虾青素摇瓶发酵条件的研究
果蔬汁发酵生产虾青素的研究
果蔬汁发酵生产虾青素的研究
虾青素是一种天然的抗氧化剂，具有多种生理活性，如抗炎、抗癌、
抗衰老等。
目前，虾青素的生产主要依靠海洋生物提取或化学合成，但这
些方法存在成本高、污染严重等问题。
因此，利用果蔬汁发酵生产虾青素
成为了一种新的研究方向。
果蔬汁发酵生产虾青素的过程主要包括以下几
个步骤：1.选择适宜的果蔬汁作为发酵基质，如胡萝卜汁、西红柿汁等。
2.选择适宜的发酵菌株，如酵母菌、乳酸菌等。
3.优化发酵条件，包括温度、pH值、发酵时间等。
4.提取虾青素，采用溶剂提取、超声波提取等
方法。
研究表明，果蔬汁发酵生产虾青素的方法具有以下优点：1.成本低：果蔬汁作为基质成本低廉，发酵过程无需昂贵的设备和化学试剂。
2.环保：果蔬汁发酵生产虾青素的过程无需使用有机溶剂等化学物质，对环境无污染。
3.产量高：发酵过程中，虾青素可以在菌体内积累，产量较高。
4.质
量好：果蔬汁中含有多种营养成分，可以提高虾青素的质量。
总之，果蔬
汁发酵生产虾青素是一种具有潜力的新方法，可以为虾青素的生产提供一
种低成本、高效率、环保的途径。
利用淀粉糖作碳源培养法夫酵母生产虾青素的研究
万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据利用淀粉糖作碳源培养法夫酵母生产虾青素的研究作者：倪辉， 肖安风， 李利君， 吴光斌， 翁惠芬， 何国庆， 蔡慧农， 苏文金， Ni Hui，Xiao Anfeng， Li Lijun， Wu Guangbin， Weng Huifen， He Guoqing， Cai Huinong，Su Wenjun作者单位：倪辉,肖安风,苏文金,Ni Hui,Xiao Anfeng,Su Wenjun(集美大学生物工程学院,厦门,361021;厦门市食品工程中心,厦门,361021)， 李利君,吴光斌,翁惠芬,蔡慧农,LiLijun,Wu Guangbin,Weng Huifen,Cai Huinong(集美大学生物工程学院,厦门,361021)， 何国庆,He Guoqing(浙江大学生物系统工程与食品学院,杭州,310029)刊名：中国食品学报英文刊名：JOURNAL OF CHINESE INSTITUTE OF FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2009，9(1)被引用次数：0次1.Handelman GJ The evolving role of carotenoids in human biochemistry 2001(10)2.Johnson E A Astaxanthin from microbial sources 1991(04)3.Schroeder W A.Johnson E A Singlet oxygen and proxy radicals regulate carotenoid biosynthesis in Phaffia rhodozyma 19954.Johllson.E.A Phaffia rhodozyma:colorful odyssey 20035.俞俊棠新编生物工艺学 20036.梁新乐.岑沛霖.夏黎明法夫酵母PLX-All发酵纤维素酶水解物合成虾青素[期刊论文]-菌物系统 2000(04)7.朱明军.浦跃武.吴海珍不同碳源及其浓度对红发夫酵母培养的影响[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版） 2002(04)8.孙玉梅.崔迎进.曹芳豆腐黄浆水中补加乙醇和葡萄糖发酵虾青素的研究[期刊论文]-中国酿造 2001(01)9.Domiguez Boeanegra AR.Tortes Mu(n)oz JA Astaxanthin hyperproduction by phaffia rhodozyma(now Xanthophyllomyces dendrorhous)with raw coconut milk as sole source of energy 200410.张龙翔.张庭芳.李令媛生化实验方法和技术 199711.倪辉法夫酵母虾青索发酵条件的优化及提取与分析研究[学位论文] 200512.Sedmak J J.Weerasinghe D K.Jolly S O Extraction and quantitation of aataxanthin from Phaffia rhodozyma 19901.期刊论文倪辉.何国庆.杨远帆.蔡慧农.Ni Hui.He Guoqing.Yang Yuanfan.Cai Huinong金属离子对法夫酵母产虾青素影响的研究-食品与发酵工业2005,31(12)为了研究金属离子对法夫酵母产虾青素的影响并优化出有利于法夫酵母产虾青素的金属离子,用单因子实验方法研究不同离子对法夫酵母产虾青素的影响并用正交实验方法对金属离子进行了配比优化.