三孢布拉霉发酵生产番茄红素的提取工艺及残留溶剂去除
产番茄红素红酵母培养条件研究
基础 培 养 基 为 酵 母 菌 完 全 培 养 基 : 葡 萄 糖 2 % ,蛋白胨 1 % ,酵母浸出汁 0. 5 % ,水 1 000 mL 。 斜面和平板培养基加 20 %的琼脂 。 1. 3 细胞培养
菌株在完全培养斜面上活化后 ,接一环到装有 50 mL 液态完全培养基的 150 mL 三角瓶中 ,28 ℃ 摇床培养 48 h ,以 10 %的接种量 (5 mL) 接入相应的 培养基中 ,摇瓶装量为 50 mL 培养基/ 250 mL 三角 瓶 ,28 ℃,200 r/ min ,培养适当时间 。
பைடு நூலகம்
2. 1 不同培养时间对生物量和色素含量的影响 从表 1 可以看出 ,培养时间为 96 h时 ,细胞生
物量和色素含量均为最高 ,继续延长培养时间则有 下降的趋势 ,因为色素是一种代谢产物 ,在细胞体 内的积累需要一定的时间 ,当继续培养 ,由于营养 条件等不能继续满足 ,细胞生长和色素积累均可能 受到影响而呈下降趋势 。
陈建军 , 杨济龙
( 云南农业大学资源与环境学院 , 云南 昆明 650201 )
摘要 : 对筛选到的 1 株产番茄红素红酵母进行培养优化条件研究 ,初步确定了最佳培养周期为 96 h ;培养基中加 入番茄汁有利于细胞生物量和色素产量的提高 ;培养基起始 pH 中性偏碱有利于番茄红素的积累 。 关键词 : 番茄红素 ; 红酵母 ; 培养条件 中图分类号 : Q 932335 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 390X(2005) 03 - 0381 - 03
培养时间 :24 h ,48 h ,72 h ,96 h ,120 h 。 番茄汁浓度 :将新鲜番茄用匀浆机搅碎后 ,经 8 层纱布过滤 ,滤液即为番茄汁 ,分别按体积比 0 % , 1 % ,2 % ,3 % ,4 % ,5 %的比例加入完全培养基中 。 pH 条件 :加入 Na2CO3分别调节培养基起始 pH 为 610 ,615 ,710 ,715 ,810 进行培养 。 1. 4 细胞生物量测定 4 000 r/ min 离心 20 min 收集菌体 ,自来水冲洗 2 次 ,置于先称重的干燥培养皿中 ,45 ℃烘箱中烘 干至恒重 。 115 番茄中番茄红素的提取 称取 新 鲜 番 茄 浆 5 g , 加 20 mL 异 丙 醇 放 置 15 min 后抽滤 ,滤渣用石油醚 - 丙酮 (1∶2) 按 1∶6 的条件 ,在 37 ℃下浸提 70 min 后抽滤 ,滤液于紫 外可见光分光光度计上 190～900 nm 波长下扫描 确定最大吸收峰 。其最大吸收峰在 472 nm 处 。 116 菌体中番茄红素的提取 按 1 g 菌体加 5 mL (3 mol/ L) 盐酸 ,室温振荡浸泡 1 h ,沸水煮 4 min ,迅速冷却 ,4 000 r/ min离心 20 min ,水 洗 2 次 ,按 1 g 菌体加 10 mL 石油醚 - 丙酮(1∶2) ,室温 下振荡浸提 30 min ,然后 4 000 r/ min 离心 20 min ,上清 液即为色素提取液 ,再经浓缩、干燥得色素。 1. 7 番茄红素含量测定 将色素提取液适当稀释 ,在 472 nm 波长处测
微波法从三孢布拉霉菌菌丝体中提取番茄红素
关键 词 ： 三孢布拉 霉菌； 番茄红素 ； 微波 ； 提取
Ｓ ＴＵＤＹ ＯＮ ＴＨＥ ＥＸＴＲＡＣ ＯＮ ＴＩ ＯＦＬＹＣＯＰＥＮＥ ＦＲＯＭ ＡＫＥＳ ＢＬ ＬＥＡ Ｔ Ｓ ＲＩ ＰＯＲＡ Ｗ Ｉ Ｈ Ｉ Ｔ Ｍ ＣＲＯＷ ＡＶＥ
之 一ｌ。番茄红素 的抗氧化能力 至少是 一 萝 卜 ｌ １ 胡 素的 两 倍【 猝灭 单线 态氧能 力是 Ｖ ２ 】 ， 的 １０倍 ， 除 自由 ０ 清
● ● Ｉ ● 』 ● －◆ ｉ ● ● Ｉ● －● ● ● ● ● ・● ● ｉ ● ● ● ● ● ● ●
处测锰 ， ３４８ ｍ测铜 。 在 ２ ．ｎ
邻近线 ， 必须选择窄 的狭缝宽度 。
３ 钾、 ． ２ 钠
参 考文 献：
［】 （ ） Ｅ 坎特尔 ． 子吸 收光谱 分 析【 ． 京： 技 文献 出版 １ 英 Ｊ １ １ 原 Ｍ】 北 科
社 ，９ １９
样 品经干法 或湿 法消解后 ， 定时将溶液 吸人空 测 气一 乙炔火焰 分别在 ５９０ ｍ和 ７ ６ ｍ 处 ，测定钠 ８ ．ｎ ６ ．ｎ ５
