高产类胡萝卜素红酵母的筛选及发酵条件的优化

摘 要 : 以自然环境中水池边红色附着物 、 公共浴室红色附着物 、 空 气、 果园土壤 、 汽车修理厂土壤 、 醪糟 、 葡萄汁 为红 酵 母菌株初分离材料 , 采用酸热破壁法提取菌株类胡萝 卜素 , 根据单位体积发酵液类胡萝卜素产量确定了一 株高产 红 酵母( Rhodotor ula sp. ) 菌株 R3 2, 进一步对其 形态 、 生理生化 特性 、 最适碳源和 氮源 、 培养条件 、 生物 量 、 类 胡萝 卜 素含量和产量进行了初步研究 。 结果表明 , R3 2 菌株为 红酵母 ( Rhod oto rula sp. ) , 其 所产色 素主要为 酵 温度 28 胡萝 卜 素 , 该菌株的最佳发酵条件为 : 葡萄糖 30 g/ L , 蛋白胨 5 g / L , 酵母粉 5 g / L , 装瓶量 30 mL / 250 mL , 起始 pH 6 5, 发 , 发酵时间 96 h 。 在此发酵条件下其生物量 、 类胡萝卜素 含量和产量 分别达到 17 6 g/ L 、 639 8 g/ g, 11 3 mg / L , 较原始培养基生物量有所降低 , 但类胡萝卜素含量 和产量分别提高了 44 0% 和 31 39% 。 关 键词 : 类胡萝卜素 ; 红酵母 ; 筛选 ; 发酵条件 中 图分类号 : O629. 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1000- 2650( 2009) 03- 0327- 06
。
先按单因素试验法选择适宜的碳、 氮源, 再按正 交设计试验方法[ 17] , 对影响红酵母生长及类胡萝卜 素合成的 3 种主要营养因素与 4 种环境条件进行 7 因素 3 水平正交实验( 表 1) 。
表 1 L18 ( 37 ) 正交实验因素水平表 Table 1 The factors and levels of L18 ( 37 ) orthogonal design test 因素 Factor s A B C D E F G 葡萄糖 ( g ∀ L 1 ) 蛋白胨 ( g ∀ L 1 ) 酵母膏 ( g ∀ L 1 ) 装瓶量 ( mL ∀ 250 mL 1 ) 起始 pH 5. 5 发酵温度 ( ) 发酵时间 ( h) 水平 1 30 5 5 30 6. 0 23 48 L evels 2 3 40 10 10 40 6. 5 28 72 50 15 15 50 33 96
四川省教育厅重点科 研项目( 08ZA 053) 。
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四川农业大学学报
第 27 卷
和食品着色剂的双 重功效, 已 被 FAO/ WH O 等国 际组织认定为 A 类食品添加剂, 作为黄 - 橙色色素 用于饮料、 食品、 饲料添加剂和化妆品行业, 显示其 良好的商业前景 。 胡萝卜素的生产方法主要有 化学合成法和天然生产法两种。 随着毒理学和分析技术不断发展 , 合成色素的 毒性问题越来越受到人们的关注 , 国外许多国家已 限制 合 成色 素 的 使 用 。天 然 胡 萝 卜 素 生 产 法[ 1, 5, 6] 受原料含量、 气候、 产地 和运输等条件 的限 制, 难以大量生产。因此研究利用微生物发酵生产 类胡萝卜素具有重要的开发前景。红酵母是能合成 胡萝卜素的菌株, 是目前国内外以微生物生产胡 萝卜素的主要菌株之一, 它具有营养要求简单、 原料 丰富且价廉、 生长周期短、 发酵控制容易、 菌体无毒 等优点
Abstract: Based on the preliminary part ing mat erials in t he natural enviro nm ent such as t he red at t achment s o n t he poo l side and in t he public bat hro om, air, o rchard soil, auto repair shop so il, lao zaoping and grape juice, carot eno ids of t hese st rains w ere ex tr act ed using acid heat br oken method. A strain of high carot eno ids yields Rhodotor ul a sp. named R3 2 w as screened accor ding to t he carot eno id product ion in t he f er ment at io n brot h per unit v olume. T he feat ures of it s pat t erns, physiolog ical and biochem ical characterist ics, t he opt im al carbo n so ur ce and nitr ogen, the cell bio mass, caro tenoids cont ent and yield w ere f urt her studied in t his paper. T he r esult s sugg es t ed t hat t he pig ment pr oduct ion of R3 2 st rain w as