一种从富硒灵芝菌丝体中提取硒-甲基硒代半胱氨酸的方法

摘要

本发明开发了一种从富硒灵芝菌丝体中提取硒‑甲基硒代半胱氨酸的方法。该方法通过控制氮气及氧气比例，使用几丁质酶及不同浓度梯度的磷酸二氢铵溶液充分释放菌丝体中的目标硒代氨基酸，最后使用制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离。本发明填补了从富硒真菌中提取硒‑甲基硒代半胱氨酸的技术空缺，采用本方法硒‑甲基硒代半胱氨酸的提取率高达90％，且方法简单，效果稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及食品及化学领域，提供一种从富硒灵芝菌丝体中提取硒-甲基硒代半胱氨酸的方法

背景技术

硒是人体必需的微量元素，硒缺乏可导致克山病、大骨节病、心脏疾病、甲状腺机能减退及免疫功能低下等疾病。降低血液中硒的水平可增加患癌症风险,硒在预防肿瘤和放化疗中有着非常明确的帮助作用。世界上有40多个国家和地区缺硒,我国有1亿多人缺硒或低硒,患有或极易发生与缺硒有关的疾病。硒主要通过膳食途径被人体摄入。土壤硒含量较低及膳食中硒含量不足是中国乃至全世界普遍存在的问题。因此,寻找和开发富硒食品及硒补充剂以保证人体摄入充足的硒,是解决该问题的首要途径。由于亚硒酸钠和硒酸钠这类型无机硒对细胞具有较高的毒性，目前国内的硒补充剂主要以有机硒为主，如硒化卡拉胶，富硒酵母等。

硒-甲基硒代半胱氨酸是一种天然含硒氨基酸,是第21种人体必须氨基酸-硒代半胱氨酸的甲基化衍生物,为甲基硒的重要前体物质，具有防治癌症、抗氧化、抗衰老、治疗心脑血管疾病、解重金属毒等作用,已于2009年被卫生部批准为第三代硒源类食品营养强化剂。现代药理学研究表明不同形式的硒具有不同的抗癌效果,而硒-甲基硒代半胱氨酸被证明是有效的化学抗癌剂之一。其与第二代硒强化剂硒蛋白，富硒酵母，硒化卡拉胶，富硒菌粉相比，具有毒性低，结构明确，含量稳定，人体内代谢机理清晰等优点，可以广泛应用于食品及药品领域。在工业上，硒-甲基硒代半胱氨酸主要通过化学法合成。但是化学合成法存在以下缺陷：原料价格高导致生产成本高昂，反应步骤多工艺路线复杂，使用的有机试剂及产生的中间产物对环境污染较大。因此，开发绿色便捷安全的硒-甲基硒代半胱氨酸获得方法具有重要意义。1960年，科学家从黄芪中首次分离得到硒-甲基硒代半胱氨酸。生长在富硒地区的植物具有积聚硒-甲基硒代半胱氨酸的能力,例如大蒜,洋葱,青花菜,豆科植物,野生的韭菜等。但天然植物来源的的硒-甲基硒代半胱氨酸含量较低，且产量会受到植物生长周期较长的影响。而微生物转化法能够较好地克服以上缺点。比如，通过培养酵母使无机硒转化为硒-甲基硒代半胱氨酸的技术已经成熟，该方法周期短且硒-甲基硒代半胱氨酸产量大。除了酵母，可食用的真菌也能用于生产硒-甲基硒代半胱氨酸。该技术主要是在食用菌菌丝体栽培基料中加入亚硒酸钠等无机硒添加剂，在特定的培养条件下通过菌丝体自身的代谢系统将无机硒转化为有机硒。这类富硒食用菌不仅食用安全,硒的生物利用率高,能有效地提高动物或人体内的血硒水平,可作为一种硒营养添加剂,用于开发生产富硒保健食品。

