杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法
【專利摘要】一種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，通過降解材料選取、緩沖液制備、酶解的步驟進(jìn)行降解。本發(fā)明有益的效果是：通過制作酸性蛋白酶降解液對杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行降解，通過酸性蛋白酶酶促降解反應(yīng)的專一性，只降解植物中原生的生物酶蛋白，以及破壞包裹這些植物生物酶的植物組織結(jié)構(gòu)，降解和漿化了杜仲植物組織結(jié)構(gòu)，完整地保留了杜仲中天然藥物成分和原生態(tài)的長絲杜仲膠，環(huán)保、經(jīng)濟、提取效果好，利于推廣。
【專利說明】
杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保降解技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu) 的降解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中草藥和天然植物，特別是富含天然化合物的喬木樹皮中有效成分的提起分離是 天然藥物生產(chǎn)過程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。近年來，隨著中藥現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，越來越多 的新技術(shù)正被逐步采用，然而，這些提取方法是不能提取植物中的高分子聚合物，如:杜仲 膠、纖維等。
[0003] 植物的組織結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，植物中許多來源相同、形態(tài)結(jié)構(gòu)相似、機能相同而又緊 密聯(lián)系的細(xì)胞所形成的細(xì)胞群，稱為組織，常根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)的不同，分為兩大類:分生組 織和成熟組織。
[0004] ( - )分生組織:是具有細(xì)胞分裂能力的細(xì)胞群，是分化生產(chǎn)其他各種組織的基礎(chǔ)。
[0005] (二)成熟組織:分生組織產(chǎn)生的大部分細(xì)胞，逐漸喪失分裂能力，進(jìn)一步生長和分 化，形成各種組織，也叫永久組織。
[0006] 杜仲等植物的組織都是具有剛性的物理固體形式存在于植物的器官中，杜仲膠和 造紙用的纖維也是以固體物理形式存在于植物的組織結(jié)構(gòu)中，在植物器官組織中含有不同 含量的木質(zhì)素、木栓質(zhì)、角質(zhì)、果膠質(zhì)、樹膠、樹脂、粘液質(zhì)、礦化的硅質(zhì)、鈣質(zhì)、蛋白質(zhì)、多糖 等眾多的物理固體成分，天然化合物、藥物、高分子聚合物、杜仲膠、纖維就包含在這些組織 結(jié)構(gòu)中。植物組織的復(fù)雜程度不僅僅在化學(xué)物質(zhì)組成上，主要在植物物理組織的縱向截面 和橫向截面上，且各個分類組織在杜仲植物中是相互交錯、結(jié)合、緊密地包裹在一起的，阻 礙了天然藥物成分溶出和杜仲膠的提取。
[0007] 溶出植物組織中的天然藥物成分和提取杜仲膠唯一的途徑，就是破壞植物的固體 組織結(jié)構(gòu)，提高天然藥物成分溶出的通透性，暴露出高聚合物杜仲膠和纖維物質(zhì)。所有的提 取方法歸納起來分為化學(xué)法、機械物理粉碎法、微生物發(fā)酵法、部分酶解法四種，具體如下：
[0008] (1)、化學(xué)法，這是最早的杜仲膠提取方法，類似于造紙制漿過程，氫氧化鈉水解植 物組織會產(chǎn)生大量的污水和污物，只能提取杜仲膠，且氫氧化鈉對杜仲膠有降解作用。
[0009] (2)、溶劑法(水溶劑及有機溶劑），加熱，以及超聲、微波輔助加熱提取，只能提取 易溶出天然藥物成分，且無法獲得杜仲膠和纖維。
[0010] (3)機械粉碎法，粉碎和碾壓破壞植物組織結(jié)構(gòu)，但這不可避免地破壞、切斷杜仲 膠和纖維，杜仲膠和纖維的物理結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，藥物成分需分開先提取。
[0011] (4)微生物發(fā)酵法，植物組織被微生物輕度破壞，所含的天然藥物也被降解，剩下 的杜仲膠絲需要大量的水沖洗分離、回收，杜仲膠損失嚴(yán)重，污水量大。