在培养基中添加Zn2+和Mn2+能增加细胞干重,在培养基中添加Zn2+、Fe3+、Mn2+和Cu2+能使培养液中虾青素的浓度增加,在培养基中添加Fe3+和Cu2+能使细胞中虾青素的含量增加.在培养基中添加3μmol/L的Mn2+、1μmol/L的Zn2+、1μmol/L的Fe3+、5μmol/L的Cu2+有利于法夫酵母虾青素的合成,用这些金属离子批式培养法夫酵母,总细胞得率为0.349 g/g(葡萄糖),总虾青素得率为0.266 mg/g(葡萄糖),细胞内虾青素最高含量为0.81 mg/g.2.期刊论文倪辉.杨远帆.蔡慧农.NI Hui.YANG Yuan-fan.CAI Hui-nong米根霉、法夫酵母双菌共发酵淀粉生产虾青素的初步研究-漳州师范学院学报(自然科学版)2006,19(1)对米根霉、法夫酵母共发酵淀粉生产虾青素进行了研究.摇瓶试验结果表明,米根霉、法夫酵母共发酵淀粉生产虾青素适宜的培养基为淀粉50g/L、1gKH2PO4/L、1g CaCl2/L、1g酵母膏/L、0.5g MgSO4/L、5g(NH4)2SO4/L,控制培养基初始pH为8.0、发酵温度为22℃及同时接种米根霉和法夫酵母有利于虾青素的合成.5L罐试验结果表明虾青素合成滞后于糖的利用,且分成两个增长阶段,虾青素的最大产量达2.48mg/L.这些试验结果不仅证实了共培养米根霉和法夫酵母发酵淀粉生产虾青素的理论可行性,而且为进一步利用淀粉为原料生产虾青素提供了试验参考.3.学位论文汪文俊红法夫酵母发酵生产虾青素及其代谢调控研究2006虾青素(3,3’-二羟基-β,β’-胡萝卜素-4,4’-二酮) 是一种重要的类胡萝卜素，具有优良的色素沉积作用并能促进动物发育，更具有超强的抗氧化活性及较强抗肿瘤活性。
法夫酵母产虾青素的摇瓶工艺
法夫酵母产虾青素的摇瓶工艺
徐学明;金征宇;刘当慧;陈晓明
【期刊名称】《食品与生物技术学报》
【年(卷),期】2000(019)003
【摘要】以法夫酵母(Phaffia rhodozyma) WSS-FF6为产生菌进行摇瓶条件下的类胡萝卜素(主要为虾青素)发酵条件研究.正交试验表明:葡萄糖质量分数对酵母产色素影响较大,在起始pH值为6,培养温度22 ℃, 葡萄糖 3.0%、尿素0.1%、磷酸二氢钾0.6%、玉米浆0.6%的培养基下经过72 h、220 r/min摇瓶发酵,其生物量为6.58 mg/mL,类胡萝卜素产量为14.92 μg/mL,其中虾青素占78%.
【总页数】6页(P230-235)
【作者】徐学明;金征宇;刘当慧;陈晓明
【作者单位】无锡轻工大学食品学院,江苏无锡,214036;无锡轻工大学食品学院,江苏无锡,214036;无锡轻工大学食品学院,江苏无锡,214036;江苏淮阴工业专科学校,江苏淮阴,223001
【正文语种】中文
【中图分类】TQ920.6
【相关文献】
1.法夫酵母产虾青素发酵培养基的优化 [J], 郑蕾
2.产虾青素红法夫酵母摇瓶培养条件的优化 [J], 何璞;王志强
3.维生素对红法夫酵母产虾青素的影响 [J], 王宝贝;凌雪萍;郑宗宇;熊玮;卢英华
4.乙醇补料对法夫酵母发酵产虾青素的促进效果 [J], 付爽;沈宁燕;倪辉;李利君;杨秋明;肖安风
5.产虾青素红法夫酵母的发酵工艺优化 [J], 江文涛;彭立影;马加军;张超;赵春花因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
红发夫酵母摇瓶培养条件的优化1
图2不同糖质量分数对虾青素含量和产量的影响图3不同培养温度下的酵母生物量和虾青素产量红发夫酵母可以发酵糖类产生虾青素[1]，其胞内虾青素含量一般为0.05%细胞干重，虾青素是一种酮式类胡萝卜素，常用作鱼虾等水产养殖动物的饲料添加剂[2]。
动物实验表明虾青素有抑制肿瘤发生、增强免疫功能、延缓衰老等多方面的功能[3]，在功能食品、饲料、化妆品和医药等方面有着广阔的应用前景。
红发夫酵母有生长速度快、可实现细胞高密度培养、适合连续化生产以及提取色素后的酵母细胞可以作为饲料添加剂等优点，已越来越受到人们的重视。
但培养条件对红发夫酵母的生长和虾青素的合成有很大的影响，良好的培养条件可以明显地提高红发夫酵母的生长速率、生物量以及虾青素的产量。
1单因子实验1.1葡萄糖质量分数对发酵的影响[4]添加不同质量分数的葡萄糖于摇瓶培养基中，进行摇床培养，定时取样测定虾青素含量和虾青素产量。
实验结果见图1、图2。
由图1可以看出，酵母的生物量随着糖质量分数的增加而增加；但由图2可知，随着糖质量分数的增加，胞内虾青素含量却逐渐降低。
在葡萄糖质量分数为4%时，虾青素的产量达到最大，此后呈降低趋势。
1.2培养温度对发酵的影响由图3可以看出，红发夫酵母生长和虾青素积累的最适温度都是20℃。
低于或高于20℃对于红发夫酵母的生长和虾青素的产量都是不利的。