后定容 。 空气 一 用 乙炔焰 Ａ Ｓ Ａ 测定镁 和钙 的浓度 ， 品 样 可用 Ｈ Ｏ 一 １ Ｎ ＨＣ０ 消化 ， 再移人适 当的容量瓶 ， 稀释 到 刻度 ， ２ ５ ｍ处测镁 、２ ． ｎ 在 ８ ．ｎ ２ ４ ２ ｍ处测钙 。 ７ 这几种元 素均为普通的金属元素 ，因此 必须 注意 环境 中灰尘 、 器 、 学试剂 和器皿的污染对检测结 果 仪 化
维普资讯
添剂 加
戮究题霁黢
２ ７ｏ８／ ６ ０ １． ． ＤＩ．， Ｄ ／２ 、 ｏ
三孢布拉霉菌菌丝体中番茄红素超声提取工艺研究
时间２ ｎ ０ ，二级提取 。在此条件下番茄红素的提取率为８．％。结论 优化了番茄红素的超声提取工艺 。 ｍｉ ９ ０
关键 词 ：番 茄 红 素 ；三 孢布 拉 霉 ； 超 声 中 图分 类 号 ：Ｑ８ ５ １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ —７ Ｘ （０ ０ １０ ０ －４ ６ ２９ ９ ２ １ ）０ －０ ７０
食 品与 药 品
Ｆ ｏ ｎ ｕ ｏ ｄａ ｄＤｒｇ
２ １ 年第 １卷 第 ０ 期 ００ ２ １
７
三孢布拉霉菌菌丝体 中番 茄红素超 声提 取工艺研 究
张晓元 ，陈晓燕 ，朱晓妍 ，朱希 强
（． １山东省生物药物研究院，山东 济南 ２００ ；２ 山东师范大学 生命科学学院，山东 济南 ２０ １ ５ １１ ． ５０４）
Ｓｔ ｙ ｏ ｔ ａ ｔｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｏ ｃ ｐｅ ｅ ｆ ｏ Ｂｌ ｋ ｓｅ ｒｓ ｒ ｕｄ Байду номын сангаасｎ Ｅｘ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｆＬｙ ｏ ｎ ｒ ｍ ａ ｅ ｌａ ｔｉｐｏ ａ
Ｍ ｖ ｅｉ ｍ ｔ ｔ ａ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｃ ｌｕ ｗｉｈ Ｕｌｒ ｓ ｎ ｃ ｔｏ
ｓ ｉ ｌｑ ｄ ｒ ｔｏ ｌｒ ｓ ｎ ｃ ｏ ｔ ｕ ｏ ｒ ｎ ｅ ｍｉｓｏ ／ ｌｒ ｓ ｎ ｃ ｔｏ ｉ ， ｔ ｔ ｌｅ ｔａ ｔｏ ｉ ｅ Ｔｈ ｐ ｉ ｍ ｏｌ ｉｕｉ ａｉ ，ｕ ｔａ ｏ ｉ ｕ ｐ ｔｐ ｗｅ，ｉ ｔｒ ｓ ｉ ｎ ｕ ｔａ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｔｍｅ ｏ ａ ｘ ｒ ｃｉ ｎ ｔ ｄ－ ｍ ． ｅ ｏ ｔｍｕ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｗｅ ｅｏ ｔｉ ｅ ｙ ａ ￣ｈ ｇ ｎ ｌ ｘ ｒｍｅ ｔ Ｒｅ ｕｌｓ ｏ ｄｔ ｎ ｒ ｂ ａｎ ｄｂ ｎ ｏ ｏ ｏ ａ ｐｅ ｉ ｅ ｉ ｎ ． ｓ ｔ Ｔｈ ｐ ｉ ｍ ｘｒ ｃ ｉｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｗｅ ｅａ ｏ ｌｗｓ ｅｏ ｔｍｕ ｅ ｔａ ｔ ｏ ｄｔ ｎ ｒ ｓｆ ｌｏ ： ｏ ｉ
三孢布拉霉生产番茄红素研究进展
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
光照、 加热、 氧气均会引起番茄红素的变化。光照和 加热时， 番茄红素由全反式构型转化为顺式构型。与全 反式构型相比， 顺式构型具有更低的熔点， 更低的摩尔消 光系数和最大吸收波长。在氧气中， 番茄红素易形成环 氧化物。为了防止异构化和氧化， 通常加入抗氧化剂和 惰性气体， 放置在棕色试剂瓶中， 置于阴凉处。 番茄红素易溶于油类和某些有机溶剂（ 氯仿、 二硫 化碳、 四氢呋喃等） ， 可溶于乙醚、 石油醚、 己烷、 丙酮， 不溶于水， 甲醇， 乙醇。
２ ３ ］ Ｌ ｏ ｐ ｅ ｚ Ｎ ｉ ｅ ｔ ｏ 等［ 以大豆粉（ ４ ４ ｇ ／ Ｌ ） 和玉米粉（ １ ９ ｇ ／ Ｌ ）
分别作碳源、 氮源， 添加物最优添加量为： ０ ． １ ｇ ／ Ｌ异烟 肼、 ２ ｍ ｇ ／ Ｌ维生素、 １ ０ ０ ｍ ｌ ／ Ｌ大豆油， 作为表面活性剂的 Ｔ ｒ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｘ １ ０ ０ ， 煤油添加对番茄红素的产生带来副作用。 机械搅拌罐中的 ｐ Ｈ 、 温度、 搅拌速度和通气率等 对三孢布拉霉生产胡萝卜素的产率， 菌体生物量等都
２ ３ ］ 会带来影响。Ｌ ｏ ｐ ｅ ｚ Ｎ ｉ ｅ ｔ ｏ 等［ 研究表明发酵液的初始
报道了用大剂量 １ ０ ０ ｇ ／ μ
