利用指数间歇补料方式生物合成虾青素的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用指数间歇补料方式生物合成虾青素的方法，包括：Ｓ１、取富含虾青素合成前体的农副产品制备添加液，在１１５－１２１℃下灭菌１５－３０分钟；Ｓ２、取红发夫酵母菌在液体发酵培养基中培养，在指数期后，以每隔３－１２小时流加０．５－５％的添加液，１－４次流加后，继续培养１２－４８小时；Ｓ３、提取虾青素。本发明专利技术通过在发酵的指数期添加少量的虾青素合成促进剂，在避免了这些物质过早加入对酵母细胞生长的抑制作用的同时，大幅提高了虾青素的产量，比对照组分别提高了２０－９５％。从中提取的虾青素可用于高档水产业和养殖业等的饲料添加剂。本发明专利技术采用廉价原料，操作简单，具有很高的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物工程相关
，尤其涉及一种利用富含虾青素前体的农副产 品原料发酵生产虾青素的方法。
技术介绍
虾青素(Astaxanthin)为3，3，- 二羟基_4，4，- 二酮基-β，β，胡萝卜素，是一 种酮式类胡萝卜素。色泽为艳丽红色，具有脂溶性。因其具有特殊的着色功能，可使鱼类 的肉质、虾壳和家禽的表皮及卵黄着色，使其色泽鲜艳，故可作为高档水产养殖的家禽的饲 料营养强化剂；另外，虾青素还具有许多其它的生理功能，如具有高度猝灭单原子氧和清除 自由基的作用；抗氧化作用，其抗脂肪氧化的能力比β-胡萝卜素高10倍，比维生素高100 倍，可有效地防止组织。细胞和DNA被氧化损伤，增强免疫功能，抗癌作用，保护心血管健康 等。虾青素作为功能色素在医药、食品、饲料及化妆品等工业中具有广阔的应用前景，近年 来受国内外研究人员和各行业的关注。目前国际市场的价格为每千克2500美元，全球每年有10亿以上的市场需求。因 此，加紧虾青素产品的开发，特别是天然虾青素产品的生产，具有很高的市场价值和十分广 阔的市场前景。现在，天然虾青素所占的市场份额很小。就目前的生产和市场情况而言，天 然虾青素由于产量低、生产成本高而很难与化学合成的虾青素在价格上进行竞争。但是随 着生产技术的改进和优化以及生产成本的降低及公众文化素质的提高，认可并要求购买含 天然虾青素的水产品或立法上要求使用天然色素添加剂，天然虾青素与合成虾青素相比就 具备了一个特殊的价格优势。虾青素是类胡萝卜素的主要成分，大约占到40-95%，红法夫酵母能够利用多种糖 作为碳源进行异养代谢；培养时间短；不需要光照；能够在发酵罐中实现高密度培养。因而 红法夫酵母被认为是一种最具研究价值的虾青素大规模生产的菌种。附图说明图1是本专利技术所采用的技术方案流程示意图。
技术实现思路
本专利技术涉及一种利用富含虾青素前体的农副产品通过指数期间歇补料发酵生产 虾青素的方法。所用农副产品，如玉米粉，胡萝卜等，经处理后，制成发酵培养基的添加液。 将添加液在不同的时间添加到红法夫酵母的液体培养基中，发酵至一定时间，收集酵母细 胞，提取虾青素。本专利技术的目的旨在提高红法夫酵母微生物法发酵生产虾青素时的产量，并 降低生产成本。为了达到上述目的，本专利技术一种， 包括如下步骤Si、取富含虾青素合成前体的农副产品，以榨汁或粉碎方法制备添加液；并在115-121°C 灭菌 15-30 分钟；S2、取红发夫酵母菌在液体发酵培养基中培养，在指数期后，以每隔3-12小时流 加0. 5-5%的添加液，1-4次流加后，继续培养12-48小时；S3、在S2后的产物中提取虾青素。优选方式下，上述，富含虾青素合 成前体包括番茄红素、β-胡萝卜素、玉米黄素。在步骤Sl中，富含虾青素合成前体的农副 产品包括番茄、胡萝卜、玉米粉、黄姜、南瓜中的一种或多种。制备添加液时番茄、胡萝卜等 物质根据需要添加，优选方式下，固态原料与水的配比取为1 0. 5-2 ；但需保证最终添加 液的浓度不易过稀，以免影响后续流加效果。此外，在步骤S2中，液体发酵培养基包括葡萄糖1_4%，硫酸铵0.3-0.6%，磷 酸二氢钾 0. 1-0. 2%, MgSO4 · 7Η20 0. 05-0. 1%，酵母浸粉 0. 1-0. 3%, CaCl2O. 01-0. 05%。 最优的液体发酵培养基包括葡萄糖3%、硫酸铵0. 5%、磷酸二氢钾0. 1%、MgSO4 · 7Η20 0.05%、酵母浸粉0. 1%、CaCl2 0.01%。根据需要也可采用其他培养基的成分。比如说， 葡萄糖3.6%，牛肉膏0.5%，磷酸二氢钾0. 1%，MgSO4 · 7Η20 0. 05 %，酵母浸粉0. 1 %， CaCl2O. 01%。此外，步骤S2之前还包括菌种活化的步骤将斜面保藏的红发夫酵母菌菌种在 YM斜面培养基上于20-26°C进行活化培养，而后在YM培养基中于20-26°C液体通风培养， 获得YM种子液。