1.3pH 值对发酵的影响将摇瓶培养基的初始pH 值分别调至3、5、7、红发夫酵母摇瓶培养条件的优化杨静，李贤宇（天津渤海职业技术学院，天津300402）摘要：虾青素是一种极具潜力的色素和抗氧化剂，在水产养殖、饲料、食品和医药工业具有广阔的应用前景。
本文对产虾青素的红发夫酵母的培养基优化进行了研究。
摇瓶培养正交实验优化条件下，红发肤酵母的生物量为11.16g/L ，比初始条件下的酵母生物量提高了57%；虾青素含量为0.70mg/kg ，提高了66%；虾青素产量为7.83mg/L ，提高了1.6倍。
产虾青素海洋酵母菌YS-185的鉴定及发酵条件优化（可编辑）
产虾青素海洋酵母菌YS-185的鉴定及发酵条件优化第卷第期渔业科学进展. 。
. .,年月产虾青素海洋酵母菌一的鉴定及发酵条件优化何磊刘均忠秦胜利。
于佳民孙谧农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室中国水产科学研究院黄海水产研究所,青岛上海海洋大学食品学院,。
青岛科技大学化工学院,大连海洋大学食品学院,摘要以法将实验室保藏的株产虾青素的海洋酵母菌一鉴定为粘红酵母。
以海洋酵母菌一为试验菌株,运用摇瓶发酵优化的方式,探索培养基组分和发酵工艺条件对该菌发酵的影响。
实验结果表明,该菌生长最适培养基组分为葡萄糖 / 、蛋白胨 / ,最适生长起始值为 . 、转速 / 、接种量、温度℃;虾青素合成的最佳培养基组分葡萄糖 /、蛋白胨 / ,最佳虾青素合成条件:. ,转速/ ,接种量 ,培养温度℃。
发酵优化后的虾青素产量 ./ / ,较优化前的 ./ / 提高了 . 。
温度对酵母菌的生长和虾青素的合成都有显著影响。
海洋酵母菌一优化后的发酵条件有规模化生产虾青素的应用潜力。
关键词虾青素含量发酵优化正交实验中图分类号 ; . 文献识别码文章编号 ? ? ? ? 一? ?。
? , , , , 。
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,,, , . ? . ?. ? / , / , . ,/ , / ,山东省年科学技术发展计划资助通讯作者。
: . .收稿日期: ? ;接受日期:作者简介:何磊 ,男,硕士研究生,主要从事海洋产物资源与酶工程研究。
? : . , : 渔业科学进展第卷℃./ , / , . , / , /℃. . . ?. / . / .?.虾青素化学名称为 , 二羟基一 ,胡萝卜素 , 一二酬,分子式为宋光泉等,是一种非维生素源类胡萝卜素,在体内不转变为维生素 ,发挥多重生理功效,如抗肿瘤活性】; .。
虾青素清除自由基能力比一胡萝卜素高倍,比维生素高倍“ .,因此在食品、医药及饲料添加剂等行业广泛应用祝美云等。
虾青素的合成有两种途径:一是化学方法合成,化学合成虾青素比较困难,合成成本偏高,产品价格昂贵,技术为少数跨国公司掌握梁春梅。
法夫酵母产虾青素发酵促进剂的研究
法夫酵母产虾青素发酵促进剂的研究汪洪涛1,徐学明2,金征宇2(1.江苏经贸职业技术学院工程系,江苏南京210007; 2.江南大学食品学院,江苏无锡214036) 摘要:研究了几种化学物质对法夫酵母发酵产虾青素的促进作用,期望提高虾青素产率,以利于工业化生产。
摇瓶试验结果表明,添加一定量的柠檬酸盐、甘油、红糖和乙醇均能不同程度地提高虾青素产量。
其中,添加0.5%的柠檬酸盐对虾青素含量提高率最大,达到36.2%,虾青素含量为1608μg/g 干细胞;10L 罐分批发酵验证试验表明,添加0.5%的柠檬酸盐使虾青素含量提高了59.5%,进一步证明了柠檬酸盐的发酵促进作用。
关键词:法夫酵母;虾青素;发酵促进剂 中图分类号:Q93 文献标识码:A 文章编号:1002-1302(2006)06-0368-03收稿日期:2006-06-22作者简介:汪洪涛(1973—),男,硕士,研究方向为生物技术在农副产品资源中的开发与应用。
Tel:(025)86230929;E -mail:wht0102@ 。
虾青素(astaxanthin )化学名称3,3′—二羟基—4,4′—二酮基—β,β′—胡萝卜素,又称虾黄质、虾黄素、龙虾壳色素,分子式为C 40H 52O 4,是一种非维生素A 源类胡萝卜素。
虾青素不仅具有特殊的着色功能,使鱼类的肉质、虾壳和家禽的表皮及卵黄着色,使其色泽鲜艳[1-2],还具有高度淬灭单原子氧和清除自由基的作用,其抗脂肪氧化的能力比β-胡萝卜素高10倍,比维生素E 高100倍,可有效防止组织、细胞和DNA 被氧化[3];另外还具有增强免疫[4]、抗癌、保护心血管健康等生理功能[5]。
虾青素作为功能性色素在医药、食品、饲料及化妆品等工业中具有广阔的应用前景。
法夫酵母是一种产虾青素的酵母,在其所产的类胡萝卜素中虾青素是主要成分,占类胡萝卜素总量的40%～95%[6],且法夫酵母生长速度快,发酵条件温和,色素易于提取,因而被认为是最有可能实现工业化发酵生产天然虾青素的优良菌种,深受国内外研究人员的关注。