据报道，灵芝是一种富硒能力极强的真菌，其菌丝体生长周期短，产量多，据报道可积累13000μg/g甚至更多有机硒，其中硒-甲基硒代半胱氨酸所占比例高达40％左右，是一种理想的获取硒-甲基硒代半胱氨酸的食品级原料。但是，目前关于从富硒真菌中获得硒-甲基硒代半胱氨酸的技术还存在空缺，“从聚硒植物碎米荠中提取硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸的方法”(已授权，申请号：201410361185.9)介绍了一种从富硒植物中获取硒代蛋氨酸及硒代胱氨酸的方法，该发明先把植物组织晒干并物理捣碎，然后使用盐酸及氢氧化钠配合超声及震荡的方法提取出硒代蛋氨酸及硒代胱氨酸，然后使用高压制备柱进行分离后透析去盐获得最终精品。由于硒-甲基硒代半胱氨酸化学性质非常活跃，光照，高温及氧气均会导致其快速氧化及挥发，且强酸强碱会破坏硒-甲基硒代半胱氨酸化学形态，因此该发明中使用的方法并不适用于从真菌菌丝体中提取硒-甲基硒代半胱氨酸。此外，在检测生物样品中硒代氨基酸形态的过程中会涉及到将硒代氨基酸从蛋白中释放的技术，“一种高硒真菌中硒形态测定的方法”(已授权，申请号：201510656845.0)使用弱碱性溶剂及球磨对高硒真菌进行破壁处理，然后使用胃蛋白酶及胰蛋白酶进行分步连续酶解法使硒代氨基酸释放出来。类似的，也有专利使用蛋白酶K与蛋白酶XⅠV直接对植物样品进行酶解处理使硒代氨基酸释放以便于检测。可是，硒-甲基硒代半胱氨酸不像硒代蛋氨酸及硒代半胱氨酸那样通过代替蛋氨酸及半胱氨酸从而非特异性的参入到生物蛋白中，它是植物和微生物硒代谢的中间产物，因此它并不参与蛋白质的合成也并不结合在蛋白质中。据报道，主要以游离态存在于组织中。因此，物理研磨会使其暴露于空气及光照中引起氧化，使用不同种类的蛋白酶酶解还会使其与硒代蛋氨酸和硒代胱氨酸混合，增加提取的难度，因此需要开发一种高效且有针对性的硒-甲基硒代半胱氨酸提取方法。

发明内容

本发明的目的是保证高提取率及不对提取物形态结构造成破坏的前提下，开发一种从富硒灵芝菌丝体中提取硒-甲基硒代半胱氨酸的方法。

为达到上述目的，本发明技术方案如下。

一种从富硒灵芝菌丝体中提取硒-甲基硒代半胱氨酸的方法，包含以下步骤：

(1)称取经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于抗压可密闭容器中，加入水后，充入氮气；

(2)调节混合液pH值为4.0-7.0，随后加入酶进行酶解；

(3)往混合液中加入磷酸二氢氨，使磷酸二氢氨的浓度呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5；

(4)将步骤(3)中混合液在低温避光条件下过滤，滤液进样到制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

进一步地，步骤(1)中，容器内最终氮气和氧气体积比处于7:1～9:1。

进一步地，步骤(1)中，所述抗压可密闭容器为铁质抗压可密闭容器。

进一步地，步骤(1)中，所述水的添加量满足：料液比为1:20至1:30g/L。

进一步地，步骤(2)中，所选用的酶为几丁质酶。

进一步地，所述几丁质酶与菌丝体的质量体积比为10-15mg：5-20mL。

进一步地，步骤(2)中，酶解时间为15-24小时，温度为8-10℃。

进一步地，步骤(3)中，所述往混合液中加入磷酸二氢氨具体为：每隔0.5至3小时往混合液中加入质量百分比浓度为0.5％至1％磷酸二氢氨。

进一步地，步骤(3)中，磷酸二氢氨质量百分比浓度是在0.1—3％呈梯度上升。

进一步地，步骤(4)中，所述低温条件为15-20℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)通过调节提取装置内的氮氧比以及维持全程避光低温条件，最大限度确保提取过程中硒-甲基硒代半胱氨酸不被氧化或者挥发。

