[发明专利]一种固态发酵制备β-胡萝卜素的方法

说明书

本发明涉及生物工程领域，具体涉及利用三孢布拉氏霉菌固态发酵β‑胡萝卜素的方法。其特征是用固体发酵培养基代替传统工艺中的液体发酵培养基，培养发酵后，获得的含菌丝体固体发酵物可以直接减压干燥，用于提取其中的β‑胡萝卜素。相比于液体发酵，减少了过滤或离心获得菌丝体的工序，大幅度减少了工艺中所用的水量和废水的排放，有利于保护我国有限的淡水资源，尤其适宜于在我国北方缺水地区推广和应用。

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体涉及利用三孢布拉氏霉菌固态发酵β-胡萝卜素的方法。

背景技术

β-胡萝卜素分子式为C40H55，一种有效的生理抗氧化剂，具有抗衰老防治心血管疾病、抗肿瘤、增强机体特异性和非特异性免疫功能、调节炎症反应防辐射增加细胞与细胞间的缝间连接交流等功效，并且其作为维生素原可防止由于维生素A缺乏而引起夜盲症，可以促进上皮细胞的正常成熟，同时也是理想的食品着色剂和营养增补剂。

目前，生产β-胡萝卜素的方法主要有三种，即化学合成法，天然物提取法及微生物发酵法。其中微生物发酵法具有生产稳定，受季节、气候、时间和地域因素影响小，生产周期较短，质量控制相对比较容易等优势，日益为研究人员和生产企业所关注。目前，国内外已经对分离得到的产β-胡萝卜素微生物进行了系统的比较和研究，并通过诱变筛选和发酵研究，发现了一些有应用价值的微生物菌株，其中，三孢布拉氏霉菌由于生产及所获β-胡萝卜素应用安全，生物量大，β-胡萝卜素产量高等优势，成为生物发酵法制备天然β-胡萝卜素的主要工业应用菌株(CN 103484520A)。

通过文献检索发现，当前国内外对三孢布拉氏霉菌产β-胡萝卜素的发酵的研究集中于液体发酵方式，又名深层发酵或通气搅拌发酵方式，其特点是使用液体培养基，在摇床上振摇培养，或置于发酵罐中，搅拌下通入无菌空气，使菌丝在液体培养基中生长并产生β-胡萝卜素。由于β-胡萝卜素几乎不溶于水，因此在发酵过程中β-胡萝卜素是沉积在菌丝体内的，需要收集菌丝体，然后从中提取β-胡萝卜素。在传统β-胡萝卜素液体发酵的工艺中，要提高产量需要从两个方面着手：1)提高发酵液中菌丝体的含量(生物量)；2)提高菌丝体中β-胡萝卜素的含量；但是不管哪一方法，都需要对发酵产物进行过滤或离心处理，收集菌体，烘干后再进行提取，过滤或离心后得到的大量含水液体则作为废液被遗弃。

CN 103484520A公开了一种采用发酵促进剂强化胡萝卜素发酵工艺，将发酵培养基置于230rpm的摇床上发酵培养，通过添加促进剂如水杨酸等提高发酵水平，产量可达2.25克/升以上。

CN102787158A公开了一种发酵法生产β-胡萝卜素的方法，将三孢布拉氏霉菌孢子悬浮液接种于发酵罐中发酵制备菌丝体，发酵液用有机碱调节至碱性，过滤后得到湿菌体，用疏水性有机溶剂处理菌丝体，然后用酯类有机溶剂萃取菌丝体中的β-胡萝卜素。

CN102757995A公开了一种利用三孢三孢布拉氏霉菌发酵制备β-胡萝卜素的方法，使用含麸皮浸出液、麦芽糖、硫酸镁等的液体培养基发酵，可获得β-胡萝卜素含量较高的菌丝体，菌丝体干重可达21.5g/L～32.5g/L，干菌丝体中β-胡萝卜素含量可达2.6％～4.8％(w/w)

公开号CN1331343A公开了一种方法：将丝状真菌的正、负菌株接种在搅拌发酵罐中，使用上、中层为宽叶推进式，下层为涡轮式的组合式搅拌桨叶，可提高发酵液的传质性能和气液接触效率，更适合菌丝体生长。

CN1193048A公开了一种方法：通过在气升式发酵罐中培养三孢布拉霉菌的正、负菌株，发酵生产β-胡萝卜素，产量可达1.5g/L。

上述专利中所用的方法均使用液体发酵培养基，需要消耗较多的水资源，且会产生大量的发酵废液。

发明内容