虾青素的发酵生产工艺
虾青素的发酵生产工艺
虾青素是一种天然产物，主要存在于某些海洋生物中，如贝类、虾类和藻类等。
在发酵生产中，可以通过以下工艺来生产虾青素：
1. 选择产菌株：选取产虾青素能力强、菌株稳定的微生物作为发酵菌株。
常用的产菌株包括海洋藻类和细菌等。
2. 菌种培养：将选取的菌株接种到培养基中进行前处理培养，提高生物量和活力。
3. 发酵过程：将培养好的菌种接入发酵罐中，添加适量的培养基，包括碳源、氮源、无机盐和其他必需营养物质等。
控制好发酵温度、PH值和氧气供应等条件，促进菌体生长和产生虾青素。
4. 静态提取：在发酵结束后，将发酵液离心分离，得到菌体和发酵液两部分。
将菌体通过物理或生化方法提取虾青素。
5. 高效液相色谱纯化：对提取得到的虾青素进行纯化，使用高效液相色谱等分离技术去除杂质，得到纯净的虾青素。
6. 干燥、包装：将纯净的虾青素进行干燥处理，以提高其储存稳定性，并最终进行包装，以便于销售和使用。
虾青素的发酵生产工艺因生产厂家和具体产品而有所不同，以上是一般性的生产流程。
具体工艺的优化和改进可以根据实际情况进行调整和优化。
虾青素实验方法
1.3实验方法1.3.1生物量的测定主要采用干重法，首先可以将空管置于烘箱中烘干至恒重，记得做标记（必须使用马克笔），并且记录下空管的重量m0，然后取5mL的发酵液于离心管中，3500r/min，离心5min，沉淀水洗两次，完后置于烘箱中烘干至恒重，并且称重m。
计算方法如下：生物量（g/L）= (m-m0)×1000/v1式中，m0 —空管重量（g）；m —管与菌体总重量（g）；v1 —发酵液体积（mL）。
1.3.2虾青素总含量的测定取适量发酵液（一般高产1mL低产5mL）于做好标记的空管中，3500r/min，离心5min，沉淀水洗一次，去上清后将沉淀在50℃水浴中预热5分钟左右，将预热至75度的DMSO（二甲基亚砜）取2mL于离心管中，剧烈震荡至菌体完全消失，于离心管中加入5mL左右的乙醇，3500r/min，离心5min，上清液定容至10mL，在可见分光光度计下（必须提前预热20min），于474nm测量其吸光值(空白采用二甲基亚砜：乙醇=1：4)1.3.3发酵液残糖的测定葡萄糖标准曲线的制作：配制2g/L的葡萄糖标准液，精确称取1*198.17/180=1.1009g的葡萄糖定容至500mL。
不同葡萄糖浓度的标准溶液的制作：做大约11个点，分别为0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8，2g/L0g/L标准液的配制：取1mL蒸馏水0.2g/L标准液的配制：0.1mL 2g/L的葡萄糖夜+0.9mL的蒸馏水0.4g/L标准液的配制：0.2mL 2g/L的葡萄糖夜+0.8mL的蒸馏水0.6g/L标准液的配制：0.3mL 2g/L的葡萄糖夜+0.7mL的蒸馏水0.8g/L标准液的配制：0.4mL 2g/L的葡萄糖夜+0.6mL的蒸馏水1.0g/L标准液的配制：0.5mL 2g/L的葡萄糖夜+0.5mL的蒸馏水1.2g/L标准液的配制：0.6mL 2g/L的葡萄糖夜+0.4mL的蒸馏水1.4g/L标准液的配制：0.7mL 2g/L的葡萄糖夜+0.3mL的蒸馏水1.6g/L标准液的配制：0.8mL 2g/L的葡萄糖夜+0.2mL的蒸馏水1.8g/L标准液的配制：0.9mL 2g/L的葡萄糖夜+0.1mL的蒸馏水2.0g/L标准液的配制：1.0mL 2g/L的葡萄糖夜取各标准液和样品液1mL(经过适当的倍数稀释，使样品液浓度在标准曲线上)加入3mL的DNS，100度水浴加热15min，时间到后取出来立即用自来水冷却，之后定容至25mL，于520nm下测定吸光值。
发夫酵母利用淀粉水解液发酵合成虾青素的研究
发夫酵母利用淀粉水解液发酵合成虾青素的研究
汪洪涛;徐学明;金征宇
【期刊名称】《饲料工业》
【年(卷),期】2003(24)10
【摘要】发夫酵母269菌株能够直接发酵玉米淀粉或马铃薯淀粉水解液进行虾青素的生物合成。
淀粉水解液的主要成分为葡萄糖,另外还有少许二糖和极限糊精,在添加适量其它营养物质后,可被269菌株利用生产虾青素。
摇瓶实验结果表明,培养72h后,发夫酵母的生物量为12.5g/l,虾青素的体积产率为11.86mg/l;在10L罐分批发酵实验中,72h后发夫酵母的生物量可达17.5g/l,色素的体积产率达19.5mg/l;在10L罐恒pH补料发酵实验中,128h后发夫酵母的生物量可达49.5g/l,色素的体积产率达54.3mg/l。
【总页数】3页(P48-50)
【关键词】发夫酵母;淀粉水解液;虾青素;发酵;生物合成;生物量;饲料添加剂
【作者】汪洪涛;徐学明;金征宇
【作者单位】江南大学食品学院
【正文语种】中文
【中图分类】S816.7