６ 亚硝基胍处理 １× １ ０ ／ ｍ ｌ 孢子悬液 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ， 孢子存活 ｍ ｌ
ｐ Ｈ ７ ． ５时较利于番茄红素的积累， 但在发酵过程中控 制恒定的 ｐ Ｈ ７ ． ５ ， 对发酵极为不利， 原因为不调节 ｐ Ｈ 时， 菌体能产生多种有机酸， 作为自身利用的碳源， 而 Ｈ ， 影响代谢流向。产生番茄红素的最佳 调节恒定的 ｐ 温度为 ２ ５ ℃， 较高的温度（ ２ ８～ ３ ０ ℃） 将会增加 β 胡萝 卜素和 γ 胡萝卜素的含量， 降低番茄红素的产量。三 孢布拉霉代谢进入稳定期后开始合成番茄红素， 此时 溶氧不再是番茄红素合成的限制因素。采用较低的搅 １ ５ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ） 会使番茄红素的产量降低， 主要是 拌速度（ 因为低搅拌速度致使菌体在生长阶段供氧不足， 发酵 液的粘度增加， 菌丝细长。搅拌速度为 ３ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ时， 菌 丝短粗， 番茄红素产量增加， 转速大于 ３ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ时， 由
三孢布拉霉生产番茄红素发酵条件的研究
番茄红素是一种具有１１个碳碳共轭双键的类胡萝类卜素，在所有的类胡萝卜素中，它是最强的单线态氧淬灭剂，抗氧化能力也最强［１］。
最近的研究表明番茄红素对前列腺癌、乳腺癌、以及胰腺癌等癌症的癌细胞具有抑制作用［２］，对于预防和治疗心脑血管疾病、动脉硬化和肿瘤等具有重要的作用［３］。
番茄红素的生产方法主要有化学合成法、天然提取法及发酵法［２］。
其中三孢布拉氏霉菌发酵展现了较好的工业化应用前景。
国内对三孢布拉霉发酵的研究，大多集中在β－胡萝卜素的生产上，而对番茄红素的研究较少。
本文旨在通过调节培养基成分，使三孢布拉霉得到良好生长，同时抑制类胡萝卜素的形成，进而确定高产番茄红素的培养条件，为后续的小分子效应物及阻断剂在该菌生产番茄红素中的作用的研究奠定基础。
１实验材料及方法１．１实验材料菌种：三孢布拉氏霉菌（Ｂｌａｋｅｓｌｅａｔｒｉｓｐｏｒａ），购于ＡＴＣＣ，编号：ＡＴＣＣ７４１４５。
１．２实验仪器和设备恒温培养箱，水浴锅，摇瓶机，高压灭菌锅，超净工作台，真空冷冻干燥机，分光光度计，烘箱，冰箱。
１．３实验方法１．３．１种子培养基及培养时间的确定菌种活化：将购得的冻干菌种接种到ＡＴＣＣＮｏ．３３６斜面培养基上，在２８℃振荡培养４８ｈ，进行活化并斜面培养。
三孢布拉霉生产番茄红素发酵条件的研究马永强，韩春然（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨１５００７６）摘要：为了实现番茄红素的微生物法生产，研究了三孢布拉霉生产番茄红素的发酵条件。
结果表明，种子培养基和发酵培养基的最佳碳源和氮源均为玉米糖化液和玉米浆。
最佳发酵培养基为玉米粉糖化液４０ｇ／Ｌ，玉米浆４０ｇ／Ｌ，磷酸二氢钾０．５ｇ／Ｌ。
番茄红素发酵生产的最佳条件为发酵培养基ｐＨ６．５，发酵时间３６ｈ，三角瓶装液量４０ｍＬ／２５０ｍＬ，接种量１０％。
关键词：番茄红素；三孢布拉霉；发酵ＦＥＲＭＥＮＴＡＴＩＯＮＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳＯＦＬＹＣＯＰＥＮＥＢＹＢＬＡＫＥＳＬＥＡＴＲＩＳＰＯＲＡＭＡＹｏｎｇ－ｑｉａｎｇ，ＨＡＮＣｈｕｎ－ｒａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｏｍｍｅｒｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ１５００７６，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｌｙｃｏｐｅｎｅｂｙｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｌｙｃｏｎｐｅｎｅｂｙＢｌａｋｅｓｌｅａｔｒｉｓｐｏｒａｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃａｒｂｏｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｓｏｕｒｃｅｏｆｂｏｔｈｓｅｅｄａｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｕｌｔｕｒｅｗｅｒｅｓａｃｃｈａｒｉｓｅｄｃｏｒｎｆｌｏｕｒａｎｄｃｏｒｎｓｔｅｅｐｌｉｑｕｏｒ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｕｌｔｕｒｅｗａｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｓａｃｃｈａｒｉｓｅｄｃｏｒｎｆｌｏｕｒ４０ｇ／Ｌ，ｃｏｒｎｓｔｅｅｐｌｉｑｕｏｒ４０ｇ／Ｌ，ａｎｄＫＨ２ＰＯ４０．