CN100387726C - 一种β-胡萝卜素的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种β-胡萝卜素的制备方法。生产菌种为水生黄杆菌(Flavobacterium aquatile)；生产方法采用液体深层发酵技术；培养基为常用的碳源、氮源，再添加一些无机盐等营养成份；培养温度为23-34℃，pH5-9，培养时间为2～6天；培养液经离心得菌体，菌体用丙酮等有机溶剂提取，真空浓缩除去有机溶剂或进一步进行硅胶柱层析等分离后，即可配制成不同含量、不同用途的β-胡萝卜素产品。本方法具有适用性广、易于规模化、生产成本低等优点。

Description

一种β-胡萝卜素的生产方法

技术领域：

本发明属于微生物发酵工程技术领域，涉及β-胡萝卜素的一种生产方法。

背景技术：

九十年代以来，天然β-胡萝卜素的医疗保健和营养保健价值引起了人们的极大关注，科学家们发现：

(1)天然β-胡萝卜素是比SOD和维生素E更为有效的生理性抗氧化剂和自由基清除猝灭剂，是人类用于防老抗衰、防癌抗癌的好武器和预防心血管疾病的良好手段。

(2)是人体维生素A的唯一来源，且能较多地贮存于肝脏，而不引起过量维生素A产生的毒害，被称为无毒维生素A，是用于治疗由于维生素A缺乏引起的各种疾病的良好药物。

(3)具有很强的抗辐射作用，能明显减轻或很快消除放疗引起的恶心、呕吐、腹泻、乏力等负作用，被推荐为放射疗法治疗癌症的首选辅助药物。

(4)能有效增强免疫机能，促进生长发育，是增强体质和焕发青春活力不可多得的保护性营养素。

(5)是良好的饲料添加剂，能促进畜禽生长，并明显提高家畜产仔率和家禽的产蛋率。

近年来天然β-胡萝卜素在欧美、日本等发达国家已作为药品、食品、化妆品及饲料等的直接成份开始广泛应用，年消费量增加率在20％以上。但至今天然β-胡萝卜素还是靠养殖杜氏盐藻，然后提取而得。盐藻的养殖既依赖于高气温、长日照和少雨气候，也依赖于大面积高盐的生产滩涂，难以规模生产(每天每平方米仅产10mg，且全球只有极少数地区适于生产)。有人估计全球天然β-胡萝卜素市场容量达1000多吨，但目前全世界大约十多家公司通过养殖盐藻生产天然β-胡萝卜素，年生产能力仅30～40吨，市场供不应求，售价高达每公斤2万余元。为了改变这种制约于天气和滩涂的生产方法，并受利用微生物发酵法生产维生素C取得巨大成功的启发，国内外许多学者都在着手探索利用微生物发酵法解决天然β-胡萝卜素的规模化生产问题，但均难于筛选到合适的生产菌种。俄罗斯利用三孢布拉霉生产β-胡萝卜素，但其主要缺陷是该菌系藻型菌，不太适于深层发酵，因而规模化生产也比较困难。

发明内容：

本发明目的是要提供一种β-胡萝卜素的产生菌，能适于现代深层发酵，产素能力强，生产成本低，可有效解决天然β-胡萝卜素的规模化生产问题。

为实现上述目的，本发明筛选到β-胡萝卜素产生菌为水生黄杆菌(Flavobacteriumaquatile)HZ0158菌株，由该菌种进行液体深层发酵生产β-胡萝卜素。

其生产方法具体说明如下：

1.菌株鉴定：

HZ0518菌株细胞直杆状、端圆，0.5-0.6×1.0-2.9微米；不形成芽孢、不运动、好氧，革兰氏染色为阴性，产橙黄色素；菌落呈半透明或不透明，光滑、闪光、全缘：接触酶阳性，利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖，不利用阿拉伯糖、棉子糖、鼠李糖、纤维二糖；产酸但不产气，石蕊牛奶生长慢，且有胨化作用，不还原硝酸盐，不水解淀粉和明胶；生长pH范围6.8-8.0，最适7.0，生长温度25-32℃，最适28℃；DNA中核苷酸碱基比例(G+C克分子％)为34％。

根据细胞形态、生理生化特性、分子生物学特性及菌株同源性对比，菌株HZ0518属水生黄杆菌Flavobacterium aquatile。

2.制备工艺：

(1)生产菌种：

本发明所用的微生物菌种为水生黄杆菌(Flavobacterium aquatile)HZ0158菌株，保藏号CGMCC NO.1321，保藏日期2005年3月2日。

