一种利用酵母提取麦角甾醇的方法

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种麦角甾醇的提取方法。

背景技术

麦角甾醇又称麦角固醇，是许多微生物细胞膜的重要成分，在确保细胞活力、细胞膜的流动性以及细胞膜的完整性等方面具有重要作用。麦角甾醇可以增强人体抵抗疾病的能力，具有明显的抑菌、抗肿瘤功效，是重要的脂溶性维生素D2源，其转化物维生素D2可用于促进人体对钙元素和磷元素的吸收，防止佝偻病、软骨病的发生，也可以作为饲料添加剂添加在饲料中，增加畜禽的产蛋率和孵化率。麦角甾醇也是重要的医药化工原科，可用于生产“可的松”、激素黄体酮等甾醇类药物。本品不溶于水，溶于乙醇、苯、乙醚、三氯甲烷等有机溶剂。

麦角甾醇作为真菌细胞膜的重要组成成分，其在酵母、蘑菇中有较高的含量，因此麦角甾醇提取的工艺中常用酵母或蘑菇等真菌作为原料，先通过皂化反应将酵母细胞中的麦角甾醇分离，再通过萃取、洗涤、结晶、干燥等工序得到麦角甾醇产品。比如陈国苹等(专利，专利号：CN114031662A)就是将干酵母皂化后再进行萃取、洗涤得到麦角甾醇的粗品，再通过重结晶和过滤得到成品。李明媛等(专利，专利号：CN112390842A)的提取工艺类似，不同之处在于皂化反应之前先将酵母菌种进行超声处理，皂化萃取后采用柱层析法纯化，再经重结晶得到麦角甾醇成品。李荣杰等(专利，专利号：CN103588843A)则是利用微生物发酵过程中产生副产物麦角甾醇这一原理，从发酵柠檬酸的废菌丝中提取麦角甾醇，具体是将废菌丝清洗至中性后进行皂化反应，反应所得滤液清洗至无色后再次皂化、过滤得到麦角甾醇粗品，粗品用重结晶的方法进行提纯。

上述的几种提取麦角甾醇的方法都是通过萃取和洗涤纯化等工艺得到成品，整个过程只关注了麦角甾醇的提取，或者对于过程酵母中其他营养物质没有再利用，或者对于提取后的酵母直接丢弃，且清洗过程中用到了大量的水，不够环保经济。

发明内容

本发明针对上述现有技术中对于酵母应用不够完善，废水较多的缺陷，通过对酵母提取麦角甾醇的工艺进行改进创新，实现了酵母的二次利用，减少了废水量。

本发明所述利用酵母提取麦角甾醇的方法，具体步骤如下：

第一步：将酵母原料在碱液中进行皂化反应，反应后将产物固液分离得到第一液相和第一固相：

第二步：向第一步所得的第一固相中加入第一溶剂提取麦角甾醇，经固液分离得到第二液相和第二固相，将第二固相干燥得到脱脂酵母；

第三步：将第二步中的第二液相减压浓缩至干，加入第二溶剂溶解，然后水洗、分液，将有机层减压浓缩，加入乙醇结晶得到麦角甾醇粗品，将粗品用乙醇溶解重结晶，得到麦角甾醇产品。

所述酵母为酿酒酵母、假丝酵母、球拟酵母、红酵母或隐球酵母等。

第一步中所述碱液包含氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、乙醇钠和甲醇钠水溶液中的一种或多种；皂化时间为4～12小时；皂化温度为60～100℃。所述氯化钙用量为酵母原料重量的1/5～1/3。

所述第一溶剂包含乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、乙腈中的任意一种或多种；按质量计，溶剂用量为酵母原料体积的10～20倍，麦角甾醇提取温度保持在56～120℃之间，回流1～3小时。

第三步中所述减压浓缩温度为40～80℃，所述第二溶剂包含正己烷、甲苯、乙酸乙酯、石油醚、环己烷、甲基叔丁基醚、二氯甲烷、氯仿中的任意一种或多种。

所述粗品结晶时，按质量计，乙醇使用量为酵母原料的0.5～1.5倍，结晶温度为0～30℃。

优选的，可同时向第一步得到的第一液相中加入氯化钙，沉淀后固液分离得到第三固相作为脂肪酸钙产品。

优选的，按质量计，第一步中酵母与碱和水的比例为1:0.1～0.5:5～15。

优选的，按体积计，第三步中第二溶剂用量为酵母原料的两倍。

优选的，按重量计，第三步所述重结晶时乙醇用量为粗品质量的20～50倍。

优选的，氯化钙以溶液形式加入时，溶液浓度大于10％

进一步的，按质量计，第一步中酵母与碱和水的比例为1:0.2～0.3:10～13。

进一步的，氯化钙用量为酵母原料重量的1/5～1/4。

进一步的，氯化钙以溶液形式加入时，溶液浓度大于10％。

本发明的有益效果如下：

1.本发明皂化过程中碱用量相对于现有技术较少，皂化结束后先将脱脂酵母和皂化液固液分离，再用醇提取出脱脂酵母中的麦角甾醇，脱脂酵母不接触有毒试剂，在实现了麦角甾醇提取的同时回收脱脂酵母再用于其他抽提物的提取，实现了酵母细胞各组分充分利用。

