017] 第二步，缓冲液制备，将称取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品级柠檬酸和食品级柠檬酸钠配制成PH = 3.0~4.0的缓冲液，其中食品级柠檬酸和 食品级柠檬酸钠的重量比例为1:1;
[0018] 第三步，酶解，将待降解原料置入到酶解反应器中，然后在酶解反应器中加入缓冲 液进行酶解反应，缓冲液的体积以没过待降解原料5cm~10cm为准，酶解反应的温度为45°C ~55°C，酶解反应的时间为16小时，酶解反应完成后获得浆化原料。
[0019] 优选的，第一步中称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2.5%。
[0020] 本发明的杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，第一步中进行降解材料 选取，选取蛋白酶作为杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解材料，第一步中的待降解 原料指的是杜仲树皮或乔木树皮，或者是杜仲树叶，酶解淘洗器采用能够用于酶解的淘洗 器，然后在第二步中进行缓冲液的制备，在蛋白酶中加入食品级的柠檬酸和柠檬酸钠配制 成PH= 3.0~4.0的缓冲液，制作出酸性蛋白酶，然后在第三步中进行酶解，第三步中的待降 解原料指的是第一步中选取的待降解原料，也就是第一步中选取的杜仲树皮或者乔木树 皮。
[0021] 植物体内一切生理生化的变化都是由基因调控的，蛋白质是基因表达的产物，大 量积存杜仲胶的树皮、树叶和果皮是杜仲树的代谢活性最高的植物组织，植物生长和一切 生命活动、生命代谢活动都是由植物中的生物酶完成的，这些生命现象活动的酶主要集中 在树干的韧皮部、树叶及种子的组织结构中，高等植物通过韧皮部把叶片中合成的有机物 输送到需要的部位，韧皮部运输主要由筛管承担，韧皮部的生命活动十分活跃，酶蛋白的代 谢活动维持了树木的发育，同时也是产生植物次生代谢产物的主要场所，植物次生代谢产 物也就是天然药物和生物材料，杜仲天然药物成分和杜仲胶就是集中在杜仲树的韧皮部 中，也就是杜仲树皮中，特别是杜仲树皮中的具功能韧皮部，这也是酸洗蛋白酶能够降解这 些组织的根本原因。
[0022] 在本发明中，杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法是采用酸性蛋白酶进 行降解的，韧皮部中大量生物酶的蛋白质的存在，是酸性蛋白酶能降解、软化、浆化杜仲树 皮、杜仲叶、杜仲果皮的原因，韧皮中存在的大量植物活性生物酶均是蛋白质，它们在被酸 性蛋白酶水解的时候，从它们存在的植物组织中以水解产物小分子，氨基酸和短链寡聚肽 分子溶解于酸性蛋白酶解液中时，使包裹它们的植物组织瓦解，浆化成泥状的浆状形式。
[0023] 在本发明中，先制作出酸性蛋白酶降解液，再采用酸性蛋白酶降解液对杜仲树皮 和乔木树皮组织结构进行降解，也就是采用酸性蛋白酶进行降解，由于酸性蛋白酶具有的 酶促降解反应的专一性，只降解植物中原生的生物酶蛋白，以及破坏包裹这些植物生物酶 的植物组织结构，降解和浆化了杜仲植物组织结构，完整地保留了杜仲中天然药物成分和 原生态的长丝杜仲胶，提取效果好、环保、经济。
[0024] 本发明有益的效果是:本发明的杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法， 通过制作酸性蛋白酶降解液对杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构进行降解，通过酸性蛋白 酶酶促降解反应的专一性，只降解植物中原生的生物酶蛋白，以及破坏包裹这些植物生物 酶的植物组织结构，降解和浆化了杜仲植物组织结构，完整地保留了杜仲中天然药物成分 和原生态的长丝杜仲胶，环保、经济、提取效果好，利于推广。
【具体实施方式】
[0025]下面对本发明作进一步说明：
[0026] 实施例一：
[0027] 这种杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，包括如下步骤：
[0028] 第一步，降解材料选取，称取蛋白酶作为杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降 解材料，称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2% ;
[0029] 第二步，缓冲液制备，将称取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品级柠檬酸和食品级柠檬酸钠配制成PH = 3.0的缓冲液，其中食品级柠檬酸和食品 级柠檬酸钠的重量比例为1:1;
[0030] 第三步，酶解，将待降解原料置入到酶解反应器中，然后在酶解反应器中加入缓冲 液进行酶解反应，缓冲液的体积以没过待降解原料5cm为准，酶解反应的温度为45°C，酶解 反应的时间为16小时，酶解反应完成后获得浆化原料。
[0031] 优选的，第一步中称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2.5%。
