一种从植物内生真菌中提取小分子活性成分的方法与流程

本发明属于天然产物加工应用技术领域，主要涉及一种小分子天然活性产物的提取制备方法。

背景技术：

内生真菌是普遍存在于健康植物组织但并不会引起植物自身症状的一类微生物。相关数据显示约有50％以上的植物体内存在植物内生真菌,现存有的植物内生真菌保守估计有170000余种。大量研究表明，绝大部分植物内生真菌产生的小分子次级代谢产物与寄主植物本身所产生的天然活性产物具有很大的相似性。尤其在医药植物的内生真菌研究这方面，这一特性更有普遍应用，药用植物内生真菌次级代谢产物中的小分子活性成分已经逐渐成为了一种天然药理活性成分提取的替代来源。现在提取植物内生真菌次级代谢产物小分子活性成分的相关研究方面，一般采用高温干燥菌丝，再粉碎浸提的方法。该方法缺点显著，主要存在三个方面的问题：其一、在提取过程中菌丝中含有的有效活性成分可能会因为高温干燥而分解,而且单纯机械粉碎并不能使大部分菌丝细胞破碎完全，这导致许多有效成分被困锁于真菌细胞内，造成提取效率降低；其二、大量分泌于真菌培养液中的刺激代谢产物不能得到有效提取分离；其三、不加区分的过滤、干燥与浸提手段致使微生物细胞和培养液残余营养物质的多糖、蛋白质分子、油脂类、色素杂质和小分子活性成分混杂在一起，对有机小分子活性成分提取分离与应用造成困难。所以寻求高效,简单并且完善的提取方法是促进植物内生真菌研究以及相关发展的所面临的新课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种从植物内生真菌中提取小分子活性成分的方法,旨在寻求使该类提取高效,简单并且完善的技术手段。

本发明是这样实现的,一种从植物内生真菌中提取小分子活性成分制备方法,所述提取制备方法包括以下步骤：

步骤一、将发酵罐或液体培养基中扩大化培育完成的植物内生真菌菌体悬浮液进行首次加压粗孔过滤操作，并用洁净水多次洗涤菌丝，将菌丝体和培养液进行初步分离；

步骤二、上述分离所得的菌丝体用2-3倍体积的洁净水浸泡20min,在-10℃-30℃温度区间快速反复冻融4-6次，所得冻融液体加压过滤(0.15mpa维持10min)，与s101步骤所得培养液合并经再次细孔过滤，除去大分子杂质；得到滤液，滤渣舍弃；

步骤三、将s102步骤所得滤液进行真空浓缩，所得高浓度水溶液与s101步骤所得菌丝体混合，再按极性由低到高的顺序加入不同有机溶剂进行低温超声萃取60-80min,所得有机溶剂分离流出；

步骤四、s103步骤所得不同极性的有机溶液经大孔树脂柱层析吸附除去残余多糖、蛋白质分子、油脂类、色素杂质，得到含小分子活性成分的有机溶液，真空冷冻干燥以除去溶剂,得到小分子活性成分物质；

步骤五、s104步骤所小分子活性成分的混合物分别用¹³c-nmr技术手段加以分析，根据其化学位移的分布区间来推测其是否含有潜在活性结构的物质，为精确分离提供参考依据。

进一步说明步骤一所涉及的粗孔过滤使用的是300-400目数的不锈钢粗效过滤网。

进一步说明步骤二所涉及的反复冻融过程，应使系统冷冻至-10℃保持4min,再迅速升温至30℃，升温时间控制在5-10min，于30℃保持恒温10min,再次重复该过程。

