用盾叶薯蓣生产薯蓣皂苷元预发酵与水解条件优化

采用RP HPLC法检测薯蓣皂苷元,对薯蓣皂苷元提取过程中影响产率的多种因素,分预发酵、水解2部分分别用单因素和正交设计的方法进行优化。结果表明:40℃预发酵16h,加6%浓H2SO4,料液比为1∶6,温度为121～126℃,水解5h,产率高达3.62%,说明预发酵与水解条件优化可以提高盾叶薯蓣(DioscoreazingiberensisC.H.Wright)生产薯蓣皂苷元的产率。

黄姜中薯蓣皂苷元提取方法的比较研究

目的:考察超声波提取技术在薯蓣皂苷元提取中的应用,并寻求一种高效节能的薯蓣皂苷元提取方法。方法:采取先溶剂提取再酸水解的方法提取黄姜中的薯蓣皂苷元,对提取环节进行了五种不同方法优化组合和对比研究,以及反应机理的探讨,并与传统的直接酸水解法进行了比较分析。结果:对黄姜磨浆后进行超声提取的方法提取效率最好,收率比传统提取法提高15,用酸量降低90以上,提取物纯度高。结论:对黄姜磨浆预处理后进行超声提取能充分发挥超声波的作用,该方法具有收率高,节约能耗、减少环境污染的特点。

层次分析-灰色关联分析法评价黄姜皂素生产工艺

运用层次分析-灰色关联分析法评价了6种黄姜皂素生产工艺.用层次分析法确定了12项指标〔酸耗系数、水耗系数、能耗系数、单位产品废水COD Cr产生量、废气产生量、固体废物产生量、污染物处理效果、环保成本(年环境代价/产品年产量)、环境系数(年环境代价/年产值)、成本投资、运行费用和资源综合利用收益)〕的权重,其中水耗系数、废水COD Cr产生量、酸耗系数的权重分别为0.216、0.189、0.167,排在前三位,对评价结果影响较大.通过专家打分、构造决策矩阵等步骤计算不同工艺指标列与最优指标集数据列的关联度,得到6种生产工艺的综合排序.微波破壁-甲醇提取法的关联度为0.879,为最优工艺;直接分离法、直接分离-板框压滤法、糖化-膜分离回收-酸水解法的关联度分别为0.874、0.803、0.701,依次位列微波破壁-甲醇提取法之后.直接酸水解法、自然发酵-酸水解法的关联度分别为0.530、0.410,排在最后,建议淘汰.评价结果可望为黄姜皂素行业的健康发展、水污染防治等方面提供一定依据.

盾叶薯蓣四倍体诱导的研究

目的 选育盾叶薯蓣Dioscoreazingiberensis新种质资源,以期为高产、高皂苷元含量薯蓣育种打下基础。方法 以刚露出绿色芽点的盾叶薯蓣愈伤组织块为材料,采用两种方法处理:①愈伤组织块浸泡到秋水仙素水溶液中。②培养基中添加秋水仙素。结果 成功获得了染色体数加倍的薯蓣新材料,其中以1×103mg/L秋水仙素水溶液浸泡24 h效果最好,诱导率达到35.2%,四倍体植株与二倍体亲本相比,二者在外观形态、生理指标、显微结构上有明显区别。结论 四倍体植株体型大、具生长优势,离体条件下利用愈伤组织块诱导多倍体是盾叶薯蓣倍性育种的一条有效途径。

黄姜废水的铁炭微电解混凝预处理研究

研究了高浓度黄姜废水的铁炭微电解 混凝工艺 ,结果表明 ,在进水pH 4 0、停留时间为 4 0min且有曝气条件下 ,COD去除率达到 6 4 70 % ,色度去除率为 72 2 2 % ,废水的BOD/COD值可由 0 2 9提高到 0 5 6 ,有利于废水的后续生化处理。