５ｇ／Ｌ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｌｙｃｏｐｅｎｅｗａｓ：ｐＨ６．５，３６ｈ，ｌｏａｄｉｎｇａｍｏｕｎｔ４０ｍＬ／２５０ｍＬ，ａｎｄｉｎｏｃｕｌｕｍ１０％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｙｃｏｐｅｎｅ；Ｂｌａｋｅｓｌｅａｔｒｉｓｐｏｒａ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ作者简介：马永强（１９６３－），男（汉），教授，硕士，研究方向：食品生物化学。
番茄红素的微生物发酵法生产
扬州大学研究生课程论文论文题目：三孢布拉氏霉发酵生产番茄红素的研究进展姓名：周玲学号：M13824专业：食品科学课程老师：于海2014年3月3日三孢布拉氏霉发酵生产番茄红素的研究进展摘要：番茄红素是一种重要的脂溶性类胡萝卜素，具有很强的抗氧化功能及抗癌、增强免疫力、保护皮肤等生理功能，在食品、医药等领域具有广泛的应用价值。
番茄红素的来源有植物提取法、化学合成法、微生物发酵法。
相较前两种方法，微生物发酵法是生产番茄红素最适合的方法。
目前目前研究应用较多的是三孢布拉氏霉菌。
综述了通过构建番茄红素高产菌株、优化番茄红素发酵生产工艺提高番茄红素产量，最后提出目前存在的问题。
关键词：番茄红素，发酵生产，高产菌株，发酵工艺Study on Lycopene Fermented from Blakeslea TrisporaAbstract: Lycopene is a kind of important fat-soluble carotenoid, which has many physiological functions including antioxidant function, anti-cancer, enhance immunity, protect the skin. Lycopene has a wide range of application value in food, medicine and other fields. The source of lycopene includes plant extraction, chemical synthesis and microbial fermentation. Compared with the former two methods, the microorganism fermentation method is the most suitable one for the production of lycopene. At present, Blakeslea trispora is applied widely. Building lycopene high yield strains, optimizing the lycopene fermentation production process to increase production of lycopene are reviewed, and the existing problems ar putted forward finallyKey words: Lycopene, Fermentable production, High yield strains, Fermentable process 番茄红素(Lycopene)是一种天然植物色素，为类胡萝卜素中的一种，是许多类胡萝卜素生物合成的中间体，经过环化可形成其他类胡萝卜素。
发酵法生产番茄红素
发酵法生产番茄红素摘要番茄红素是由11个共轭双键及2个非共轭碳碳双键构成的高度不饱和直链型烃类化合物，具有预防癌症、防治心血管疾病、缓解骨质疏松症和提高免疫等重要的生理功能。
番茄红素的生产方法主要有提取法、化学合成法和微生物发酵法。
