CN104846049A - 一种提高类胡萝卜素发酵产率的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种提高类胡萝卜素发酵产率的方法，通过以下步骤实现，以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为2％-10％将所述胶红酵母接种至培养基中，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，所述亚铁离子溶剂的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度在0.05-0.5mmol/L之间，发酵温度维持在27-33℃，发酵32-40小时后，将温度降至20-25℃继续发酵，发酵24-46小时。本发明通过加入亚铁离子大大增强β-胡萝卜素的转化为高抗氧类胡萝卜素的能力，弥补以β-胡萝卜素双氧歧化酶和β-胡萝卜素加氢酶的量不足，达到将β-胡萝卜素转化为高抗氧类胡萝卜素，通过该方法，发酵产率提高30-34％。
Description
技术领域
本发明涉及高抗氧化类胡萝卜素制备技术领域，具体地说，是涉及一种提高类胡萝卜素发酵产率的方法。
背景技术
类胡萝卜和胡萝卜素一种在食品及保健食品，饲料，化妆品等中广泛使用的抗氧化剂及着色剂，提高人、动物。其中的虾青素，是迄今为止人类在自然界发现的最强的抗氧化剂，具有抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病作用，广泛应用于保健食品、高档化妆品、药品以及饲料行业。目前主要利用雨生红球藻获取天然虾青素是主要的生产方法，但是该方法生产周期长，而红酵母法则因壁厚难提取且顺式(3R-3R’)含量太高，功能性差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高类胡萝卜素发酵产率的方法，通过以下步骤实现，以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为2％-10％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖12-130g/L、酵母粉2-22g/L、盐3-12g/L，该培养基的pH在5.5-7.5之间，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，所述亚铁离子溶剂的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度在0.05-0.5mmol/L之间，发酵温度维持在27-33℃，发酵32-40小时后，摇床速度140-200r/min，将温度降至20-25℃继续发酵，发酵24-46小时，摇床速度80-140r/min。
优选地，所述胶红酵母菌的保藏号为CGMCC No.10123。
优选地，所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁、氯化亚铁或硫酸亚铁铵中的一种。
本发明所用胶红酵母菌(Rhodotorula mucilaginosa)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，邮编：100101，保藏日期：2014年12月01日，保藏编号：CGMCCNo.10123。
与现有技术相比，本发明所述的提高类胡萝卜素发酵产率的方法，达到了如下效果：
(1)本发明的提高高抗氧化类胡萝卜素发酵产率的方法，通过加入亚铁离子大大增强β-胡萝卜素的转化为高抗氧类胡萝卜素的能力，弥补以β-胡萝卜素双氧歧化酶和β-胡萝卜素加氢酶的量不足，达到将β-胡萝卜素转化为高抗氧类胡萝卜素，通过该方法，发酵产率提高30-34％，由含量1.2g/100g提高到1.9-2.1g/100g(干重)。尤其在添加了硫酸亚铁铵后，含有的铁离子为二价离子，因为有铵离子的存在不容易被氧化成三价铁，二价铁更容易被细菌吸收。硫酸亚铁铵和硫酸铜铵被菌体完全利用后，不会对产品质量造成影响。同时因为菌体中含有高抗氧内力的类胡萝卜素硫酸亚铁，氯化亚铁中的二价铁也能发挥应有的作用。
(2)本发明的提高高抗氧化类胡萝卜素发酵产率的方法(结合图1和图2)，生产的类胡萝卜素其抗氧化能力是β-胡萝卜素的120倍，而虾青素是β-胡萝卜素的100倍，生产的类胡萝卜素其抗氧化能力强于虾青素约20％。该生产方法具有发酵周期短，占地面积小，生产成本低，色素含量高，产量高等优点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1和图2为高抗氧化类胡萝卜素的自由基消除率表示抗氧化能力；
图3为本发明提高类胡萝卜素发酵产率的方法流程图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为5％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖12g/L、酵母粉2g/L、盐3g/L，该培养基的pH5.5，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在27℃，发酵32小时后，摇床速度140r/min，将温度降至20℃继续发酵，发酵24小时，摇床速度80r/min。
所述胶红酵母菌的保藏号为CGMCC No.10123。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.05mmol/L。
实施例2：
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为7％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖130g/L、酵母粉22g/L、盐12g/L，该培养基的pH7.5，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在29℃，发酵40小时后，摇床速度200r/min，将温度降至25℃继续发酵，发酵38小时，摇床速度140r/min。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.5mmol/L。
实施例3：
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为5％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖71g/L、酵母粉11g/L、盐7.5g/L，该培养基的pH6.5，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵36小时后，摇床速度170r/min，将温度降至22℃继续发酵，发酵35小时，摇床速度110r/min。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.275mmol/L。
实施例4：
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为5％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖120g/L、酵母粉20g/L、盐9g/L，该培养基的pH6.8，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵38小时后，摇床速度160r/min，将温度降至25℃继续发酵，发酵42小时，摇床速度100r/min。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.4mmol/L。
实施例5：
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为5％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖100g/L、酵母粉10g/L、盐5g/L，该培养基的pH6.8，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵36小时后，摇床速度160r/min，将温度降至25℃继续发酵，发酵36小时，摇床速度120r/min。