[0032] 实施例二：
[0033] 这种杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，包括如下步骤：
[0034] 第一步，降解材料选取，称取蛋白酶作为杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降 解材料，称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2.5% ;
[0035] 第二步，缓冲液制备，将称取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品级柠檬酸和食品级柠檬酸钠配制成PH = 3.5的缓冲液，其中食品级柠檬酸和食品 级柠檬酸钠的重量比例为1:1;
[0036] 第三步，酶解，将待降解原料置入到酶解反应器中，然后在酶解反应器中加入缓冲 液进行酶解反应，缓冲液的体积以没过待降解原料7cm为准，酶解反应的温度为50°C，酶解 反应的时间为16小时，酶解反应完成后获得浆化原料。
[0037] 优选的，第一步中称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2.5%。
[0038] 实施例三：
[0039] 这种杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，包括如下步骤：
[0040] 第一步，降解材料选取，称取蛋白酶作为杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降 解材料，称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的3% ;
[0041] 第二步，缓冲液制备，将称取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品级柠檬酸和食品级柠檬酸钠配制成PH = 4.0的缓冲液，其中食品级柠檬酸和食品 级柠檬酸钠的重量比例为1:1;
[0042]第三步，酶解，将待降解原料置入到酶解反应器中，然后在酶解反应器中加入缓冲 液进行酶解反应，缓冲液的体积以没过待降解原料l〇cm为准，酶解反应的温度为55°C，酶解 反应的时间为16小时，酶解反应完成后获得浆化原料。
[0043] 优选的，第一步中称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2.5%。
[0044] 选取杜仲树皮，将本发明实施例一、实施例二、实施例三的降解方法与化学法、溶 剂法、机械粉碎粉、微生物发酵法进行提取成分对比，对比结果如下：
[0045]
[0046]
[0047] 从上表可知，本发明杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，在所能提取 的成分、提取成分的品质、对环境造成的影响、提取过程的复杂程度、成本上均优于其他提 取方法，提取效果好。
[0048] 本发明实施例的特点是:通过制作酸性蛋白酶降解液对杜仲树皮和乔木树皮植物 组织结构进行降解，通过酸性蛋白酶酶促降解反应的专一性，只降解植物中原生的生物酶 蛋白，以及破坏包裹这些植物生物酶的植物组织结构，降解和浆化了杜仲植物组织结构，完 整地保留了杜仲中天然药物成分和原生态的长丝杜仲胶，环保、经济、提取效果好，利于推 广。
[0049] 虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本专业普通技术人员应 当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。
【主权项】
1. 一种杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 降解材料选取，称取蛋白酶作为杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解材料，称 取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2%~3% ; (2) 缓冲液制备，将称取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中加入食品 级柠檬酸和食品级柠檬酸钠配制成PH = 3.0~4.0的缓冲液，其中食品级柠檬酸和食品级柠 檬酸钠的重量比例为1:1; (3) 酶解，将待降解原料置入到酶解反应器中，然后在酶解反应器中加入缓冲液进行酶 解反应，缓冲液的体积以没过待降解原料5cm~10cm为准，酶解反应的温度为45°C~55°C， 酶解反应的时间为16小时，酶解反应完成后获得浆化原料。2. 根据权利要求1所述的杜仲树皮和乔木树皮植物组织结构的降解方法，其特征在于： 所述步骤(1)中称取的蛋白酶重量为待降解原料重量的2.5%。
【文档编号】C08J3/00GK105832807SQ201610173455
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】张学俊, 张萌萌, 吴池娒, 吴辉翔
【申请人】浙江旭源杜仲生物科技有限公司