【相关文献】
1.红发夫酵母利用黄浆水发酵产虾青素的研究 [J], 崔迎进;孙玉梅;杨红;华艳艳
2.米根霉、法夫酵母双菌共发酵淀粉生产虾青素的初步研究 [J], 倪辉;杨远帆;蔡慧
农
3.利用法夫酵母发酵生产虾青素的研究进展 [J], 吴伟;喻昕;尹美珍
4.法夫酵母PLX-ll发酵纤维素酶水解物合成虾青素 [J], 梁新乐;岑沛霖;夏黎明;张虹;顾青;励建荣
5.法夫酵母PLX-All发酵纤维素酶水解物合成虾青素 [J], 梁新乐;岑沛霖;夏黎明;张虹;顾青;励建荣
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法夫酵母虾青素发酵条件的优化及提取与分析研究
法夫酵母虾青素发酵条件的优化及提取与分析研究一、本文概述本文旨在探讨法夫酵母虾青素发酵条件的优化及其提取与分析研究。
虾青素作为一种高效的天然抗氧化剂，具有极高的营养价值和广泛的应用前景。
法夫酵母作为虾青素的生物合成宿主，其发酵条件的优化对于提高虾青素产量和纯度至关重要。
本研究通过系统研究法夫酵母虾青素发酵过程中的关键因素，包括培养基成分、发酵温度、pH值、光照条件等，旨在找到最佳的发酵条件，从而提高虾青素的产量和品质。
本文还将深入研究虾青素的提取方法，比较不同提取方法的优缺点，并选择最佳的提取方案。
本文还将对提取的虾青素进行详细的分析研究，包括其纯度、稳定性、抗氧化活性等方面的评估，为法夫酵母虾青素的应用提供理论基础和技术支持。
二、法夫酵母虾青素发酵条件优化法夫酵母虾青素的发酵过程受到多种环境因素的影响，包括温度、pH值、光照、碳源、氮源以及无机盐的种类和浓度等。
为了获得最高的虾青素产量，我们需要对这些条件进行系统的优化。
我们通过单因素实验研究了不同温度（如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃）对法夫酵母生长和虾青素合成的影响。
结果显示，在30℃时，法夫酵母的生长速度和虾青素的合成量均达到最佳。
接下来，我们研究了pH值（如0）对虾青素产量的影响。
通过实验结果，我们发现pH值为0时，虾青素的产量最高。
光照也是影响虾青素合成的重要因素。
我们对比了不同光照强度（如0μmol/m²·s、50μmol/m²·s、100μmol/m²·s、150μmol/m ²·s、200μmol/m²·s）对法夫酵母虾青素合成的影响，并发现100μmol/m²·s的光照强度最有利于虾青素的合成。
在碳源和氮源的选择上，我们试验了葡萄糖、果糖、蔗糖、酵母浸粉、蛋白胨等多种不同的碳源和氮源，并发现葡萄糖和酵母浸粉的组合最有利于法夫酵母的生长和虾青素的合成。
虾青素乳油的研究与开发基于酵母菌的深层发酵
体物质浓度、破壁方法、破壁时间及皂 化 加 入 碱 的 浓 度 等 影 响 虾 青 素 产 量 的 因 素 进 行 了 探 究,以 提 高 虾 青
素 乳油中虾青素的含量.结果表明:前体物质最佳加入浓度为６０μg/mL,此时虾青素浓度达５．３２μg/mL; 各种破壁方法进行比较,利用化学方法破壁得 到 的 虾 青 素 的 浓 度 最 高 为 ２．２９μg/mL;利 用 化 学 试 剂 DMＧ SO 溶液破壁处理时间６０min为宜,虾青素浓度为 ５．９６μg/mL;皂 化 过 程 加 入 NaOH 溶 液 最 适 浓 度 为 ２０ g/L,此 时 虾 青 素 浓 度 为 ５．２７μg/mL. 关 键 词 :酵 母 菌 ;虾 青 素 ;乳 油 ;提 取 分 离
中 图 分 类 号 :TQ９２４ 文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :１６７４Ｇ９９４４(２０１９)２Ｇ０１２６Ｇ０２
１ 引 言
虾 青 素 属 于 一 种 萜 烯 类 不 饱 和 化 合 物 ,为 一 种 广 泛 存 在 于 生 物 界 的 酮 式 类 胡 萝 卜 素 . [１] 虾 青 素 因 具 有 很 强 的 生 物 活 性 而 具 有 广 阔 的 应 用 市 场 ,其 作 用 包 括 具 有 抗疲 劳 抗 氧 化 的 作 用[２];其 抗 氧 化 与 抗 炎 作 用 可 保 护 神 经 元[３];在 抗 肿 瘤 方 面 也 有 一 定 的 作 用 ,其 机 理 可 能 与 抑 制 PPARγ表 达 有 关[４];在 增 强 免 疫 力 及 视 力 方 面 有 一 定 的 效 果[５];具 有 着 色 功 能 ,是 很 好 的 天 然 红 色 素 等 . 目前虾青素主要来源的菌种是雨生红球藻和红法夫酵 母[６],而 所 产 生 的 虾 青 素 产 量 比 较 低 ,本 项 目 就 利 用 酵 母制备虾青素乳油,旨 在 提 高 乳 油 中 虾 青 素 含 量,所 以 本 课 题 具 有 一 定 的 研 究 意 义 和 价 值 ,可 为 相 关 产 品 的 工 业化生产提供技术路线.