(2)培养基：

培养基中的营养源采用常用的碳源和氮源。其中碳源可为淀粉、葡萄糖、蔗糖、饴糖等；氮源可为蛋白胨、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆、氯化铵等。在此基础上再添加一些其它营养成份，如食盐、磷酸盐、钾盐、钙盐、镁盐等。

(3)培养方法：

通过液体深层发酵方法培养，培养温度为23-34℃，PH5-9，培养时间为2～6天。

(4)产品后处理：

培养液经离心得菌体，菌体用丙酮等有机溶剂提取，真空浓缩除去有机溶剂或进一步进行硅胶柱层析等分离后，即可配制成所需含量、所需用途的β-胡萝卜素产品。

发明的突出优点：

1.适用性广：

盐藻养殖法生产天然β-胡萝卜素既依赖于高气温、长日照和少雨气候，也依赖于大面积高盐的生产滩涂，全球只有极少数地区适于生产。本方法利用微生物发酵技术，其生产不受环境条件限制可在各地区进行。

2.易于规模化：

俄罗斯利用三孢布拉霉生产β-胡萝卜素，但其主要缺陷是该菌系藻型菌，不太适于深层发酵，因而生产上规模比较困难。我们利用水生黄杆菌HZ0158菌株生产β-胡萝卜素，该菌系细菌类微生物，适于深层发酵，产素能力提高也比较容易，因此可有效解决天然β-胡萝卜的规模化生产问题。

3.成本低：

发酵培养基主要成分均为普通农副产品，发酵周期也比较短，因而生产成本比较低。

4.品质优良：

菌株HZ0158的代谢产物HZ0158-A，分离纯化后，以β-胡萝卜素标准品(美国Merck公司生产)作对照，经高效液相色谱和高效簿层色谱鉴定与β-胡萝卜素同质。

附图说明：

附图为β-胡萝卜素生产工艺流程示意图。

具体实施方式：

对本发明的生产工艺说明实施例

实施例一：0.5％β-胡萝卜素饲料添加剂生产

在70L发酵罐中，按黄豆饼粉2.0％、番薯淀粉1.0％、葡萄糖1.0％、玉米浆0.5％、氯化铵0.3％、氯化钠0.5％、硫酸镁0.05％、碳酸钙0.5％配成50L培养基。按常规方法灭菌后冷却至35℃，接种1个茄子瓶的β-胡萝卜素生产菌种，经27±1℃通气培养124小时。发酵液经离心，收集菌体，菌体用等体积丙酮提取三次，真空浓缩除去有机溶剂后加番薯淀粉吸附，配制成β-胡萝卜素含量0.5％制剂，即为0.5％β-胡萝卜素饲料添加剂产品。

实施例二：96％β-胡萝卜素食品添加剂生产

在70L发酵罐中，按黄豆饼粉1.5％、蛋白胨0.2％、番薯淀粉1.0％、葡萄糖0.5％、饴糖1.0％、氯化钠0.5％、硫酸镁0.05％、碳酸钙0.5％配成45L培养基。按常规方法灭菌后冷却至35℃，接种1个茄子瓶的β-胡萝卜素生产菌种，经27±1℃通气培养60小时。发酵液经离心，收集菌体，菌体用等体积丙酮提取三次，真空浓缩后上硅胶柱层析分离，洗脱剂为正己烷。合并富含β-胡萝卜素单一组份的洗脱液，真空浓缩至干，即为96％β-胡萝卜素食品添加剂产品。

Claims (2)

1.一种β-胡萝卜素的生产方法，其特征是生产菌种采用水生黄杆菌(Flavobacteriumaquatile)，其保藏号为CGMCCNO.1321，由该菌种通过液体深层发酵生产β-胡萝卜素。

2.按权利要求1所述β-胡萝卜素的生产方法，其生产工艺特征如下：

(1)培养基：

培养基中的营养源采用常用的碳源和氮源，其中碳源为淀粉、葡萄糖、蔗糖或饴糖；氮源为蛋白胨、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆或氯化铵；

(2)培养条件：

培养温度为23-34℃，培养PH值为5-9，培养时间为2～6天；

(3)产品后处理：

培养液经离心得菌体，菌体用有机溶剂提取，真空浓缩除去有机溶剂或进一步分离纯化后，即配制成所需含量、所需用途的β-胡萝卜素产品。

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