由于番茄红素含量低，提取法无法满足市场需求；化学合成法存在收率低、产物不稳定以及合成成本高等缺点；发酵法被认为是生产番茄红素最有潜力的方法，文中对发酵法生产番茄红素的关键技术环节(如菌种选育、发酵工艺优化和分离纯化)的研究进展进行了阐述。
关键词番茄红素，发酵工程，菌种选育，发酵工艺优化，分离纯化番茄红素是存在于自然界中的一种天然色素,呈红色, 因最早发现于番茄中得名。
番茄红素(Lycopene)是类胡萝卜素(Carotenoid) 的一种。
主要存在于植物细胞的有色体中,其中番茄中含量最高,达3-14mg/100g，是由l1个共轭双键及2个非共轭碳碳双键构成的高度不饱和直链型烃类化合物，分子式C40H56，分子量536.85。
番茄红素结晶为暗赤色针状或柱状晶，熔点175℃，易溶于氯仿、苯，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，难溶于甲醇、乙醇，不溶于水。
性质十分活泼，易受氧、紫外线、温度的影响而迅速氧化。
在酸性环境和有CO2存在的条件下以及温度低于50℃的酸性条件下,色素性能稳定。
在自然界中番茄红素主要存在于番茄、西瓜等蔬菜水果中。
1903年Schundc发现番茄中提取的番茄红素的吸收光谱不同与胡萝卜素，将其命名为Lyco-pene。
番茄红素是类胡萝卜素生物合成途径中的一个中间代谢产物。
美国学者最近发现秋橄榄浆果所含的番茄红素相当于番茄的1.8倍。
番茄红素与其他类胡萝卜素一样,动物自身不能合成。
由于番茄红素没有类似胡萝卜素那样的芷香环而没有VA活性,在过去一直不被重视。
然而,近年研究发现其具有优越的生理功能:在类胡萝卜素中,其抗氧化作用最强。
其对单线态氧的淬灭作用是β-胡萝卜素的2倍,维生素E的100倍。
发酵法生产番茄红素培养方法的改进及优化
正处于生长对数期， 此时生长力很强， 而且温度的变 化对菌种生长状态的影响很大， 所以， 此时受到冷刺
激。 利于 孢子 的生 长 。而 当 菌种 进入 生 长稳 定期 后 ，
改变菌种的生长环境， 对菌种的影响相对较小， 产生
的孢 子 量 也 相 对 较 少 。 另 外 ， 天 室 内 温 度 即 在 冬
养阶段， 节约成本， 减少了操作 的复杂度， 同时对孢 子 的需求 量 不 大， 生 产 的 角 度 考 虑 ， 方 法 要 简 从 该
方法 对接 种方 式 进 行 改进 ， 通 过 多次 重 复实 验 找 并 到 了最 优 的接种 方式 ， 果如 表 １所示 。 结
表 １ 不 同接 种方式的 比较
Ｔａ ｌ １ Ｃ ｍｐ ｒ ｏ ｆｉｏ ｕ ａ ｉｎ ｍ ｅｈ ｄ ｂ ｅ ｏ ａ ｉ ｎ ｏ ｃ ｌｔ ｔ ｏ ｓ ｓ ｎ ｏ
６． ５。
氏霉菌发酵生产番茄红素的传统工艺复杂， 另外， 随
着菌体 的老化 ， 发酵培 养 时间增 加 ， 番茄红 素 的产量 降低也 是 目前 存 在 的 主要 问 题 Ｈ 。针 对 这些 问题 ， ］
１３ 培 养方 法 ． 种子 培 养 ５ ０ｍＬ三 角瓶 ， 液 量 １０ｍＬ ２ ０ 装 ０ ，８ ℃ ，８ ／ ｎ （ （ 菌 分 别 避 光 培 养 ４ ， １０ｒｍｉ， ＋） 一） ０ｈ后
・ ９・ ３
（ Ｌ 。Ｈ Ｌ ＨＰ Ｃ） Ｐ Ｃ分离 柱 为 Ｄ ａ ｎ ｉＣ ８ ５ ｉ ｍｏ ｓ １（ ｍ， ５ ｌ ２０
２２ 影 响孢 子 的生长 因 素 ． ２２ １ 最优 培 养 时 间 的确 定 在 确 定采 用 孢子 悬 ．． 液的接 种方式 之 后 ， 何 使 菌 体 的 孢 子 生 长 得 更 好 如 就成 为 亟待解 决 的 问题 。 在 前 期 的 实 验 中 发 现 ， 菌 体 在 Ｐ Ａ 培 养 基 中培 养 时 间的 不 同 会 影响 到 孢子 Ｄ 的 生长状 况 。若 时 间过 短 ， 菌丝体 尚未 长 出， 利于 不 孢子 的 生长 ； 时 间过 长 ， 致 菌 丝 体 的 老 化 ， 子 若 导 孢 生 长量 减少 ， 此 ， 择 合 适 的 培 养 时 间至 关 重 要 。 因 选
番茄红素的发酵生产资料讲解
番茄红素的生产工艺
生产方法
天然产物提 取法
优点
天然 、绿色、无毒
缺点
原料来源有很大局限性 ， 生产成本高，不能规模化 生产
化学合成法 成本低，生产工艺简 溶剂和重金属残留量高 ，
单
过量食用有毒副作用
微生物发酵 法
天然 、绿色、无溶剂 残留、无重金属残留； 生产成本低、工艺简单 、周期短、产量高；体 内吸收率高
1903年，Schunch将这种从番茄中提取到的物质正式命名为番茄 红素。
过去人们一直认为，只有那些具备β—紫罗酮环并能转化为维生 素A的类胡萝卜素，如α—胡萝卜素、β—胡萝卜素等才与人类的营 养和健康有关，而番茄红素因缺乏此结构，不具有维生素A的生理 活性，故对此研究很少；