[0012] 資源和環(huán)境問題是人類在21世紀(jì)面臨的最主要的挑戰(zhàn)，杜仲膠資源是可再生資 源，每年光合作用可產(chǎn)生大量的杜仲膠和毒種藥物，是人類社會不可多得的基本物質(zhì)來源。 目前杜仲膠和杜仲藥物資源尚未得到充分的開發(fā)利用，開發(fā)杜仲膠和杜仲藥物的微生物技 術(shù)，生產(chǎn)人類急需的橡膠和保健藥物，即實現(xiàn)合成橡膠和保健藥物的"綠色化"。
[0013] 目前的生物降解研究多集中在環(huán)境治理和污染物的生物降解，對植物組織降解獲 取天然資源的研究卻非常的少，關(guān)于生物酶解破壞植物組織結(jié)構(gòu)的研究更是鮮有報道，盡 管生物造紙和生物質(zhì)能源的研究報道較多，但植物組織的生物降解研究起步還較晚，研究 還集中在纖維類少數(shù)特定植物種類上，研究面窄，不深入，理論不完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織 結(jié)構(gòu)降解的方法，能夠漿化杜仲植物組織結(jié)構(gòu)，并完整地保留下了杜仲樹皮中天然藥物成 分和原生態(tài)的長絲杜仲膠，并能夠降解喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)，滿足杜仲膠提取和杜仲樹 皮降解的需求。
[0015] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案:這種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu) 的降解方法，包括如下步驟：
[0016] 第一步，降解材料選取，稱取蛋白酶作為杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降 解材料，稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2%~3% ;
[0017] 第二步，緩沖液制備，將稱取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品級檸檬酸和食品級檸檬酸鈉配制成PH = 3.0~4.0的緩沖液，其中食品級檸檬酸和 食品級檸檬酸鈉的重量比例為1:1;
[0018] 第三步，酶解，將待降解原料置入到酶解反應(yīng)器中，然后在酶解反應(yīng)器中加入緩沖 液進(jìn)行酶解反應(yīng)，緩沖液的體積以沒過待降解原料5cm~10cm為準(zhǔn)，酶解反應(yīng)的溫度為45°C ~55°C，酶解反應(yīng)的時間為16小時，酶解反應(yīng)完成后獲得漿化原料。
[0019] 優(yōu)選的，第一步中稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2.5%。
[0020] 本發(fā)明的杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，第一步中進(jìn)行降解材料 選取，選取蛋白酶作為杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解材料，第一步中的待降解 原料指的是杜仲樹皮或喬木樹皮，或者是杜仲樹葉，酶解淘洗器采用能夠用于酶解的淘洗 器，然后在第二步中進(jìn)行緩沖液的制備，在蛋白酶中加入食品級的檸檬酸和檸檬酸鈉配制 成PH= 3.0~4.0的緩沖液，制作出酸性蛋白酶，然后在第三步中進(jìn)行酶解，第三步中的待降 解原料指的是第一步中選取的待降解原料，也就是第一步中選取的杜仲樹皮或者喬木樹 皮。
[0021] 植物體內(nèi)一切生理生化的變化都是由基因調(diào)控的，蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的產(chǎn)物，大 量積存杜仲膠的樹皮、樹葉和果皮是杜仲樹的代謝活性最高的植物組織，植物生長和一切 生命活動、生命代謝活動都是由植物中的生物酶完成的，這些生命現(xiàn)象活動的酶主要集中 在樹干的韌皮部、樹葉及種子的組織結(jié)構(gòu)中，高等植物通過韌皮部把葉片中合成的有機物 輸送到需要的部位，韌皮部運輸主要由篩管承擔(dān)，韌皮部的生命活動十分活躍，酶蛋白的代 謝活動維持了樹木的發(fā)育，同時也是產(chǎn)生植物次生代謝產(chǎn)物的主要場所，植物次生代謝產(chǎn) 物也就是天然藥物和生物材料，杜仲天然藥物成分和杜仲膠就是集中在杜仲樹的韌皮部 中，也就是杜仲樹皮中，特別是杜仲樹皮中的具功能韌皮部，這也是酸洗蛋白酶能夠降解這 些組織的根本原因。