盾叶薯蓣中甾体皂苷的分离与结构鉴定

目的对盾叶薯蓣进行化学成分研究。方法利用反相色谱技术分离盾叶薯蓣水相部分中的化学成分,用1H-NMR、13C-NMR、135DEPT、HMQC和HMBC等方法鉴定其结构。结果从新鲜的盾叶薯蓣根茎分得3个甾体皂苷,分别鉴定为薯蓣皂苷元-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基(1→3)-β-D-吡喃葡萄糖基(1→4)-[α-L-吡喃鼠李糖基(1→2 )]-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅰ)、(25R)-26-O-β-D-吡喃葡萄糖基-呋甾烷-5-烯-3β,22ζ-二醇-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基(1→3)-β-D-吡喃葡萄糖基(1→4)-[α-L-吡喃鼠李糖基(1→2)]-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅱ)、(25R)-26-O-β-D-吡喃葡萄糖基-呋甾烷-5-烯-3β,22ζ-二醇-7-羰基-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基(1→3)-β-D-吡喃葡萄糖基(1→4)-[α-L-吡喃鼠李糖基(1→2)]-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅲ)。结论化合物Ⅲ为一新甾体皂苷,命名为盾叶薯蓣皂苷H(zingiberenin H)。

阶梯生物催化协同提取盾叶薯蓣中薯蓣皂苷元的研究

目的利用阶梯生物催化协同提高提取盾叶薯蓣中薯蓣皂苷元的收率和质量。方法通过正交试验对阶梯生物催化协同提取薯蓣皂苷元工艺进行研究,确定该工艺最佳条件;用红外光谱和HPLC谱对皂苷元产品进行定性和定量测定;以产品的收率和熔点为考察标准,比较阶梯生物催化法与直接酸水解法、自然发酵法以及酶解法的优劣。结果利用阶梯生物催化法,当纤维素酶和果胶酶复合酶制剂、淀粉酶以及糖化酶按顺序依次加入时,能够将植物中98%的薯蓣皂苷元提取出来,其产品的红外谱图与对照品谱图相吻合,经HPLC谱测定薯蓣皂苷元质量分数95%以上。结论利用阶梯生物催化协同提取薯蓣皂苷元与其他3种工艺相比,能耗降低,皂苷元收率和质量均提高。

盾叶薯蓣水溶性成分的研究

目的研究盾叶薯蓣的水溶性化学成分,寻找活性物质。方法用系统溶剂提取,色谱法分离,光谱法鉴定结构,如:1H-NMR、13C-NMR、135DEPT、HMQC、HMBC、TOCSY。结果从盾叶薯蓣的水溶液中分离到一个薯蓣皂苷、一个苯苷类化合物、一个生物碱类化合物。薯蓣皂苷经测定分析,鉴定为26-O-(β-D-葡萄糖)-(25R)-furost-5-en-3β,26-diol-22-OMe-3-O-{α-L-鼠李糖-(1→4)-[β-D-葡萄糖-(1→3)-β-D-葡萄糖-(1→2)]-β-D-葡萄糖}。结论经文献检索为一新化合物,命名为盾叶薯蓣皂苷E(zingierenin E),另两个化合物在盾叶薯蓣中为首次报道。

盾叶薯蓣鲜根茎中甾体皂苷的分离鉴定

目的研究盾叶薯蓣Dioscorea zingiberensis鲜根茎中的甾体皂苷成分,寻找新的生物活性物质。方法运用正相和反相C_(18)硅胶柱色谱对其甾体皂苷成分进行分离,用IR、MS、NMR等光谱方法进行结构鉴定。结果从乙醇提取物中分离鉴定了3个甾体化合物,分别为纤细皂苷(gracillin.Ⅰ)、盾叶皂苷A(zingiberenin A.Ⅱ)和26-O-β- D一吡喃葡萄糖基-3β,26-二醇-25(R)-呋甾烷-5,20(22)-双烯-3-O-{α-L-吡喃鼠李糖基-(1→4)-[β-D-吡喃葡萄糖基一(1→3)-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)]}-β-D-吡喃葡萄糖苷(26-O-β-D-glucopyranosyl-3β,26-diol-25(R)-furosta-5,20(22)-dien-3-O-{a-L-rhamnopyranosyl-(1→4)-[β-D-glucopyranosyl-(1→3)-β-D-glucopyranosyl-(1→2)]}-β-D- glucopyranoside,Ⅲ)。结论化合物Ⅲ为一新化合物,命名为盾叶皂苷G(zingiberenin G)。