m ainly carot ene. It s opt imum ferm ent at ion condit ions w ere as fo llow s: g lucose 30 g/ L , t ry pt one 10 g/ L , y east ex tr act 5 g/ L , m edium 30 mL ( in 250 mL flask) , init ial pH 6 5 and cult ure t im e 96 h at 28 . Alt hough the cell biomass w as 17 6 g/ L w hich w as a lit t le low er, car ot enoids co nt ent and yield could respectively reach 639 8 g/ g and 11 3 mg / L , w hich w ere r espect ively increased by 44 0% and 31 39% in cont rast w it h those of t he orig inal m edium . Key words: caro tenoids; R hodotor ul a; screening; f erm ent ation condit ions 类胡萝卜素 ( Car ot enoids) 是一类广泛 存在于 微生物、 植物和藻类光合组织的一类颜色呈黄色、 橙 黄色或红色的脂溶性 四萜烯类化合物
Screening of Rhodotorula Producing Carotenoid and Optimizing its Fermentation Conditions
YA NG Zhou ping, HUA NG Qian ming, R E N J un, P E I L iang
( Colleg e of Biolog y and Science, Sichuan A gr icultural U niver sity, Yaan 625014, Sichuan, China)
[ 1 3]
卜素是一种不含氧的类胡萝卜素, 具有显著的抗氧 化性, 在抗癌、 防癌、 预防心血管疾病、 白内障等方面 有显著作用
[ 1, 4]
。 胡萝
。由于
胡萝卜素具有营养增补剂
收稿日期 : 2009 05 13 基金项目 : 四川农业大学青年科 技创新基金 ( 0073200) ; 责任作者 : 黄乾明 ( E mail: hqming @ sicau. edu. cn)
第3期
杨洲平 ( 等 ) : 高产类胡萝卜素红酵母的筛选及发酵条件的优 化
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2. 1
结果与分析
菌株的初步鉴定
通过初步分离 , 从水池边、 公共浴室、 空气中共 得到 15 株红色菌株 , 其色泽分布于粉红、 橙红之间。 对菌落和菌体的形态特征观察以及镜检, 结果表明 分离得到的菌株均为酵母菌 , 分别编号为 R1 1, R1 2, R2 1, R2 2, R3 1, R3 2, R3 3, R4 1, R4 2, R5, R6 1, R6 2, R6 3, R6 4, R6 5。 2. 2 红酵母菌株初筛结果 将分离得到的酵母菌株进行发酵培养筛选, 分 别测定生物量、 类胡萝卜素含量以及类胡萝卜素产 量, 结果见表 2。确定 R3 2 菌株为高产菌株。
第 27 卷
第 3期
四川农业大学学报 Jour nal of Sichuan A g ricultur al U niv ersity
V ol. 27
N o. 3
2009 年 9 月
Sep. 2009
高产类胡萝卜素红酵母的筛选及发酵条件的优化
杨洲平, 黄乾明, 任 君, 裴 亮
625014) ( 四川农业大学 生命科学与理学院 , 四川 雅安
[ 16]
。本文报道通过分离自然环境下的野生
红酵母菌株, 筛选出高产菌株 , 提取其色素并进行鉴 定, 用正交设计试验对其主要营养与环境条件进行 优化 , 以期待获得其最佳发酵条件。
1
1. 1பைடு நூலகம்
材料和方法
材 料 仪器和试剂 : UV 2102 紫 外可见分 光光度计 ,
Olympus CX21 型生物显微镜 , 菌种分离培 养及类 胡萝卜素提取所用试剂均为国产分析纯。 供菌种分离的样品: 水池边红色附着物, 公共浴 室红色附着物, 空气 , 果园土壤 , 汽车修理厂土壤, 醪 糟, 葡萄汁。 培养基 : 平板筛选培养基、 富集培养基、 液体种子 培养基、 鉴定用培养基参照王岁楼的方法配制[ 10, 11] 1. 2 方 法 1. 2. 1 菌株的分离筛选 水池边和公共浴室红色附着物中红酵 母的分 离[ 12] : 取适量水池边红色附着物, 无菌水稀释, 涂布 接种于分离平板 , 置于 28 培养。 空气中红酵母的分离: 将分离平板暴露于空气 中, 数天后置于 28 培养。 果园、 汽车修理厂土壤中红酵母的分离[ 12] : 取 一定量的土样于装有 50 m L 无菌水和数粒玻璃珠 的 250 mL 三角瓶中, 振荡后静置片刻 , 取 5 mL 悬 浮液接种于 30 mL 富集培养基中, 28 振 荡培养 24 h。再取 200 L 富集培养液涂布接种于分离平 板上 , 28 培养。 醪糟、 葡萄汁中红酵母的分离: 取 200 L 醪糟液 或葡萄汁涂布接种于分离平板上, 置于 28 培养。