[0022] 在本發(fā)明中，杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法是采用酸性蛋白酶進(jìn) 行降解的，韌皮部中大量生物酶的蛋白質(zhì)的存在，是酸性蛋白酶能降解、軟化、漿化杜仲樹 皮、杜仲葉、杜仲果皮的原因，韌皮中存在的大量植物活性生物酶均是蛋白質(zhì)，它們在被酸 性蛋白酶水解的時候，從它們存在的植物組織中以水解產(chǎn)物小分子，氨基酸和短鏈寡聚肽 分子溶解于酸性蛋白酶解液中時，使包裹它們的植物組織瓦解，漿化成泥狀的漿狀形式。
[0023] 在本發(fā)明中，先制作出酸性蛋白酶降解液，再采用酸性蛋白酶降解液對杜仲樹皮 和喬木樹皮組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行降解，也就是采用酸性蛋白酶進(jìn)行降解，由于酸性蛋白酶具有的 酶促降解反應(yīng)的專一性，只降解植物中原生的生物酶蛋白，以及破壞包裹這些植物生物酶 的植物組織結(jié)構(gòu)，降解和漿化了杜仲植物組織結(jié)構(gòu)，完整地保留了杜仲中天然藥物成分和 原生態(tài)的長絲杜仲膠，提取效果好、環(huán)保、經(jīng)濟。
[0024] 本發(fā)明有益的效果是:本發(fā)明的杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法， 通過制作酸性蛋白酶降解液對杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行降解，通過酸性蛋白 酶酶促降解反應(yīng)的專一性，只降解植物中原生的生物酶蛋白，以及破壞包裹這些植物生物 酶的植物組織結(jié)構(gòu)，降解和漿化了杜仲植物組織結(jié)構(gòu)，完整地保留了杜仲中天然藥物成分 和原生態(tài)的長絲杜仲膠，環(huán)保、經(jīng)濟、提取效果好，利于推廣。
【具體實施方式】
[0025]下面對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0026] 實施例一：
[0027] 這種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，包括如下步驟：
[0028] 第一步，降解材料選取，稱取蛋白酶作為杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降 解材料，稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2% ;
[0029] 第二步，緩沖液制備，將稱取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品級檸檬酸和食品級檸檬酸鈉配制成PH = 3.0的緩沖液，其中食品級檸檬酸和食品 級檸檬酸鈉的重量比例為1:1;
[0030] 第三步，酶解，將待降解原料置入到酶解反應(yīng)器中，然后在酶解反應(yīng)器中加入緩沖 液進(jìn)行酶解反應(yīng)，緩沖液的體積以沒過待降解原料5cm為準(zhǔn)，酶解反應(yīng)的溫度為45°C，酶解 反應(yīng)的時間為16小時，酶解反應(yīng)完成后獲得漿化原料。
[0031] 優(yōu)選的，第一步中稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2.5%。
[0032] 實施例二：
[0033] 這種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，包括如下步驟：
[0034] 第一步，降解材料選取，稱取蛋白酶作為杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降 解材料，稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2.5% ;
[0035] 第二步，緩沖液制備，將稱取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品級檸檬酸和食品級檸檬酸鈉配制成PH = 3.5的緩沖液，其中食品級檸檬酸和食品 級檸檬酸鈉的重量比例為1:1;
[0036] 第三步，酶解，將待降解原料置入到酶解反應(yīng)器中，然后在酶解反應(yīng)器中加入緩沖 液進(jìn)行酶解反應(yīng)，緩沖液的體積以沒過待降解原料7cm為準(zhǔn)，酶解反應(yīng)的溫度為50°C，酶解 反應(yīng)的時間為16小時，酶解反應(yīng)完成后獲得漿化原料。
[0037] 優(yōu)選的，第一步中稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2.5%。