磨浆-超声法提取黄姜中薯蓣皂苷元的工艺研究

目的优化磨浆-超声法从黄姜中提取薯蓣皂苷元工艺条件。方法采用对黄姜磨浆预处理后超声提取,再进行酸水解的方法从黄姜中提取薯蓣皂苷元。结果通过正交试验得到提取过程优化的工艺条件:磨浆时间5min,超声时间50min;料液比1∶18g/mL。其中料液比和磨浆时间对提取过程影响显著。与传统的直接酸水解法相比,收率提高了18%。结论磨浆-超声法用于黄姜提取具有收率高、污染少、节约能源的特点。

表面活性剂-超声法提取黄姜中薯蓣皂素的研究

目的考察表面活性剂-超声法提取黄姜中薯蓣皂素的最佳工艺条件。方法以薯蓣皂素收率为指标,通过正交实验优化提取工艺。结果表面活性剂异丙苯磺酸钠(SCS)结合超声法提取效果最好,最优工艺条件为固液比1∶12,超声45min,超声温度65℃,SCS浓度为10 mg/ml。结论表面活性剂-超声法对薯蓣皂素的提取具有方法简便,收率高等特点。

外植体和植物生长调节剂对盾叶薯蓣愈伤组织诱导的影响

以盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C.H.Wright)茎段和叶片为外植体,研究了不同植物生长调节剂对盾叶薯蓣愈伤组织诱导的影响。结果表明,茎段作外植体更有利于盾叶薯蓣愈伤组织的诱导,最佳的愈伤组织诱导培养基为MS+1.5 mg/L 2,4-D+1.0 mg/L 6-BA,诱导30 d时愈伤组织诱导率达100%,愈伤组织为浅黄色、质地疏松、颗粒状;以叶片为外植体,愈伤组织诱导培养基中添加1.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-BA时诱导率最高,为93.75%。盾叶薯蓣愈伤组织的生长曲线呈"S"型,0～12 d为延迟生长期,增重缓慢;12～30 d为指数生长期,生长旺盛,增殖迅速;30～36 d为缓慢生长期,因此诱导的愈伤组织需在接种后30 d内继代培养。

盾叶薯蓣根状茎不同部位和不同生长期薯蓣皂苷元含量的差异性研究

目的 揭示盾叶薯蓣根状茎不同部位和不同生长期中皂苷的积累与分布以及薯蓣皂苷元含量的差异。方法 组织化学和高效液相色谱法 (HPL C)。结果 皂苷主要分布在基本组织内 ,有小维管束分布的区域皂苷积累最丰富 ,薯蓣皂苷元的含量也最高 ;其次是无维管束分布的区域 ;有大维管束分布的区域皂苷积累最少 ,薯蓣皂苷元的含量最低。结论 雄株 3个区域的皂苷元含量均明显的高于雌株 ,雌雄同株其含量界于雄株和雌株之间。

盾叶薯蓣中薯蓣皂甙元提取预发酵和水解条件的优化

通过单因素试验,研究了原料粒径、预发酵温度、预发酵时间、HCl浓度、水解时间对薯蓣皂甙元得率的影响,且在单因素试验的基础上,选取对薯蓣皂甙元得率影响显著的预发酵时间、HCl浓度、水解时间为因素,以皂甙元得率为指标,进行了正交试验。结果表明,影响薯蓣皂甙元得率的各因素主次顺序为HCl浓度>预发酵时间>水解时间。单因素试验和正交试验得到预发酵和水解的优化工艺条件为:原料粒径≤1 mm,预发酵温度为40℃,发酵24 h,3 mol/L盐酸水解4 h。

不同倍性盾叶薯蓣的生理指标和薯蓣皂苷元量的比较研究

目的通过比较盾叶薯蓣Dioscoreazingiberensis人工四倍体植株和普通二倍体植株在抗性相关指标及薯蓣皂苷元量方面的差异,探索药用盾叶薯蓣倍性育种的应用前景。方法以秋水仙素诱导加倍的、经鉴定确认的3个不同株系四倍体盾叶薯蓣为材料,以二倍体原种为对照,采用分光光度法测定叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(PPO)活性以及可溶性糖的量;高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶(CAT)活性;采用HPLC法测定根状茎薯蓣皂苷元的量。结果四倍体植株SOD、PPO、CAT的活性以及可溶性糖的量明显高于二倍体;四倍体植株薯蓣皂苷元的量显著高于二倍体,增加幅度最大为二倍体原种的27%。结论人工四倍体植株薯蓣皂苷元量高,其生理指标也显示较强的抗性基础,可望直接利用或作为进一步培育高产、高薯蓣皂苷元量薯蓣新品种的良好育种材料。

