基于主成分分析结合正交设计的百药煎纯菌种发酵炮制工艺研究

本实验通过收集不同厂家酒曲发酵百药煎,筛选发酵百药煎最佳酒曲,对优选的百药煎发酵酒曲进行菌种分离及鉴定,以五倍子发酵后百药煎中含量升高的5个成分[10]:没食子酸、没食子酸甲酯、()-表没食子儿茶素、2,4,6-三-O-没食子酰-α-D-葡萄糖(2,4,6-tria-O-galloyl-α-D-glucose,TGαG)、2,4,6-三-O-没食子酰-β-D-葡萄糖(2,4,6-tria-O-galloyl-β-D-glucose,TGβG)作为考察指标,结合外观性状,对所分离的单一菌种进行纯种发酵百药煎工艺优化,为纯种发酵百药煎质量标准研究提供研究基础,同时为中药发酵饮片纯菌种发酵工艺研究提供参考。

1仪器与材料

1.1仪器

Waters717型高效液相色谱仪,美国Waters公司;ZHPL-200型立式恒温振荡培养箱、MJL-250型霉菌培养箱、HWS-250型恒温恒湿培养箱,天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司;BT25S型十万分之一电子分析天平,赛多利斯科学仪器有限公司;KQ-500DV型数控超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司;LDZX-75KBS型立式压力蒸汽灭菌器,上海申安医疗器械厂;SW-CJ-1F型单人双面净化工作台,上海苏净实业有限公司。

1.2药物与试剂

2方法与结果

2.1最佳发酵酒曲筛选

采用收集的不同酒曲发酵百药煎,以百药煎外观性状结合没食子酸含量,筛选出最佳发酵酒曲。

2.1.1酒曲发酵百药煎样品制备[23]称取五倍子细粉200g,绿茶叶20g各5份,“1.2”项下5种酒曲各60g;茶叶加20倍量蒸馏水煎煮15min,滤过,五倍子粉末与相应的酒曲混匀后,加茶渣与适量茶汁制“握之成团,掷之即散”的软材,置于温度30℃、湿度85%恒温恒湿箱中发酵至表面遍布白霉,取出,60℃烘干,编号依次为Y1~Y5。

2.1.2没食子酸含量测定参考文献中没食子酸含量测定方法[13],取Y1~Y5号百药煎样品,测定百药煎样品中没食子酸含量。根据不同酒曲发酵百药煎中没食子酸含量并结合外观性状,筛选出最佳发酵酒曲为根霉曲。结果见表1。

2.2发酵优势菌种筛选

2.2.1马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)配制称取37.0g,加入1000mL蒸馏水中,加热煮沸溶解,分装至锥形瓶中,121℃灭菌20min,备用[24]。

2.2.2乳酸-石炭酸棉兰染色液配制取苯酚10g,乳酸10g,甘油20g,棉兰0.05g,蒸馏水10mL,将苯酚置于水浴中加热至结晶溶解,然后加入乳酸、甘油和棉兰混匀,即可[25]。

2.2.3菌种分离称取“2.1”项下筛选出的最佳发酵酒曲10g,加入90mL无菌水中,置恒温振荡箱中以180r/min振荡30min,混匀。无菌操作下移取200μL,接种到PDA培养基上,置于30℃霉菌培养箱中培养2~3d,分离纯化菌株。并用30%甘油水溶液20℃冻存[26]。

2.2.4菌种鉴定

(1)传统菌落形态观察:将保藏于30%甘油水溶液中的菌种用接种环接种于PDA培养基上,然后置于30℃霉菌培养箱中培养2~3d,观察菌落形态[27]。分离纯化出具有根霉典型特征的菌株1株,菌种在PDA平板上30℃培养48h后,培养基表面长出白色透明菌丝,60h后,白色菌丝长满整个培养基表面,白色,繁密,呈棉絮状,并生长许多黑色孢子。结果见图1。