而在步骤S2中，指数期前的培养，最优方式下应在液体发酵培养基中以 6% -12%接入YM种子液，培养12-48小时，到达指数期。其中，6% -12%为占发酵液的体 积比。而YM培养基或YM斜面培养基的成分包括葡萄糖1 %，蛋白胨0. 5%，麦芽汁0. 3%， 酵母膏0.3%。本专利技术通过在发酵的指数期添加少量的虾青素合成促进剂，在避免了这些物质过 早加入对酵母细胞生长的抑制作用的同时，大幅提高了虾青素的产量，比对照组分别提高 了 20-95%。从中提取的虾青素可用于高档水产业和养殖业等的饲料添加剂。本专利技术采用 廉价原料，操作简单，具有很高的推广应用价值。具体实施例方式如图1所示，本专利技术采用的技术方案提供红法夫酵母代谢过程的一些中间产物 或者富含虾青素合成的前体的物质，在指数期间歇补料到发酵培养基中，得到虾青素含量 高的红法夫酵母。实践证明在发酵进入了指数期后，添加一些廉价的物质，不仅提高了虾 青素的产量，同时还降低了成本。具体实施工艺如下一、原料的选取和处理选择含有虾青素合成前体的一些农副产品，其中虾青素合成前体有番茄红素、 β-胡萝卜素等。根据原料的特征，将原料采用榨汁或粉碎的方式获得，配成液体后121°C， 灭菌20-30分钟。二、菌种的活化将斜面保藏的菌种在YM斜面培养基上于20_26°C进行活化培养，在YM培养基中于 20-26 °C液体通风培养培养。三、液体培养液体发酵培养基包括葡萄糖1_4%，硫酸铵0. 3-0. 6%，磷酸二氢钾0. 1-0. 2%, MgSO4 · 7H20 0.05-。0. 1%，酵母浸粉 0. 1-0. 3%，CaCl2 0. 01-0. 05% 在液体发酵培养基中，以6%-12%接入YM种子液，培养12-48小时，到达指数期。四、富含前体物质的添加液的流加在菌体到达指数期后，每隔3-12小时，流加0. 5-5%的添加液1_4次，直至对数期 结束，停止流加后，继续培养12-48小时。其中，0. 5% -5%是指占液体发酵培养基的百分 比。五、虾青素的提取测定酵母细胞中的虾青素含量，然后按常规方法提取虾青素。实施例1.A、原料的选取选择含有虾青素合成前体的新鲜成熟的番茄清洗、切块、榨汁、过 滤。滤液121°C灭菌20分钟，于4°C保藏备用。B、菌种的活化将斜面保藏的菌种在YM斜面培养基上于23°C进行活化培养，在YM 培养基中于23°C液体通风培养培养。C、液体培养将YM种子液以8%的接种量在液体培养基中，于23°C下培养36小 时。D、富含前体的添加液的流加发酵36小时后，每隔12小时添加的番茄汁，连 续添加两次后，停止流加，继续培养36小时。E、虾青素的提取测定红法夫酵母中的虾青素含量。所得青素含量比对照组提高了 91%。实施例2.取胡萝卜按例1中A、B步骤实施。C、液体培养将YM种子液以10%的接种量在液体培养基中，于22°C下培养24小时。D、富含前体的添加液的流加发酵24小时后，每个6小时添加0.5%的胡萝卜汁， 连续添加三次后，停止流加，继续培养24小时。E、虾青素的提取测定红法夫酵母中的虾青素含量。所得青素含量比对照组提高了 27%。实施例3.A、取玉米粉进行糊化，然后121°C灭菌20分钟，于4°C保藏备用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用指数间歇补料方式生物合成虾青素的方法，其特征在于，包括如下步骤：Ｓ１、取富含虾青素合成前体的农副产品，以榨汁或粉碎方法制备添加液；并在１１５－１２１℃下灭菌；Ｓ２、取红发夫酵母菌在液体发酵培养基中培养，在指数期后，以每隔３－１２小时流加０．５－５％的所述添加液，１－４次流加后，继续培养１２－４８小时；Ｓ３、在Ｓ２后的产物中提取虾青素。

【技术特征摘要】
一种利用指数间歇补料方式生物合成虾青素的方法，其特征在于，包括如下步骤S1、取富含虾青素合成前体的农副产品，以榨汁或粉碎方法制备添加液；并在115 121℃下灭菌；S2、取红发夫酵母菌在液体发酵培养基中培养，在指数期后，以每隔3 12小时流加0.5 5％的所述添加液，1 4次流加后，继续培养12 48小时；S3、在S2后的产物中提取虾青素。2.根据权利要求1所述利用指数间歇补料方式生物合成虾青素的方法，其特征在于， 步骤Sl中富含虾青素合成前体的农副产品包括番茄、胡萝卜、玉米粉、黄姜、南瓜中的一种 或多种。3.根据权利要求1或2所述利用指数间歇补料方式生物合成虾青素的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述液体发酵培养基包括葡萄糖3 %、硫酸铵0. 5 %、磷酸二氢钾 0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王际辉，侯娟，叶淑红，王晗，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]