2.脱脂酵母再经有机溶剂萃取麦角甾醇后，仅需少量水洗涤、浓缩即可得到相对纯净的麦角甾醇粗品，最后经精制得到成品，产品含量可达到98％以上。由于洗涤过程用水量大大减少，本发明很大程度上解决了废水量大的环保问题。

3.与酵母分离后的皂化液还可以更进一步地联产具有经济价值的脂肪酸钙。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。本发明涉及一种利用酵母提取麦角甾醇的方法，具体步骤如下：

第一步：将酵母原料在碱液中进行皂化反应，反应后将产物固液分离得到第一液相和第一固相；

第二步：向第一步所得的第一固相中加入第一溶剂提取麦角甾醇，经固液分离得到第二液相和第二固相，将第二固相干燥得到脱脂酵母；

第三步：将第二步中的第二液相减压浓缩至干，加入第二溶剂溶解，然后水洗、分液，将有机层减压浓缩，加入乙醇结晶得到麦角甾醇粗品，将粗品用乙醇溶解重结晶，得到麦角甾醇产品。

所述酵母包括但不限于酿酒酵母、假丝酵母、球拟酵母、红酵母或隐球酵母等。

第一步中所述碱液包含氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、乙醇钠和甲醇钠水溶液中的一种或多种；皂化时间为4～12小时；皂化温度为60～100℃。所述氯化钙用量为酵母原料重量的1/5～1/3。

所述第一溶剂包含乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、乙腈中的任意一种或多种；按质量计，溶剂用量为酵母原料体积的10～20倍，麦角甾醇提取温度保持在56～120℃之间，回流1～3小时。

第三步中所述减压浓缩温度为40～80℃，所述第二溶剂包含正己烷、甲苯、乙酸乙酯、石油醚、环己烷、甲基叔丁基醚、二氯甲烷、氯仿中的任意一种或多种。

所述粗品结晶时，按质量计，乙醇使用量为酵母原料的0.5～1.5倍，结晶温度为0～30℃。

优选的，可以同时向第一步得到的第一液相中加入氯化钙，沉淀后固液分离后得到第三固相作为脂肪酸钙产品。

优选的，按质量计，第一步中酵母与碱和水的比例为1；0.1～0.5；5～15。

优选的，按体积计，第三步中第二溶剂用量为酵母原料的两倍。

优选的，按重量计，第三步所述重结晶时乙醇用量为粗品质量的20～5倍。

进一步的，按质量计，第一步中酵母与碱和水的比例为1:0.2～0.3:10～13。

进一步的，氯化钙用量为酵母原料重量的1/5～1/4。

进一步的，氯化钙以溶液形式加入时，溶液浓度大于10％。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将通过对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。所述干酵母通过网上购买，购买链接如下：

制备过程中用到的配料来源及设备型号具体如下表1和2所示：

表1配料来源

表2设备信息

实施例1

向1kg干酵母中加入5kg水，0.1kg乙醇钠，搅拌下升温至100℃，保温搅拌5小时，固液分离，溶液于搅拌下流加入2kg 10％的氯化钙溶液，充分搅拌后固液分离，固体于105℃干燥，得到67.8g脂肪酸钙。皂化后分离得到的固体加入15kg乙醇，升温回流2小时，固液分离，固体干燥后得到918.5g脱脂酵母，提取液50℃浓缩至干，加入2L乙酸乙酯溶解残余物，加入2L水搅匀后静置分层，分液，乙酸乙酯相浓缩至干，加入0.5kg乙醇升温至回流溶解完全，自然降温至室温后进一步降温至15℃，保温析晶2小时，过滤，得到11.5g粗品，粗品再用460ml乙醇按粗品结晶的过程精制，固体80℃干燥，得到5.8g结晶，纯度98.6％，总提取收率52.7％。

实施例2

向1kg干酵母中加入15kg水，0.2kg氢氧化钾，搅拌下升温至80℃，保温搅拌8小时，固液分离，溶液于搅拌下分次加入200g氯化钙，充分搅拌后固液分离，固体于105℃干燥，得到68.8g脂肪酸钙。皂化后分离得到的固体加入10kg丙酮，升温回流1小时，固液分离，固体干燥后得到915.2g脱脂酵母，提取液40℃浓缩至干，加入2L甲苯溶解残余物，加入2L水搅匀后静置分层，分液，甲苯相浓缩至干，加入1kg乙醇升温至回流溶解完全，自然降温至室温后进一步降温至10℃，保温析晶2小时，过滤，得到12.6g粗品，粗品再用460ml乙醇按粗品结晶过程精制，固体80℃干燥，得到6.3g结晶，纯度98.7％，总提取收率57.3％。