(2)显微结构观察:采用插片培养法,将菌种接种于PDA平板培养基上的盖玻片与培养基交界处,置于30℃恒温培养箱中培养,待菌丝生长附着到盖玻片上,用无菌镊子拔取盖玻片,经乳酸-石炭酸棉兰染色液染色后,置于显微镜下观察真菌结构[28]。显微镜下显示菌丝无隔膜,具分枝和假根,顶端有孢子囊,孢子囊近似球状,孢子呈球形或近似球状。结果见图2。

2.3纯菌种发酵百药煎工艺研究

2.3.1菌种活化及孢子混悬液的制备[30-31]将菌种活化于PDA平板培养基上,培养3~4d待菌落长满平板时,用10μL接种环刮取4环孢子置于含100mL无菌水的锥形瓶(内含玻璃珠)中,置于30℃、180r/min的恒温振荡箱中振荡混匀2h,将孢子混悬液浓度稀释至1×108个/mL。

2.3.2菌丝球质量的测定吸取上述孢子混悬液5mL,置于含60mL马铃薯葡萄糖培养基的锥形瓶中,180r/min、30℃振荡培养10d,每天取2份,迅速恢复到室温,使用抽滤装置,用已恒定质量的滤纸滤过并收集菌丝球,将滤后的菌丝球反复用蒸馏水冲洗数次,将上述洗净后的菌丝球连同滤纸于60℃的烘箱中充分烘干至恒定质量,用电子天平称其干质量[32]。振荡培养1~2d,菌种生长速率最快,日生长量最高达到334.0mg;培养2~4d菌丝球质量相对稳定,日生长量逐天降低;菌种培养到第5天后,培养液开始发黄并渐变红,菌丝球质量出现负增长,应是营养物质的大量消耗,使得营养物质比例失调,不利于菌种生长,开始产生有害物质。因此选择第4天作为最佳接种天数,微生物生长速度快,代谢旺盛,细胞代谢产物积累达到最高峰,酶系活跃。结果见图4。

2.3.3单因素试验

(2)不同发酵温度对百药煎中没食子酸含量的影响:分别在28、30、32、34℃,相对湿度85%的条件下发酵48h,结果见表3。在30℃下发酵,百药煎中没食子酸含量最高,达41.00%。

(3)不同菌种接种量对百药煎中没食子酸含量的影响:分别添加5%、7%、9%、11%菌种,在30℃、相对湿度85%的条件下发酵48h,结果见表4,菌种接种量为9%时,没食子酸含量最高,达41.40%。

2.3.4百药煎中5种成分含量测定方法的建立

(1)色谱条件:色谱柱为WatersSymmmetryShieldTMRP18柱(250mm×4.6mm,5μm);流动相为乙腈-0.1%三氟乙酸水溶液,梯度洗脱:0~40min,10%~16%乙腈;40~41min,16%~18%乙腈;41~55min,18%~19%乙腈;55~75min,19%~24%乙腈;75~90min,24%~10%乙腈;体积流量0.8mL/min;检测波长280nm;柱温30℃;进样量6μL。

(2)供试品溶液的制备:精密称取纯菌种发酵百药煎样品(过4号筛)0.2g,置100mL锥形瓶中,精密加入甲醇50mL,称定质量,放置2h,超声提取40min,放凉30min,补足减失的质量,滤过,取续滤液,过0.22μm微孔滤膜,即得供试品溶液。

(3)混合对照品溶液的制备:精密称取没食子酸甲酯对照品5.13mg,置于5mL量瓶中,加甲醇定容至刻度,摇匀,制成质量浓度为1.026mg/mL的没食子酸甲酯对照品溶液。另精密称取没食子酸对照品7.64mg,()-表没食子儿茶素对照品5.29mg,TGαG、TGβG对照品各2.15mg,并精密移取上述没食子酸甲酯对照品溶液0.5mL,置于同一5mL量瓶中,加甲醇定容至刻度,摇匀,作为混合对照品溶液1。精密移取1mL混合对照品溶液1置于5、10mL量瓶中,加甲醇定容至刻度,摇匀,作为混合对照品溶液2、3;从混合对照品溶液2中精密移取1mL置于5mL量瓶中,同上操作,作为混合对照品溶液4;从混合对照品溶液3中精密移取1mL置于5mL量瓶中,同上操作,作为混合对照品溶液5,制成系列质量浓度的混合对照品溶液。

