发酵过程中Ca2+酶激活剂对黄姜皂素提取率的影响
发酵过程中 Ca2+酶激活剂对黄姜皂素提取率的
影响
摘要：通过在黄姜发酵过程中添加氯化钙,探究 Ca2+作为激活剂对黄姜皂素得率的影响。以
黄姜皂素得率为考察指标,在单因素试验的基础上,利用正交试验对黄姜发酵条件进行优化。结
果表明,最适发酵条件为：CaCl2 添加量 0.3%、pH 为5.5、发酵温度 60℃、发酵时间 48h。在此
条件下黄姜皂素得率为 0.825%,高于自然发酵的得率 0.692% 。
Study on Fermentation Conditions in the Production of Turmeric Saponin
JIANG Yuanyuan WU Zhengqi ZHOU Mingzhe WAN Duanji
School of Civil Engin.,Architecture and Environment,Hubei Univ.of Tech. School of Biological
Engin.and Food Sci.,Hubei Univ.of Tech.
Abstract：The effect of Ca2+ on the yield of turmeric saponin was investigated by adding calcium
chloride during the turmeric fermentation.Based on the single factor experiments,the fermentation
conditions for turmeric were optimized according to the orthogonal experimental results.It was
indicated that the optimal conditions for turmeric fermentation were as follows:CaCl2 addition of
0.3%,pH of 5.5,fermentation temperature of 60°C and fermentation time for 48 h.Under these
conditions,the yield of turmeric saponin reached up to 0.825% which was higher than 0.692%at of
natural fermentation.
黄姜，学名盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis C.H.Wright），是薯蓣皂素含量最高的植物[1]。
黄姜皂素又称薯蓣皂苷元，是薯蓣属植物薯蓣皂苷的水解产物，其与甾体类激素药物结构药物
“ ”相似，是合成甾体激素的重要基础原料，被医药界称为 药用黄金 ，药用价值高，具有广阔的
应用前景[2]。目前，在黄姜皂素工业化生产中普遍采用先发酵后水解的方法，相比直接水解，
黄姜皂素提取率有明显提高。一般认为发酵的作用是促进黄姜皂素前体物质转化为黄姜皂素，
从而提高黄姜皂素的得率，但对发酵机理并没有统一的理论认识[3,4]。发酵的方式通常有自然
发酵、酶解发酵、微生物发酵等[5]，李江浩等[2] “ ”发现 发酵 过程与黄姜细胞内源酶活性密切相
关，通过添加 EDTA 作为金属离子螯合剂，能明显抑制黄姜内源酶活性，从而降低黄姜皂素得
率。而钙离子一般是酶的激活剂，因此，本实验通过添加氯化钙对黄姜进行预处理，以
Ca2+作为酶激活剂，研究在发酵过程中 Ca2+对黄姜皂素提取率的影响，并对发酵条件进行优
化，从而达到降低生产成本，提高黄姜皂素的提取率的目的。
1 材料与方法
1.1 实验材料与试剂
黄姜根茎湖北竹溪县购；黄姜皂素标准品北京世纪奥科生物技术有限公司；浓硫酸（98%）、
石油醚（30℃～60℃ ）、氯化钙等均为分析纯试剂。
1.2 主要仪器与设备
戴安 UltiMateTM300 高效液相色谱、打浆机、ZXFD-B5040 恒温鼓风干燥箱、索氏提取器、电
子分析天平、TDL-5-A 离心机、SYZ-B 型石英亚沸高纯水蒸馏器、ST2100pH 计、DF-101S 集
热式恒温加热磁力搅拌器。
1.3 实验方法
1.3.1 黄姜皂素提取流程
→ → → → → →鲜黄姜 打浆 发酵 过滤、水洗 滤渣酸水解 中和、过滤、水洗、烘干 石油醚索氏提取
→ → 浓缩、结晶、脱色 黄姜皂素。
1.3.2 发酵方式的选择
称取一定量的鲜黄姜，在发酵温度为 60℃、时间为 48h、pH 为5.5 条件下，分别进行自然发酵
和添加 0.5%氯化钙发酵，按照 1.3.1 的工艺流程进行提取，考察不同发酵方式对黄姜皂素得率
的影响。
1.3.3 发酵条件优化的单因素实验
取一定量的鲜黄姜，打浆。在发酵时间为 48h、pH 为5.0、氯化钙添加量为 0.5%的条件下，分
别调节发酵温度为 45、50、55、60、65 和70℃，研究不同发酵温度对黄姜皂素得率的影响。
在最佳发酵温度下，控制pH 为5.0，氯化钙添加量为 0.5%，分别发酵 12、24、36、48、60 和
72h，分析不同发酵时间对黄姜皂素得率影响。在最佳发酵温度和最佳发酵时间下，添加 0.5%
氯化钙，分别调节发酵液 pH 为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5 和7.0，研究 pH 对黄姜皂素得率
影响。在最佳发酵温度、最佳发酵时间和最佳pH 值条件下，向发酵液中分别添加
0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%氯化钙，以黄姜皂素得率为指标，分析氯化钙添加量对黄姜
皂素得率的影响。所有实验组别均按照 1.3.1 所述工艺流程进行。
1.3.4 发酵条件优化的的正交试验
在以上单因素试验的基础上，以发酵时间、发酵温度、发酵 pH 和氯化钙添加量为正交试验的
因素，以黄姜皂素得率为指标，设计 4因素 3水平正交试验，优化黄姜皂素生产工艺的的发酵
条件，筛选出最佳发酵条件组合。因数水平表如表1 所示。
表1 因素水平表
A ℃为发酵温度， ；B为发酵时间，h;C 为pH 值；D为CaCl2 添加量，%
1.4 检测与分析方法
1.4.1 黄姜皂素含量测定
精密称取 12.5mg 黄姜皂素标准品，采用甲醇并配制成浓度为 0.5mg/mL 的溶液，用 0.45μm 有
机滤膜过滤，制备标准溶液。将标准溶液分别稀释成浓度为
0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4mg/mL 溶液，备用。参考肖婉娜等[6]建立的黄姜皂素高效液相
色谱检测条件：色谱柱：Waters 5C18-MS-Ⅱ 色谱柱（4.6×250mm）；流动相：乙腈-水
（80 20∶）；流速：1.0 mL/min；检测波长：203nm；柱温：30℃；进样量：20μL，进行检测
并绘制标准曲线。黄姜皂素标准曲线线性方程为 y=273.23x-4.6482(R2=0.9974），表明该方法
在0.05～0.4mg/mL 线性良好。
1.4.2 黄姜皂素得率计算
采用甲醇对得到的黄姜皂素进行溶解，按照 1.4.1 建立的检测条件进行检测。按下式计算黄姜
皂素的得率。
式中：C为进样液中黄姜皂素浓度，mg/mL;n 为稀释倍数；V为溶解液体积，mL;m 为黄姜的
质量，g 。
摘要：
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发酵过程中Ca2+酶激活剂对黄姜皂素提取率的影响 摘要：通过在黄姜发酵过程中添加氯化钙,探究Ca2+作为激活剂对黄姜皂素得率的影响。以黄姜皂素得率为考察指标,在单因素试验的基础上,利用正交试验对黄姜发酵条件进行优化。结果表明,最适发酵条件为：CaCl2添加量0.3%、pH为5.5、发酵温度60℃、发酵时间48h。在此条件下黄姜皂素得率为0.825%,高于自然发酵的得率0.692%。StudyonFermentationConditionsintheProductionofTurmericSaponinJIANGYuanyuanWUZhengqiZHOUMingzheWANDuanjiSchoo...
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作者：闻远设计
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