[0038] 實施例三：
[0039] 這種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，包括如下步驟：
[0040] 第一步，降解材料選取，稱取蛋白酶作為杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降 解材料，稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的3% ;
[0041] 第二步，緩沖液制備，將稱取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中 加入食品級檸檬酸和食品級檸檬酸鈉配制成PH = 4.0的緩沖液，其中食品級檸檬酸和食品 級檸檬酸鈉的重量比例為1:1;
[0042]第三步，酶解，將待降解原料置入到酶解反應(yīng)器中，然后在酶解反應(yīng)器中加入緩沖 液進(jìn)行酶解反應(yīng)，緩沖液的體積以沒過待降解原料l〇cm為準(zhǔn)，酶解反應(yīng)的溫度為55°C，酶解 反應(yīng)的時間為16小時，酶解反應(yīng)完成后獲得漿化原料。
[0043] 優(yōu)選的，第一步中稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2.5%。
[0044] 選取杜仲樹皮，將本發(fā)明實施例一、實施例二、實施例三的降解方法與化學(xué)法、溶 劑法、機械粉碎粉、微生物發(fā)酵法進(jìn)行提取成分對比，對比結(jié)果如下：
[0045]
[0046]
[0047] 從上表可知，本發(fā)明杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，在所能提取 的成分、提取成分的品質(zhì)、對環(huán)境造成的影響、提取過程的復(fù)雜程度、成本上均優(yōu)于其他提 取方法，提取效果好。
[0048] 本發(fā)明實施例的特點是:通過制作酸性蛋白酶降解液對杜仲樹皮和喬木樹皮植物 組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行降解，通過酸性蛋白酶酶促降解反應(yīng)的專一性，只降解植物中原生的生物酶 蛋白，以及破壞包裹這些植物生物酶的植物組織結(jié)構(gòu)，降解和漿化了杜仲植物組織結(jié)構(gòu)，完 整地保留了杜仲中天然藥物成分和原生態(tài)的長絲杜仲膠，環(huán)保、經(jīng)濟、提取效果好，利于推 廣。
[0049] 雖然本發(fā)明已通過參考優(yōu)選的實施例進(jìn)行了描述，但是，本專業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)了解，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣變化。
【主權(quán)項】
1. 一種杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 降解材料選取，稱取蛋白酶作為杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解材料，稱 取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2%~3% ; (2) 緩沖液制備，將稱取的蛋白酶置入到酶解淘洗器中，然后在酶解淘洗器中加入食品 級檸檬酸和食品級檸檬酸鈉配制成PH = 3.0~4.0的緩沖液，其中食品級檸檬酸和食品級檸 檬酸鈉的重量比例為1:1; (3) 酶解，將待降解原料置入到酶解反應(yīng)器中，然后在酶解反應(yīng)器中加入緩沖液進(jìn)行酶 解反應(yīng)，緩沖液的體積以沒過待降解原料5cm~10cm為準(zhǔn)，酶解反應(yīng)的溫度為45°C~55°C， 酶解反應(yīng)的時間為16小時，酶解反應(yīng)完成后獲得漿化原料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的杜仲樹皮和喬木樹皮植物組織結(jié)構(gòu)的降解方法，其特征在于： 所述步驟(1)中稱取的蛋白酶重量為待降解原料重量的2.5%。
【文檔編號】C08J3/00GK105832807SQ201610173455
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】張學(xué)俊, 張萌萌, 吳池娒, 吳輝翔
【申請人】浙江旭源杜仲生物科技有限公司