利用法夫酵母发酵生产虾青素的研究进展
利 用 法 夫 酵 母 发 酵 生产 虾 青 素 的研 究进 展
吴 伟 喻 昕 尹美珍
（ 湖北 理Ｓ 学院 医 学院 ， － 湖北 黄 石 ４ ５０ ） ３０３
摘 要： 虾青索作为天然的着 色剂 、 饲料添加剂 和保健 营养品 ， 广泛应 用于食 品、 可 医药 和化妆 品行
业， 而法夫酵母是生产 天然虾青素的主要微生物之一 。主要概述 了国内外在高产菌株 的选育 、 廉价 培养基 的筛选及生产工艺参数优化等方面的研究进展 ， 并对 今后解决法夫酵母发酵生产 中的瓶颈问
ｔｅ ｋ ｙ ｐ ｏ ｌｍｓ ｉ ｈ ｒｄ ｃｉｎ ｏ ｈ ｆ ａ Ｒｈ ｄ ｚ ｍａ ｈ ｅ ｒｂｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔ ｆＰ ａｆ ｏ ｏｙ ． ｏ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ Ｐ ａｆ ｏ ｏ ｙ ｙｗｏ ｄ ： ｈ ｆ ａ Ｒｈ ｄ ｚ ｍａ，ａ ｔｘ ｎｈ ｎ；ｈｇ —ｐ ｏ ｕ ｉ ｇｓｒ ｉｓ ｆｒ ｎａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｉ ｓａ ａ ｔｉ ｉｈ ｒｄ ｃｎ ｔａｎ ；ｅ ｍｅ ｔｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ
广 泛 应 用 于食 品 、 药 和 化 妆 品 行 业 Ｊ 类 胡 医 。 萝 卜素 有 很 强 的抗 氧 化 活 性 ， 可 以 保 护 微 生 它
素 。 目前 国内外学者关于提高法 夫酵母 中 虾 青 素 产 量 的研 究 ， 要 集 中在 以下 一 些 方 面 。 主
收 稿 日期 ：０ ｌ—ｌ ２１ ２—２ ８
ｍｅ ｉｉｅ ａ ｄ ｃｓ ｔ ｎ ｕ ｔｅ ．Ｐ ａ ａＲｈ ｄ ｚｍ ｓｏ ｅｏ ｈ ａｏ ｎｍａｃ ｌｓｔ ｐｏ ｕ ｅ ｎ ｔｒ ｄｃｎ ｎ ｏｍｅｉ ｉｄ ｓ ｉ ｃ ｒ ｓ ｈｆ ｏ ｏｙ ａ ｉ ｎ ｆｔｅ ｍ ｊｒａ ｉ ｌｕｅ ｏ ｒｄ ｃ ａｕａ ｉ ｆ ｌ
发酵法生产虾青素的研究进展_蔡俊
红法夫酵母被认为 是除雨生红球藻外 最适合生产虾青素
的微生物
天然的红法夫酵母中虾青素含量低， 生长易受温度、溶氧、碳氮源、 pH值等发酵条件的影响，技术要求 高，生产工艺复杂
细菌
土壤杆菌、 色素提取容易，可作 分支杆菌 为基因工程宿主菌
细菌生长慢，生物量小，虾青 素含量很低，无工业应用前景
（3S, 3’S） （3R, 3’R）
Fermentation, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China)
Abstract: Astaxanthin is a carotenoid that has very strong antioxidant activity, anticancer function, significant coloring
Current Status of Fermentative Production of Astaxanthin
CAI Jun, YOU Zhineng (Key Laboratory of Fermentation Engineering, Ministry of Education, Hubei Collaborative Innovation Center for Industrial
雨生红球藻是一种淡水单细胞绿藻，属于绿藻门， 团藻目，红球藻科，红球藻属，能够进行光合自养和化 能异养，且两种营养方式可同时进行，藻细胞在适宜的 生长条件下为运动细胞，在胁迫条件下，如受到强光 照射，缺氮、磷等因素的刺激，由运动细胞变为不动细 胞，此时开始大量积累虾青素。虾青素在叶绿体内合 成，然后转运、贮存到细胞质内的脂质液泡中。 2.1.2 雨生红球藻培养技术生产虾青素的研究现状
发酵法生产虾青素的工艺研究
1 2 3 4 3 4 1 2 4 3 2 1 2 1 4 3 32111 34182 40191 36121 5 228128 10117 8103 8171 10123 9105 2120 27146 32122 3610 38148 4 568189 17129 6187 8106 910 9162 2175
成和菌体生长的重要因素 。 215 通气量的影响
在发酵工业生产上如何保证发酵中氧的 供给 ,以满足生产菌对氧的需求 ,使氧的供需
34
食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vol. 26 No16
因素
实验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
图 3 因素极差分析
卜素总量和生物量的最优培养基组成并不一 始值 、葡萄糖和酵母膏是影响类胡萝卜素合
致 ,相对而言 ,类胡萝卜素总量比生物量重要 一些 ,因此 ,确定的最优培养基组成为 :p H 初 始值 5 ,葡萄糖浓度 4 % , ( N H4) 2 SO4 014 % , KH2 PO4 012 % ,酵母膏 016 %。其中 ,p H 初