进一步说明步骤二所涉及的细孔过滤过程，使用的是不锈钢微孔过滤网，孔径约0.05-0.1mm。

进一步说明步骤三所涉及的超声低温萃取温度恒温在25℃，使用的有机溶剂应按极性从小到大的顺序萃取。

进一步说明步骤四所涉及的大孔树脂一般情况下使用ab-8型大孔树脂。

进一步说明步骤五所涉及的¹³c-nmr技术分析所得物质过程，主要依据化学位移δ的出峰区域来判断，主要包括：

饱和碳原子区(δ<100)：饱和碳原子若不直接和杂原子(o、s、n、f等)相连，其化学位移值一般小于55。

不饱和碳原子区(δ90-160)：烯碳原子和芳碳原子在这个区域出峰；当其直接与杂原子相连时，化学位移值可能会大160；炔碳原子则在其它区域出峰，其化学位移值范围为70-100。

羰基或叠烯区(δ>150)：该区域的基团中碳原子的δ值一般大于160。其中酸、酯和酸酐的羰基碳原子在160-180出峰，酮和醛类物质在200以上区域出峰。

本发明的另一目的在于提供一种低温冻融提取系统,设置包括加热/冷冻空气循环机组、洁净水补充系统、自动恒压机组、时间控制系统以及粗效过滤网；

加热/冷冻空气循环机组包括设置于冻融釜外壁的空气循环层和内部过滤网下方的温度传感器，安置在左侧；自动恒压机组设置于冻融釜上方，设有压力传感器，始终控制压力于0.12-0.15mpa；时间控制系统负责检测和控制各个小步骤的操作时间。

本发明的另一目的在于提供一种低温超声萃取系统,设置包括恒温水循环机组、冷凝循环管系统、超声装置、时间控制系统以及微孔过滤网；

本发明的另一目的在于提供一种低温超声萃取系统,设置包括恒温水循环机组、冷凝循环管系统、超声装置、时间控制系统以及微孔过滤网；

本发明的另一目的在于提供一种低温超声萃取系统,设置包括恒温水循环机组、冷凝循环管系统、超声装置、时间控制系统以及微孔过滤网；

恒温水循环机组应能使水温控制在0℃-30℃；冷凝循环管系统安装在装置主体上方，用于冷凝回流挥发的有机溶剂。

恒温水循环机组应能使水温控制在0℃-30℃；冷凝循环管系统安装在装置主体上方，用于冷凝回流挥发的有机溶剂。

本发明提供的从植物内生真菌中提取小分子活性成分的制备方法,本发明中先将发酵罐或液体培养基中扩大化培育完成的植物内生真菌菌体悬浮液进行首次粗孔过滤操作，将菌丝体和培养液进行初步分离，这种加压粗效过滤能够避免培养液中营养物质残余细胞、杂质成分颗粒与菌丝体混杂在一起，对后续提取造成干扰；

分离所得的菌丝体用2-3倍体积的洁净水浸泡20min,在-10℃-30℃温度区间快速反复冻融4-6次，所得冻融液体与前面步骤所得培养液合并经再次细孔过滤，除去大分子杂质；该方法不需要常规粉碎时对菌丝体的烘干,新鲜的植物内生真菌菌丝体采取反复吸水、冻结膨胀破裂，再次加压滤出菌体细胞液；通过这样处理的物料,可以充分的释放真菌细胞内的活性成分,减少了活性成分在原有通用的高温加工过程中的分解和衍生,显著提高了提取中的提取率。

将上述步骤所得滤液进行真空浓缩，所得高浓度水溶液与冻融完成后所得菌丝体混合，再按极性由低到高的顺序加入不同有机溶剂进行低温超声萃取60-80min,所得有机溶剂分离流出；一方面该操作所用的低温超声萃取系统区别于以往通用的干物质加有机溶剂提取方法。它不要求对萃取物质进行完全干燥，节省成本；而且可以有效避免溶剂挥发所造成的损失和安全隐患，而且超声可以使萃取有机相和水相混合完全，溶质物质充分交换，另一方面极性由小到大的有机溶剂萃取可以使不同极性的小分子活性物质相应的被溶解在其中，该方法可对其原有混合提取物进行较好的层层剥离。

¹³c-nmr技术分析所得物质过程一改以往通用的用质谱去分析较纯天然成分的做法，它相对质谱分析预测来说，更有利于研究者从化合物分子结构上来推断所提取天然产物的潜在价值和分子药理活性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的植物内生真菌中提取小分子活性成分的制备流程图。