(2)使用几丁质酶能够针对性地分解真菌细胞壁，使硒-甲基硒代半胱氨酸从组织中充分释放，同时不会对蛋白质进行酶解，从而避免了硒代蛋氨酸及硒代胱氨酸对提取过程中的干扰。

(3)与强酸强碱提取法相比，采用特定浓度梯度增加的磷酸二氢氨溶液能够最大限度地将硒-甲基硒代半胱氨酸从组织中提取出来且不会破坏其化学形态，硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到90％以上，相比之下，采用蛋白酶提取法从植物中获取的硒代氨基酸总提取率才不到20％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并且能予以实施，但发明的实施方法不限于此。

实施例1

富硒赤芝(红芝)菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的富硒赤芝菌丝体(干重)总硒含量为8mg/g。

(1)称取100g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入1.8L水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于7.6:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入2g几丁质酶，在10℃下反应20小时。

(3)每隔1.5小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在1.0—3.0％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到90.8％。

实施例2

富硒赤芝(红芝)菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的富硒赤芝菌丝体(干重)总硒含量为8mg/g。

(1)称取100g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入2.5L水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于8.5:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入2g几丁质酶，在10℃下反应20小时。

(3)每隔1.5小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在1.0—3.0％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液在15℃过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到91.1％。

实施例3

富硒紫芝菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的富硒紫芝(干重)总硒含量为2mg/g。

(1)称取100g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入2L水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于7.5:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入3.0g几丁质酶，在10℃下反应24小时。

(3)每隔1.5小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在0.1—1.5％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到86.4％。

实施例4

富硒混合灵芝菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的混合灵芝菌丝体(干重)总硒含量为13mg/g。

(1)称取50g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入1.5水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于9:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入3.5g几丁质酶，在10℃下反应24小时。

(3)每隔2小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在2.0—3.0％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到91.2％。

实施例5

富硒混合灵芝菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的混合灵芝菌丝体(干重)总硒含量为13mg/g。

(1)称取50g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入1.0L水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于8.0:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入2.5g几丁质酶，在10℃下反应24小时。

(3)每隔2小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在2.5—3.0％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到90.24％。

实施例6

富硒赤芝(红芝)菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的富硒赤芝菌丝体(干重)总硒含量为8mg/g。

(1)称取100g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入2L水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于7.0:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入3g几丁质酶，在10℃下反应22小时。

(3)每隔3小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在1.0—1.5％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到81.68％。

实施例7

富硒赤芝(红芝)菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的富硒赤芝菌丝体(干重)总硒含量为8mg/g。

(1)称取100g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入1.8L水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于7.6:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入2.5g几丁质酶，在10℃下反应24小时。

(3)每隔0.5小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在2.0—3.0％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到93.8％。

实施例8

富硒赤芝(红芝)菌丝体中硒-甲基硒代半胱氨酸的提取实施例，选用的富硒赤芝菌丝体(干重)总硒含量为8mg/g。

(1)称取100g经真空冷冻干燥后的富硒灵芝菌丝体于铁质抗压可密闭容器中(3L)，加入1.8L水后，充入氮气使容器内最终氮气和氧气体积比处于7.6:1。

(2)调节混合液pH值为5.5-6.0，随后加入2g几丁质酶，在10℃下反应20小时。

(3)每隔1小时往混合液中加入磷酸二氢氨，使其质量百分比浓度在2.5—3.0％内呈梯度上升，该过程始终维持pH为5-6.5范围内。

(4)将步骤(3)中混合液过滤，滤液进样到配备Hamilton RPR-X100型阴离子交换柱的制备型高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱进行分离，收集洗脱液后透析除盐，透析液真空冷冻干燥后即为硒-甲基硒代半胱氨酸成品。

实施效果：L-硒-甲基硒代半胱氨酸提取率达到92.4％。