发酵法生产番茄红素

番茄红素,类胡萝卜素的一种。在自然界中,它以全反式结构存 在,并有 11 个碳碳共轭的双键。正是基于这种特殊的结构,番茄红素 具有淬灭单线态氧、捕获自由基、诱导细胞间信息传递等卓越的生理 功能,并具有防癌、抗癌、防治心血管疾病等功效。近年来,番茄红 素的制备工艺,特别是发酵法生产,受到研究人员的重视。 本文研究了利用三孢布拉氏霉菌生产番茄红素的工艺,主要包括: 培养基成分的确定,培养条件的优化,阻断剂的选择,小分子效应物 及菌体形态对发酵的影响以及新型色谱检测番茄红素方法的建立等五 个方面。 首先研究了培养基成分和培养条件对β-胡萝卜素生产的影响,确 定了三孢布拉氏霉菌的种子培养基:葡萄糖 10g/L,玉米淀粉 30g/L, 玉米浆 60g/L,磷酸二氢钾 0.5g/L,硫酸镁 0.25g/L, VB10.5mg/L;得 到了最优的发酵培养基:玉米淀粉 40g/L,玉米浆 40g/L,棉籽油 50ml/L, 磷酸二氢钾 1g/L,硫酸镁 0.25g/L,VB10.5mg/L;并优化得到了适宜的 培养条件:28℃,250 转/分,装液量 40ml/250ml,pH6.5,接种量 10 %,正负菌接种比例 1:10。在研究前体物和促进剂对β-胡萝卜素生 产影响时发现:添加β-紫罗酮可提高产量 3.6 倍,复合前体物添加可 以提高产率 4.3 倍,β-胡萝卜素产量可达到 180mg/L。该菌经物理化 I 学诱变后,β-胡萝卜素的产量达到 830mg/L。 在三孢布拉氏霉菌发酵生产β-胡萝卜素的过程中添加含氮类杂环 化合物,阻断番茄红素环化酶环化反应,细胞中可积累大量番茄红素。 研究了不同阻断剂的阻断效果,结果表明:吡啶衍生物的阻断效果明 显高于吡啶,烟草废弃物可阻断番茄红素向β-胡萝卜素的转化,当添 加 1g/L 烟草废弃物时,番茄红素的产量达到 400mg/L。 研究了不同小分子效应物对三孢布拉氏霉菌合成番茄红素的影 响,结果表明:trinton-X100 对菌体中番茄红素含量影响较小,span-20、 β-紫罗酮和异烟肼可以提高番茄红素的产量,其中添加 span-20 可使 番茄红素产量提高 3 倍。其主要原因可能是:添加煤油、trinton-X100 时形成较大的菌丝球,不利于物质的传递,细胞合成番茄红素的能力 受限制,而添加 span-20 则形成分散型菌丝体,有利于氧及营养物质的 传递,促进了番茄红素的合成。 建立了以苏丹 I 代替番茄红素作标准品进行色谱检测的方法。