(4)线性关系考察:分别精密吸取系列质量浓度的混合对照品溶液6μL,注入液相色谱仪,按“2.3.4(1)”项下色谱条件测定,以进样量为横坐标(X),峰面积为纵坐标(Y),绘制标准曲线,进行线性回归,得回归方程:没食子酸Y=3142774X+133903,R2=0.9999,线性范围98.3~7962.6ng;()-表没食子儿茶素Y=185295X-7156,R2=0.9999,线性范围242.6~3882.2ng;没食子酸甲酯Y=342220X-16945,R2=0.9998,线性范围12.3~618.0ng;TGαGY=1056954X-34385,R2=0.9993,线性范围48.9~1270.5ng;TGβGY=1717844X-58584,R2=0.9993,线性范围48.9~1270.5ng。

(5)精密度试验:取纯菌种发酵百药煎样品1份,按“2.3.4(2)”项下方法制成供试品溶液,按“2.3.4(1)”项下色谱条件连续进样6次,记录各成分峰面积,计算其RSD值,检验仪器精密度。结果没食子酸、()-表没食子儿茶素、没食子酸甲酯、TGαG、TGβG峰面积的RSD分别为0.16%、0.33%、3.76%、2.92%、1.00%,结果表明该仪器精密度良好。

(6)稳定性试验:取同一纯菌种发酵百药煎样品1份,按“2.3.4(2)”项下方法制成供试品溶液,按“2.3.4(1)”项下色谱条件,分别于制备后0、3、6、9、12、24h进样分析,记录各成分峰面积,计算其RSD值,检验供试品溶液制备方法的稳定性。结果没食子酸、()-表没食子儿茶素、没食子酸甲酯、TGαG、TGβG峰面积的RSD分别为0.20%、0.99%、4.62%、4.35%、3.44%,结果表明供试品溶液在24h内稳定。

(7)重复性试验:精密称取同一纯菌种发酵百药煎样品6份,按“2.3.4(2)”项下方法制成供试品溶液,按“2.3.4(1)”项下色谱条件测定,记录各成分峰面积,计算其质量分数及RSD值。结果没食子酸、()-表没食子儿茶素、没食子酸甲酯、TGαG、TGβG质量分数的RSD分别为1.31%、2.98%、4.79%、1.93%、4.01%,结果表明该方法重复性良好。

(8)加样回收率试验:精密称取已测知5种成分含量的百药煎样品0.1g,平行称定6份,分别加入质量浓度为8.23mg/mL的没食子酸对照品溶液1.44mL,质量浓度为1.81mg/mL的()-表没食子儿茶素对照品溶液1.13mL,质量浓度为1.12mg/mL的没食子酸甲酯对照品溶液0.80mL,质量浓度为0.92mg/mL的TGαG照品溶液0.26mL,质量浓度为0.92mg/mL的TGβG照品溶液0.26mL,按“2.3.4(2)”项下方法制备供试品溶液,按“2.3.4(1)”项下色谱条件进样测定,计算加样回收率。结果没食子酸、()-表没食子儿茶素、没食子酸甲酯、TGαG、TGβG的平均加样回收率分别为98.93%、98.85%、96.98%、98.16%、97.90%,RSD分别为0.12%、0.33%、3.32%、2.13%、3.67%,结果表明该方法的准确度良好。

(9)含量测定:按“2.3.4(2)”项下方法制备供试品溶液,按“2.3.4(1)”项下色谱条件进行测定,计算百药煎样品中5种成分含量。混合对照品及百药煎样品的HPLC图见图5。

3讨论

本实验建立了稳定的百药煎纯菌种发酵工艺,提高了发酵效率,但与传统自然发酵的百药煎在药理作用、药效物质基础等方面是否存在差异,仍需进一步研究。

THE END
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