[发明专利]一种通过发酵乳杆菌生产虾青素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物制备技术领域，具体地涉及一种通过发酵乳杆菌生产虾青素的方法。

背景技术

虾青素（3,3’-二羟基-4,4’-二酮基－ββ’-胡萝卜素）是一种非维生素A源的酮式类胡萝卜素。拥有艳丽的红色及极强的色素沉积能力，最初在欧美一些发达国家是作为色素被用做水产业的饵料添加剂。虾青素具有很强的抗氧化性，动物实验表明它有抑制肿瘤发生，增强免疫功能等多方面的生理作用，作为功能性色素在水产业，医药，食品，化妆品等行此有着广阔的应用前景。

目前市场上虾青素大部分通过化学合成，也有少量天然虾青素。化学合成虾青素主要用途是作为鱼类饲料添加剂，其工业化生产由瑞士罗氏公司，即现在的帝斯曼公司控制，商品名为加丽素粉红（Carophyllpink），虾青素含量为5-10%，目前为止美国食品卫生管理局(FDA)不准任何化学合成新产品进入保健食品市场。

天然虾青素存在于动植物及微生物中，尽管提取来源广泛，但含量极低。如在虾、蟹的废壳中的含量只有约80ug/g，法夫酵母(Phaffia thodozyma)中含量一般在1500～5000ug/g之间，在淡水单细胞绿藻一雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)中，虾青素的含量可达10000～40000ug/g，曾经被认为是自然界中天然虾青素含量最高的生物。天然虾青素的工业化生产，目前也主要是采用法夫酵母发酵和雨生红球藻的大规模养殖来进行的，例如美国红星公司(3000～4000g/t干酵母)及Igene Biotechnology Inc、日本富士化学、美国Cyanotech公司、以色列Algatech公司等，由于生产成本及技术难度高，天然虾青素的产量有限，国际市场上的价格很高，这也一定程度上制约了天然虾青素的应用。

能够产生虾青素的微生物菌株并不多。除雨生红球藻和红发夫酵母生产虾青素外，一些文献也已报道其他微生物菌株。但有些菌生长较慢且虾青素含量低，无工业应用前景。微生物细胞内虾青素的生物合成基本上由它们的遗传特性所控制，通过诱变育种技术，改变微生物的遗传特征，可得到高产虾青素的微生物菌株，Girard等对红发夫酵母(Phaffia thodozyma)进行诱变处理，发现从无色到红色的诱变突变菌株。分析突变菌株的虾青素合成中间产物，可以发现，番茄红素环化形成β-胡萝卜素这一步骤不会受到诱变处理的影响，但诱变处理能影响到其他的步骤，即诱变处理主要影响β一胡萝卜素合成之前的步骤。同时，微生物胞内虾青素的积累也受各种环境因子的影响，会随发酵培养基的改变而改变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中发酵菌株生产虾青素受菌株资源限制的缺陷，提供一种通过发酵乳杆菌生产虾青素的方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种生产虾青素的方法，将乳杆菌种子液接种在含有α-蒎烯及维生素B₁₂产虾青素的培养基中，发酵得菌体，菌体破碎后经萃取即得虾青素。只要在产虾青素的培养基中加入α-蒎烯及维生素B₁₂就可以诱导原来不产虾青素的乳杆菌大量生产虾青素。α-蒎烯及维生素B₁₂具体在产虾青素的培养基中的加入量可以根据乳杆菌的种类和代谢需要就行优化得到。

    优选地，所述α-蒎烯在产虾青素的培养基中的加入量为100～500 μL/L，维生素B₁₂在产虾青素的培养基中的加入量为0.1～5μg/L。

    更优选地，所述α-蒎烯在产虾青素的培养基中的加入量为350 μL/L，维生素B₁₂在产虾青素的培养基中的加入量为0.9μg/L。

    现有技术中，乳杆菌在普通的发酵培养基中是不能代谢生产虾青素，本发明通过在发酵培养基中加入α-蒎烯及维生素B₁₂，就可以有效地诱导乳杆菌大量生产虾青素。

乳杆菌产虾青素除了受α-蒎烯及维生素B₁₂的绝对诱导之外，各种环境因子也会稍微影晌乳杆菌产虾青素的产量，但是不会决定乳杆菌产不产虾青素。例如乳杆菌产虾青素的产量会受培养基碳源、氮源种类、发酵温度、pH和溶氧等因素的影响。