B
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 3011 49118 32197 3118 5 422194 58184 7153 12130 8124 7195 4177 25142 3610 38116 34158 4 594114 23160 6136 910 9154 8165 3119
11412 菌体生物量的测定
干重法[2 ] 。
11413 类胡萝卜素总量的分析
二甲基亚砜 (DMSO) 法 :根据 Pilar Calo ,
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用。
此外,菌体高密度培养与产酶之间的关系还需进一步探索。
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在此条件下发酵72h ,虾青素量可达13145μg/ml 或1465μg/gC DW ,较优化前提高1148倍。
关键词:虾青素;法夫酵母;发酵;优化 虾青素是一种重要的类胡萝卜素添加剂,具有独特的着色功能和重要的生理功能,在饲料、食品、化妆品及医药等领域中有着广阔的应用前景。
目前主要有化学合成、从甲壳类提取以及发酵等方法生产[1]。
本文主要对虾青素摇瓶发酵的接种量、通气量和温度等及培养基各主要组分进行研究,以求得一个比较优化的发酵工艺条件。
1 材料与方法111 菌种:本实验室保藏的法夫酵母(Phaf 2fia rhodozyma )4-26。
112 培养基培养基A :葡萄糖10g/L ,酵母膏3g/L ,蛋白胨5g/L ,麦芽汁(10°Bx )3g/L 。
培养基B (发酵培养基):葡萄糖20g/L 、(NH 4)2S O 42g/L 、K H 2PO 41g/L 、MgS O 4・7H 2O015g/L 、CaCl 2・H 2O011g/L 、酵母膏2g/L 。
113 培养条件:装液量25ml/250ml 摇瓶,接种量8%,转速220r/min ,温度22℃,培养时间2d ～3d 。
第10卷第3期2000年6月 生 物 技 术BI OTECH NO LOGY V ol.10,N o.3Jun ,2000114 实验方法11411 种子培养方法:从斜面上挑一环菌体于25ml 培养基A/250ml 摇瓶中,22℃,220r/min 旋转振荡培养48h 。
11412 菌体生物量的测定:干重法[2]。
11413 类胡萝卜素总量的分析二甲基亚砜(DMS O )法:根据Pilar Calo ,稍有改进[3]。
计算公式如下[4]:类胡萝卜素总量(μg/gC DW )=A ×V aE ×G或类胡萝卜素总量(μg/ml )=A ×V αE ×Vb。
式中A :吸光度;V α:类胡萝卜素溶液的体积(ml );V b :分析时所用发酵液体积(ml );E :消光系数(0116);G:V b ml 发酵液的细胞干重(C DW )(g )。
11414 虾青素量的测定:HP LC 法,根据Pilar Calo ,稍有改进[3]。
11415 发酵液残糖的测定:用3,5-二硝基水杨酸比色法(DNS 法)[5]。
2 结果与讨论211 种龄和接种量的选择微生物接种最适浓度必须在预试验中确定[2]。
将法夫酵母菌株4-26从斜面接1环到摇瓶,分别培养36h 、48h 作为种子,接种量分别取2%、4%、6%、8%、10%、12%(相对于摇瓶装液量),培养时间取36h 和48h 两种情况,结果见图1和图2。
从图1和图2可以看出,种龄为36h 时,随着接种比增大,类胡萝卜素总量也增大,当接种比为10%和12%,培养时间为48h 达最大值;种龄为48h 时,随着接种比的增大,类胡萝卜素总量先不断增大,到8%时达最大值6195μg/ml ,以后又逐渐减少,所以,以种龄为48h 、接种比为8%时的接种条件较好。
图1 种龄36h时的情况图2 种龄48h 时的情况212 不同碳源对类胡萝卜素合成的影响:法夫酵母对不同碳源的利用情况不一样,而不同研究者所得到的结果也不一样。
Johns on 于1979年发现法夫酵母UC D67-210利用纤维二糖所产类胡萝卜素总量最高[7]。
而季文明发现法夫酵母NDD -131对甘油的利用最好[4]。
本文所用的菌株4-26是经过多次诱边处理的突变株,可能会发生某些变化,为寻找既能高产虾青素又廉价的碳源,以各种不同的碳源分别代替培养基B 中的葡萄糖,进行摇瓶发酵,结果见表1。
酵母膏中一般含有812%左右的碳水化合物,但也含有大量的B 族维生素、氨基酸和嘌呤,这些都是法夫酵母生长所必需的[7]。
为了在一定的条件下取得比较好的效果,在做培养基不同组分的试验时,酵母膏的量都是恒定的。
从上表可以看出,甘露醇对类胡萝卜素的合成最有利,其次是葡萄糖,果糖和蔗糖也可以,这与其他研究者所得出的结果有差异。
因甘露醇价格较贵,后面实验就选葡萄糖作为碳源。