但近几年的研究发现，番茄红素有比其他要功能因子，已成为目前国际上功能食 品成分研究的一个热点。
1 菌种选育
基因工程技术: 1990年 Norihiko等报道在革兰氏阴性菌中发现了
六个与类胡萝卜素合成有关的基因，分别是CrtE, CrtX, CrtY, CrtI,
CrtB 和 CrtZ，其中 CrtE, CrtI 和 CrtB与番茄红素的合成有关，其参
与番茄红素的合成途径如下所示[3]:
FPP
2020/6/26
2 培养基的组成方面
尽可能地利用成分简单且价格低廉的培养基向来是发酵工程的宗旨，尤 其是利用生物质原材料，这就涉及到原材料的选择及处理问题。 赵清等[3]为提高番茄红素的发酵水平, 筛选了最优的发酵培养基配方。并 在发酵过程中补加其所需的营养物质, 得到一个稳定的配方, 并对发酵过程补料 进行了优化。 最佳发酵培养基配方如下: 玉米淀粉4%; 葡萄糖 2. 0% ; 黄豆饼粉 1% ; 大 豆分离蛋白3%; 玉米浆 2% ; 磷酸二氢钾 0.1% ; 硫酸镁0.02% ; VB1 0. 5% ; 油 5% ; BHT 0. 05% ; pH值为 7. 2。此配方比较稳定, 平均色素值为 1 922 mg/ L。 最终优化的中间补料工艺如下: 48 h 补加葡萄糖 1.0% , 硫酸铵 1.0% , 磷 酸二氢钾 0. 1%。此工艺比较稳定, 平均色素值增加11% 。
大孔树脂对三孢布拉霉菌产番茄红素的吸附性能研究
中国生物工程杂志 China B i otechnol ogy,2010,30(4):71276大孔树脂对三孢布拉霉菌产番茄红素的吸附性能研究李干禄 吴启赐 武振军 石 楠 万红贵3(南京工业大学生物与制药工程学院 南京 210009)摘要 为利用大孔吸附树脂分离纯化三孢布拉霉菌发酵液番茄红素,考察了4种大孔树脂(HP20,HP2MG,SP825,SP207)对番茄红素的吸附2解吸特性,筛选出最佳树脂。
结果表明,HP20大孔树脂对番茄红素具有较好的吸附2解吸性能,且吸附迅速,能在1h 内达到吸附平衡。
用含55%和60%异丙醇的丙酮不连续梯度洗脱,回收率可达89.55%,重结晶后可获得纯度95%以上的番茄红素,经红外、质谱、核磁等鉴定为天然型番茄红素。
该方法简单,可操作性强,极具工业应用价值。
关键词 三孢布拉霉菌 番茄红素 大孔树脂 不连续梯度洗脱中图分类号 Q819收稿日期:2009212216 修回日期:20102022263通讯作者,电子信箱:hg_wan@sina .com 番茄红素(Lycopene )又名番茄烃,是一种具有11个共轭双键的不饱和脂溶性天然色素,分子式C 40H 56,分子量536.9,化学结构上属于类胡萝卜素。
在所有的类胡萝卜素中,番茄红素对单线氧的消除能力最强,是β2胡萝卜素的两倍,抗氧化作用也明显优于β2胡萝卜素,同时还具有清除自由基、诱导细胞分化、减少DNA 损伤等作用[122],故其在消除氧自由基、降低癌症发病率、增强人体免疫功能以及防治心脑血管疾病方面具有良好的应用前景[3]。
目前国内应用的番茄红素主要从天然番茄中提取,番茄中番茄红素的最高含量仅有140～200mg/kg,且成本较高、纯化工艺复杂。
微生物发酵法生产具有成本低、污染小、生产周期短及工艺简单等优势,是番茄红素工业化生产的趋势。
番茄红素的纯化方法主要有大孔树脂吸附法、重结晶法和柱层析法等。
大孔树脂是一种不溶于酸、碱及各种有机溶剂的有机高分子聚合物,是吸附作用和筛选作用相结合的分离材料,在天然食用色素等方面已有应用[4]。
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1. 2. 5 SC2CO2 去除番茄红素粗提物的溶剂残 留 [ 2, 6 ] 用 SC2CO2从番茄红素油树脂的粗提物中 萃取番茄红素 ,得到精制的油树脂 ,其中的有机溶 剂残留量会大幅度减少 。 SC2CO2 条件 : 压力 20 M Pa,温度 35 ℃, CO2流量 0. 5 L /m in,时间 2 h。 1. 2. 6 番茄红素粗提物溶剂残留量的测定 [ 627 ] 采用气相色谱法 。色谱柱 : PEG220M 色谱柱 ; 顶 空条件 : 80 ℃保 持 30 m in, 进 样 0. 5 s; N2 : 1. 2 mL /m in;尾吹 : 20 mL /m in;分流比 : 20: 1;柱温 :采 用程序升温 ,初始 60 ℃保持 4 m in,以 5 ℃ /m in 的速率升至 160 ℃,保持 4 m in;进样口温度 : 180 ℃;检测器温度 : 180 ℃。