图2是本发明实施例提供的低温冻融提取装置结构示意图。

图3是本发明实施例提供的低温超声萃取装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明

进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图所示,本发明实施例的天然产物的提取制备方法包括以下步骤：

s101、将发酵罐或液体培养基中扩大化培育完成的植物内生真菌菌体悬浮液进行首次加压粗孔过滤操作并用洁净水多次洗涤菌丝，将菌丝体和培养液进行初步分离。

s102、上述分离所得的菌丝体用2-3倍体积的洁净水浸泡20min,在-10℃-30℃温度区间快速反复冻融4-6次，所得冻融液体，再次加压过滤(0.15mpa维持10min)与s101步骤所得培养液合并经再次细孔过滤，除去大分子杂质；得到滤液，滤渣舍弃。

s103、将s102步骤所得滤液进行真空浓缩，所得高浓度水溶液与s101步骤所得菌丝体混合，再按极性由低到高的顺序加入不同有机溶剂进行低温超声萃取60-80min,所得有机溶剂分离流出。

s104、将s103步骤所得不同极性的有机溶液经大孔树脂柱层析吸附除去残余多糖、蛋白质分子、油脂类、色素杂质，得到含小分子活性成分的有机溶液，真空冷冻干燥以除去溶剂,得到小分子活性成分物质。

s105、将s104步骤所小分子活性成分的混合物分别用¹³c-nmr技术手段加以分析，根据其化学位移的分布区间来推测其是否含有潜在活性结构的物质，为精确分离提供参考依据。

主要依据化学位移δ的出峰区域来判断，主要包括：

饱和碳原子区(δ<100)：饱和碳原子若不直接和杂原子(o、s、n、f等)相连，其化学位移值一般小于55。

不饱和碳原子区(δ90-160)：烯碳原子和芳碳原子在这个区域出峰；当其直接与杂原子相连时，化学位移值可能会大160；炔碳原子则在其它区域出峰，其化学位移值范围为70-100。

羰基或叠烯区(δ>150)：该区域的基团中碳原子的δ值一般大于160。其中酸、酯和酸酐的羰基碳原子在160-180出峰，酮和醛类物质在200以上区域出峰。

通过大孔树脂柱方法处理精制提取产物时，若产物出现较大残留吸附，可使用乙醇进行冲洗；或者可以选择相对应极性型号的大孔树脂。

本发明中采用的主要设备有低温冻融提取系统和低温超声萃取系统。

如图2所示，本发明中低温冻融提取系统的主要设备包括：加热/冷冻空气循环机组10、粗效过滤网20、温度传感控制器30、自动恒压机组40和洁净水补充系统50以及时间控制系统。其中加热/冷冻空气循环机组通过温度传感器反向传回的监测数据调整循环空气的温度；自动恒压机组通过压力传感器进行恒压操作，并结合时间控制系统的指令来进行不同压力水平的时间控制。

低温超声萃取系统：使用工业化低温超声萃取装置将粗制所得的活性物质在低温条件下层层剥离式提取,提取率达到90％以上并且实现初步分离。

如图3所示，本发明中低温超声萃取系统采用的主要设备包括：恒温水循环机组60、超声装置70、微孔过滤网80、温度传感控制器90、冷凝循环管系统100以及时间控制系统。

低温超声萃取系统不同于以往通用的超声提取系统，它不要求所提取的物质属于固体状态，这大大节省了以往天然产物提取方法中要求干燥水溶液的成本，而且本发明中利用超声波使两相混合充分，大大提高了以往机械静置萃取的萃取效率。

恒温水循环机组，用于萃取过程中的低温维持，萃取温度设定为20℃-24℃，避免超声造成的温度升高；冷凝循环管系统采用螺旋式管道散热冷凝，用于消除溶剂挥发造成的安全隐患，并可循环使用溶剂，减少损耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。