实施例3

向1kg干酵母加入15kg水，0.5kg氢氧化钠，搅拌下升温至60℃，保温搅拌12小时，固液分离，溶液中于搅拌下流加入含200g氯化钙的饱和溶液，充分搅拌后固液分离，固体于105℃干燥，得到67.1g脂肪酸钙。皂化后分离得到的固体加入20kg异丙醇，升温回流1小时，固液分离，固体干燥后得到920.1g脱脂酵母，提取液50℃浓缩至干，加入2L正己烷溶解残余物，加入2L水搅匀后静置分层，分液，正己烷相浓缩至干，加入1kg乙醇升温至回流溶解完全，自然降温至室温后进一步降温至10℃，保温析晶2小时，过滤，得到10.9g粗品，粗品再用380ml乙醇按粗品结晶过程精制，固体80℃干燥，得到5.6g结晶，纯度98.2％，总提取收率50.9％。

实施例4

向1kg干酵母中加入10kg水，0.3kg氢氧化钾，搅拌下升温至100℃，保温搅拌8小时，固液分离，溶液于搅拌下于搅拌下流加入1kg 20％的氯化钙溶液，充分搅拌后固液分离，固体于105℃干燥，得到71.8g脂肪酸钙。皂化后分离得到的固体加入15kg乙醇，升温回流2小时，固液分离，固体干燥后得到910.2g脱脂酵母，提取液50℃浓缩至干，加入2L甲苯溶解残余物，加入2L水搅匀后静置分层，分液，甲苯相浓缩至干，加入0.5kg乙醇升温至回流溶解完全，自然降温至室温后进一步降温至5℃，保温析晶2小时，过滤，得到13.4g粗品，粗品再用600ml乙醇按粗品结晶过程精制，固体80℃干燥，得到6.9g结晶，纯度98.7％，总提取收率62.7％。

对比例1

向1kg干酵母中加入5kg水，0.1kg乙醇钠，搅拌下升温至100℃，保温搅拌5小时，固液分离，溶液于搅拌下流加入1.5kg 10％的氯化钙溶液，充分搅拌后固液分离，固体于105℃干燥，得到50.8g脂肪酸钙。皂化后分离得到的固体加入15kg乙醇，升温回流2小时，固液分离，固体干燥后得到918.5g脱脂酵母，提取液50℃浓缩至干，加入2L乙酸乙酯溶解残余物，加入2L水搅匀后静置分层，分液，乙酸乙酯相浓缩至干，加入0.5kg乙醇升温至回流溶解完全，自然降温至室温后进一步降温至15℃，保温析晶2小时，过滤，得到11.5g粗品，粗品再用460ml乙醇按粗品结晶的过程精制，固体80℃干燥，得到5.8g结晶，纯度98.6％，总提取收率52.7％。

对比例2

向1kg干酵母中加入3kg水，0.08kg乙醇钠，搅拌下升温至55℃，保温搅拌4小时，固液分离，溶液于搅拌下流加入2kg 10％的氯化钙溶液，充分搅拌后固液分离，固体于105℃干燥，得到43.3g脂肪酸钙。皂化后分离得到的固体加入15kg乙醇，升温回流2小时，固液分离，固体干燥后得到932.8g脱脂酵母，提取液50℃浓缩至干，加入2L乙酸乙酯溶解残余物，加入2L水搅匀后静置分层，分液，乙酸乙酯相浓缩至干，加入0.5kg乙醇升温至回流溶解完全，自然降温至室温后进一步降温至15℃，保温析晶2小时，过滤，得到11.5g粗品，粗品再用460ml乙醇按粗品结晶的过程精制，固体80℃干燥，得到3.4g结晶，纯度96.6％，总提取收率30.9％。

通过上述具体实施方案可知，在实施例1-4里，皂化反应过程中酵母：碱：水的比例分别为1:0.1:5、1:0.2:15、1:0.5:15、1:0.3:10，而对比例2中酵母、碱和水的比例为1:0.08:3，水和碱的比例都小于本发明公布的1；0.1～0.5；5～15，，最后得到的麦角甾醇仅有3.4g，远小于酵母与碱和水的比例在本发明所述范围内的实施例1-4得到的5.8g、6.3g、5.6g和6.9g。并且，这种情况下，尽管实施例和对比例中氯化钙的与干酵母的比例都为1/5，对比例2所述方案得到的脂肪酸钙却只有43.3g，显著地少于实施例方案所得的67.8g、68.8g、67.1g和71.8g。实施例2和对比例1相比较，二者皂化反应过程中酵母与碱和水的比例相同，实施例2中氯化钙的添加量为本发明所述的酵母质量的1/5，对比例1中氯化钙添加量为酵母质量的15％，小于1/5，所得的脂肪酸钙仅为50.8g，显著小于实施例2。所有实施例中，第二溶剂溶解麦角甾醇后清洗过程的用水量与溶剂的用量相当，仅为干酵母重量的两倍。

本发明提出的利用酵母提取麦角甾醇的方案，碱和水的用量都较少，得到的麦角甾醇产品纯度较高，同时回收了酵母，联产了脂肪酸钙，从而尽可能地利用了酵母原料，并且节约了药品和水的用量，放大到生产规模中，产生的经济和环境效益不可小觑。

上述实施例只是本发明所述技术方案的一些实施方式，不能因此理解为其对本发明做了任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。