2 结果与分析
2. 1 单因素实验结果 2. 1. 1 皂化液浓度对提取率的影响 选取菌丝 浆中 NaOH 浓度分别为 0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、1. 0 mol/L 进行单因素实验 ,其他条件为 :皂化温度 40 ℃,超声波处理时间 10 m in,萃取时间 1. 5 h,萃取 温度 45 ℃,萃取级数 2。皂化液浓度对提取率的
一定量菌丝浆 ,加碱液皂化一定时间后用蒸馏水
洗至中性 ,滤渣用 95%乙醇脱水 ,真空抽滤 ,收集
滤渣加入 3 倍于菌丝浆质量体积的 (V /W = 3)石
油醚 、丙酮 (V /V = 2: 1)溶液搅拌均匀 ,于适当温
度下超声处理一定时间 ,移至恒温水浴锅内避光
搅拌萃取 2 次 ,合并萃取液过无水硫酸钠柱脱水 ,
( 1. S henyang A gric. U ni. , Shenyang 110161; 2. L iaon ing Inst. of Chinese M a teria M edica, Shenyang 110161)
Abstract Lycopene was extracted w ith ultrasonic2saponification from mycelia, fermentation p roduct of B lakeslea tris2 pora, and saponification condition, ultrasonic treatment time, extraction temperature and time were op tim ized. The obtained lycopene content was larger than 0. 5% in lycopene oleoresin, and total extraction rate was at 92. 9%. The route of solvent extraction and removal by SC2CO2 made solvent residue in lycopene extraction fitted the standard. Keywords B lakeslea trispora; fermentation; lycopene
摘 要 用超声波皂化法从三孢布拉霉 (B lakeslea trispora)发酵菌丝中提取番茄红素 ,对皂化条件 、超声处理 时间 、提取温度和时间进行优化 ,得到番茄红素含量大于 0. 5%的番茄红素油树脂 ,总提取率达 92. 9%。提出 溶剂提取与 SC2CO2 去除溶剂的技术路线 ,使番茄红素粗提物的溶剂残留符合标准 。 关键词 三孢布拉霉菌 ;发酵法 ;番茄红素 中图分类号 Q939. 97 文献标识码 A 文章编号 1005 - 7021 (2010) 02 - 0046 - 05
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微 生 物 学 杂 志 30卷
影响见 图 1。从 图 1 可知 , 番茄 红素 提 取 率 随 NaOH浓度的升高呈上升趋势 ,当 NaOH 浓度从 0. 5 mol/L升至 0. 8 mol/L ,番茄红素提取率增长 的速度减慢 [ 8 ] , 1. 0 mol/L 与 0. 8 mol/L处理的提 取率比较出现下降现象 。大于 0. 8 mol/L 浓度以 上的碱液不能提高提取率 ,这与番茄红素在碱液 中的稳定性有关 [ 9 ] 。
在 502 nm 处紫外吸收值 ;
A0 :菌丝浆中 的总 番茄 红素 正己 烷溶液 在 502 nm 处紫外吸收值 ;
m0 :测定总番茄红素含量用 菌丝 浆的质 量
( g) ;
m1 :各处理用菌丝浆的质量 ( g) 。 ②番茄红素紫外吸收光谱测定 :在 100～600 nm 范围内扫描 ,测定样品及标准品的紫外吸收 光谱 。 1. 2. 3 提取条件的单因素实验 分别选取皂化 液浓度 ,超声波处理时间 、浸提时间 、浸提温度 4 个因素作自变量 ,以番茄红素提取率为因变量 ,做 单因素实验 。 1. 2. 4 正交实验 取皂化碱液浓度 、超声波处理 时间 、浸提时间 、浸提温度 4个因素 ,各设 3 个水 平 , L9 (34 )正交实验设计见表 1。
35 ℃真空旋转蒸发除去溶剂得番茄红素油树脂 。
1. 2. 2 番茄红素含量的测定 ①番茄红素提取
率的计算 :准确称取一定量菌丝浆 (m0 )用以上方 法萃取 ,滤渣用适量石油醚 、丙酮 (V /V = 2: 1)溶