表1 不同碳源对类胡萝卜素合成的影响序号碳源类胡萝卜素总量(μg/ml )虾青素(μg/ml )1葡萄糖 6.88 5.442果糖 6.54 5.043蔗糖 6.56 5.104甘露醇7.34 5.715麦芽糖 3.41 2.566阿拉伯糖 3.53 2.657乳糖 2.54 1.888半乳糖 1.250.959甘油 2.34 1.7610蜜二糖 1.90 1.4311木糖 2.13 1.5912菊糖 1.85 1.4113山梨醇1.020.793 生 物 技 术 第10卷第3期213 不同氮源对类胡萝卜素合成的影响:为探求不同氮源对法夫酵母的类胡萝卜素合成的影响,将以下几种氮源分别代替培养基B 中的硫酸铵,并使培养基具有相同的含氮量。
摇瓶发酵,结果如表2。
表2 不同氮源对类胡萝卜素合成的影响序号氮 源类胡萝卜素总量(μg/ml )虾青素(μg/ml )1蛋白胨7.65 5.782尿 素 3.56 2.683硫酸铵 6.87 5.434硝酸钠3.682.79 可以看出,蛋白胨所对应的类胡萝卜素产量最高,达到7165μg/ml ,尿素所对应的类胡萝卜素产量最低,硫酸铵比蛋白胨稍低,为6187μg/ml 。
可能是由于蛋白胨组分较复杂,营养较全面,所以产量较高。
但蛋白胨价格较贵,硫酸铵较便宜,就选硫酸铵作氮源。
214 培养基中主要成分及初始pH 值的正交实验:培养基中各组分之间有一定的内在关系,为寻求它们之间的最相适应的配比关系,在单因素实验基础上,做以下正交实验。
以培养基B 为基本培养基,选取pH 初始值、葡萄糖、硫酸铵、磷酸二氢钾和酵母膏为考察因素,每个因素各取4个水平,按正交表L 16(45)实验(表3)。
因虾青素在类胡萝卜素总量中的比例基本上在78%左右,为方便起见,就以类胡萝卜素总量和生物量为指标。
实验结果分析见表4、表5、表6及图3。
表3 因素和水平的安排水平A pH 初始值B 葡萄糖(%)C (NH 4)2SO 4(%)D KH 2PO 4(%)E酵母膏(%)1520.40.20.22640.60.30.43760.80.40.64881.00.50.8图3 因素极差分析表4 实验结果分析因素A B C D E 类胡萝卜素总量X 1i (μg/ml )生物量X 2i (mg/ml )1111119.45 5.0021222212.847.4631333312.310.064144449.099.325212438.48 6.862213413.610.64723421 6.987.168243129.648.72931324 6.867.0410*******.179.9411331427.039.46132000年6月 虾青素摇瓶发酵条件的研究 因素A B C D E 类胡萝卜素总量X1i(μg/ml)生物量X2i(mg/ml)12342317.117.34 1341432 5.31 6.58 14423418.577.96 1543214 6.6611.48 1644123 5.969.2类胡萝卜素总量K143.6830.136.0439.9232.11∑X1i=144.05∑X2i=134.16 K238.749.1835.0932.6434.82∑X21i=1415.95∑X22i=1170.29 K335.1732.9737.3738.3240.91K426.531.835.5533.1736.21∑K2i5344.815422.945190.515227.655228.28Q39.3058.840.7310.0110.17k110.427.539.019.988.03k29.6812.308.778.168.71k38.798.249.349.5810.23k4 6.637.958.898.299.05R 4.30 4.770.57 1.8 2.20生物量K131.8425.4234.335.1427.46 K233.3236.033.0830.8632.22 K333.8038.1633.7834.6236.0 K435.2234.5833.0033.5438.48∑K2i4505.544594.144500.864510.644568.89 Q 1.4523.600.28 2.7317.29 k17.96 6.368.588.79 6.87 k28.339.08.277.728.06 k38.459.548.458.669.0 k48.818.658.258.389.62 R0.85 3.190.33 1.07 2.75表5 类胡萝卜素总量方差分析表方差来源平方和自由度平均平方和F显著性A39.30313.1054.0633B58.84319.6180.9233D10.013 3.3413.773E10.173 3.3913.993误差0.733 1.19总和119.05150.24表6 生物量方差分析表方差来源平方和自由度平均平方和F显著性A 1.4530.48 5.1133B23.6037.8782.9133D 2.7330.919.583E17.293 5.7660.7433误差0.2830.09总和45.3615(误差自由度为零,将平均平方和最小的项改为误差项) 通过极差分析和方差分析,发现类胡萝卜素总量和生物量的最优培养基组成并不一致,相对而言类胡萝卜素总量比生物量重要一些,因此,确定的最优培养基组成为pH初始值5、葡萄糖浓度4%、硫酸铵014%、磷酸二氢钾012%,酵母膏016%。