所述亚铁离子溶剂为氯化亚铁，氯化亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.05mmol/L。
实施例6：
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为10％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖130g/L、酵母粉30g/L、盐9g/L，该培养基的pH7.0，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在31℃，发酵40小时后，摇床速度180r/min，将温度降至24℃继续发酵，发酵40小时，摇床速度80r/min。
所述亚铁离子溶剂为氯化亚铁，氯化亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.5mmol/L。
实施例7
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为3％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖125g/L、酵母粉20g/L、盐10g/L，该培养基的pH6.9，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵36小时后，摇床速度160r/min，将温度降至24℃继续发酵，发酵42小时，摇床速度100r/min。
所述亚铁离子溶剂为氯化亚铁，氯化亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.275mmol/L。
实施例8
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为5％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖120g/L、酵母粉20g/L、盐9g/L，该培养基的pH6.8，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵38小时后，摇床速度150r/min，将温度降至20℃继续发酵，发酵45小时，摇床速度80r/min。
所述亚铁离子溶剂为氯化亚铁，氯化亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.4mmol/L。
实施例9
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为10％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖100g/L、酵母粉10g/L、盐5g/L，该培养基的pH6.5，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在28℃，发酵32小时后，摇床速度180r/min，将温度降至22℃继续发酵，发酵42小时，摇床速度80r/min。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁铵，硫酸亚铁铵的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.05mmol/L。
实施例10
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为10％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖130g/L、酵母粉30g/L、盐15g/L，该培养基的pH7.2，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在32℃，发酵40小时后，摇床速度180r/min，将温度降至24℃继续发酵，发酵40小时，摇床速度100r/min。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁氨，硫酸亚铁氨的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.5mmol/L。
实施例11
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为3％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖125g/L、酵母粉20g/L、盐10g/L，该培养基的pH6.5，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵36小时后，摇床速度160r/min，将温度降至20℃继续发酵，发酵36小时，摇床速度80r/min。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁氨，硫酸亚铁氨的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.275mmol/L。
实施例12
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为5％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖120g/L、酵母粉20g/L、盐9g/L，该培养基的pH7.0，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵38小时后，摇床速度180r/min，将温度降至22℃继续发酵，发酵34小时，摇床速度100r/min。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁氨，硫酸亚铁氨的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.3mmol/L。
实施例13
以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为7％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖120g/L、酵母粉20g/L、盐9g/L，该培养基的pH6.8，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，发酵温度维持在30℃，发酵38小时后，摇床速度140r/min，将温度降至20℃继续发酵，发酵40小时，摇床速度80r/min。发酵结束时发酵液中透明质酸含量为1.05g/L。
所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度0.4mmol/L。
对比实验：
本实施例中的发酵过程与实施例13发酵过程，但是在培养基中未添加硫酸亚铁铵，本实施例中高抗氧化类胡萝卜素在产品中的干重约1.2％，实施例9中高抗氧化类胡萝卜素在产品中的干重为2％。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种提高类胡萝卜素发酵产率的方法，其特征在于，通过以下步骤实现，以胶红酵母菌作为类胡萝卜素发酵菌种，按照接种量为2％-10％将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖12-130g/L、酵母粉2-22g/L、盐3-12g/L，该培养基的pH在5.5-7.5之间，向所述培养基中添加亚铁离子溶剂，所述亚铁离子溶剂的添加量为相对所述培养基的摩尔浓度在0.05-0.5mmol/L之间，发酵温度维持在27-33℃，发酵32-40小时后，摇床速度140-200r/min，将温度降至20-25℃继续发酵，发酵24-46小时，摇床速度80-140r/min。
2.根据权利要求1所述的提高类胡萝卜素发酵产率的方法，其特征在于，所述胶红酵母菌的保藏号为CGMCC No.10123。
3.根据权利要求1或2所述的提高类胡萝卜素发酵产率的方法，其特征在于，所述亚铁离子溶剂为硫酸亚铁、氯化亚铁或硫酸亚铁铵中的一种。
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