盾叶薯蓣皂苷酸解液中鼠李糖的提取研究

以盾叶薯蓣为原料,研究了从皂苷酸解液中提取鼠李糖的工艺。通过正交实验确定了脱色最佳工艺为:活性炭加入量为1.5%,脱色时间为40min,脱色温度为70℃,酸解液pH为2。在酵母加入量2%,温度36℃的条件下,发酵5h能除去葡萄糖,获得鼠李糖,得率为1.5%。且实验排放水符合国家标准,对提高经济价值、降低皂素工业污染有一定意义。

RP—HPLC测定不同产地盾叶薯蓣中3种甾体皂苷的含量

目的:建立反相高效液相色谱法测定鲜盾叶薯蓣根茎中盾叶皂甘 G(zingiberenin G)、盾叶皂苷 A(zingiberenin A)和纤细皂苷(gracillin)的含量。方法:采用 Phenoxent Luna C_(18)(2)色谱住(5μm,250 mm×4.6mm),以乙腈-水为流动相梯度洗脱[0～10min,乙腈从25%→35%;10～15min,乙腈为35%;15～25 min,乙腈从35%→55%;25～35min,乙腈为55%],流速1.0 mL·min^(-1),拄温30℃,检测波长206 nm。结果:样品中各待测组分均能良好分离。盾叶皂苷 G、盾叶皂苷 A 和纤细皂苷的线性范围均为1.0～12.5μg(相关系数为0.9998～0.9999)。平均回收率(n=6)分别为98.1%,99.4%,98.7%;RSD 分别为1.0%,1.8%,0.7%。结论:本方法简便易行、准确可靠,可用于盾叶薯蓣中皂苷的测定和质量控制。

浸提分离法提取皂素清洁工艺研究

提出一种通过溶剂提取将游离皂苷与淀粉、纤维等成分分离,从源头上减少用水量、耗酸量和污染物排放量的皂素清洁生产工艺。首先对溶剂提取条件进行优化,得出最佳工艺条件为:90%(体积比)乙醇溶液,料液比1∶7,沸腾回流提取3 h,重复提取3次。然后通过气-质联用(GC/MS)分析了皂素废水的有机物组成。研究结果表明,清洁工艺皂素产率为1.51%(降低3.82%),用酸量比传统工艺减少了71%,头道液COD浓度降低了46%,每100 g原料排放的COD总量下降了84%;皂素废水的有机物污染物主要为糠醛及其衍生物,清洁工艺废水的有机物含量更低,更易降解。

同源四倍体盾叶薯蓣遗传稳定性研究

目的:考察盾叶薯蓣同源四倍体的遗传稳定性。方法:利用显微方法进行根尖染色体鉴定;于生长稳定期观测田间苗的农艺性状;测定蛋白质含量并进行蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳;测定和比较薯蓣皂苷元含量。结果:盾叶薯蓣四倍体株系的染色体数目仍为40,农艺性状保持了器官巨型性的多倍体特征,各株系蛋白质电泳谱带基本相似,薯蓣皂苷元及蛋白质含量均高于二倍体对照株系。结论:本实验证实人工诱导的盾叶薯蓣同源四倍体具有较好的遗传稳定性,为后续的多倍体优良品种选育工作奠定了基础。

盾叶薯蓣类原球茎发育的形态解剖学观察

为探讨盾叶薯蓣类原球茎形态建成的发育机理及植株移栽成活率高的原因,对盾叶薯蓣离体培养条件下形成类原球茎的形态发生过程进行形态学和石蜡切片组织学观察,并与不定芽的发生进行比较。结果表明:类原球茎是由愈伤组织中致密的卵圆形胚性细胞团分化出芽原基和鳞片叶,随后出现初生增厚分生组织和原形成层(维管束原),其类原球茎形态建成。不定根的发生为内起源,其维管组织与类原球茎的维管组织相连接,故移栽成活率高。而不定芽为愈伤组织表面的胚性细胞分裂产生的分生细胞团分化而来,其不定根通常发生在茎基部形成的愈伤组织表面,故不易成活。