液洗至无色 ,收集洗液与萃取液合并 ,真空蒸发除
去溶 剂 , 用 正 己 烷 定 容 至 100 mL。于 502 nm
番茄红素 (Lycopene)是类胡萝卜素的一种 ,又 称为 ψ,ψ2胡萝卜素 。微生物中的番茄红素在一些 细菌 、放线菌和真菌中发现 ,类胡萝卜素是其第二 大类色素系统 。酵母菌和霉菌中的一些种类合成 番茄红素的能力备受关注 ,成为发酵法生产番茄红 素的首选对象 。其中毛霉属真菌是研究较多的一 类 。三孢布拉霉菌 (B lakeslea trispora ) 属 于毛 霉 目 ,三孢菌属 ,其发酵生产番茄红素具有较好的工 业前景 。番茄红素可用有机溶剂萃取法 [ 1 ] 、SC2 CO2 (超临界 CO2 )萃取法 [ 2 ] 、多孔大分子吸附等方 法提取 。有机溶液萃取法简便易行 ,不需复杂的设 备条件 ,但总提取率一般在 90%以下 ,而且有机溶 剂会有痕量的残留 ,纯化工艺较为复杂 。有机溶剂 萃取 、吸附等方法都存在溶剂残留问题 。 SC2CO2
提取法很好地解决了溶剂残留问题 ,并正在成为一 种环境友好型的番茄红素提取方法 ,但受到设备投 资较大和运行费用高的制约 ,在我国还没有达到推 广的程度 。本文采用皂化 [ 3 ]与超声波 [ 4 ]对三孢布 拉霉菌丝浆进行预处理 ,破坏细胞组织结构 ,除去 原料中的糖 、果胶 、无机盐 、有机酸 、酯类等对番茄 红素溶出有影响的杂质 ,优化了皂化 、超声波处理 及提取工艺条件 。采用 SC2CO2 去除番茄红素油 树脂中的有机溶剂残留 ,使其达到相应标准 。提出 了适合我国国情的番茄红素提取及去除残留溶剂 的工艺路线 。
处 [ 5 ]测菌丝浆总番茄红素紫外吸收值 (A0 ) 。同 时测 各 处 理 样 品 在 502 nm 处 的 紫 外 吸 收 值
(A1 ) 。番茄红素提取率计算公式如下 :
Q1
= A1 A0
×m0 ×m1
×100%
Q1 :各处理番茄红素提取率 ( % ) ;
A1 :各处理所得番茄红素油树脂正己烷溶液
1. 2 方法
1. 2. 1 番茄红素油树脂的提取 工艺流程 :三孢
布拉霉菌丝 →破碎 →皂化 →过滤脱水 →加萃取液
→超声波处理 →恒温搅拌萃取 →脱水 →真空蒸发
除溶剂 →番茄红素油树脂
三孢布拉 霉 菌 丝 经 组 织 破 碎 机 破 碎 得 菌 丝
浆 ,粒度 100～150目 , - 20 ℃冷冻储存待用 。取
2期 杨新辉等 :三孢布拉霉发酵生产番茄红素的提取工艺及残留溶剂去除
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1. 1. 1 实验材料 三孢布拉霉菌丝 :辽宁省中药
研究所微生物实验室制备 ;番茄红素标准品 ,美国
Sigma 公司 ;无水乙醇 、石油醚 、丙酮 、正己烷 、乙
酸乙 酯 、NaOH 等 有 机 溶 剂 及 药 品 均 为 国 产 分
1 材料与方法
1. 1 材料
作者简介 :杨新辉 女 ,高级工程师 。主要从事中药及保健食品方向研究 。 E - m ial: lnsongyuning@126. com 3 通讯作者 。 Tel: 024228487161 收稿日期 : 2010202222;修回日期 : 2010203217
析纯 。
1. 1. 2 主要仪器 UV 21100型紫外分光光度计 ,
北京 ;微量天平 Sadlis B s210 s ( d = 0. 1mg) ,北京
赛多利斯公司 ; RE252型真空旋转蒸发仪 ,上海博
通 ;超声波清洗器 ,上海 ; 501 型超级恒温水浴槽 ,
上海 ; HA 12125021 型 SC2CO2 萃取装置 ,南通华 安超临界萃取设备公司 。
因素
1 2 3
表 1 L9 ( 34 )正交实验设计 Table 1 L9 ( 34 ) orthogonal design
水平
A
B
C
D
0. 4
8
1
35
0. 6
10
2
45
0. 8
12
3
55
注 : A: NaOH (mol/L) ; B:超声处理 (m in) ; C:浸提时间 ( h) ; D: 浸提温度 ( ℃)
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微生物学杂志 2010年 3月第 30卷 第 2期 JOURNAL OF M ICROB IOLOGY M ar. 2010 Vol. 30 No. 2
三孢布拉霉发酵生产番茄红素的提取工艺及残留溶剂去除
杨新辉 1, 2 , 孟宪军 13 , 宋宇宁 2 , 李可强 2