[发明专利]一种利用菊芋为原料发酵生产虾青素的方法与应用

说明书

本发明公开了一种利用菊芋为原料发酵生产虾青素的方法与应用。本发明通过将菊芋的块茎和茎叶干燥、粉碎、过筛，得到菊芋粉；将水和菊芋粉混合均匀，于80～90℃下浸提后离心，得到菊芋提取液；将菊芋粉或菊芋提取液作为培养基碳源，加入氮源配制成发酵培养基；将红发夫酵母种子液接入灭菌后的发酵培养基，进行发酵，收集菌体，对菌体进行干燥、破壁、提取、浓缩，得到虾青素。该方法的发酵培养基主要成分为菊芋，成本低，且得到的虾青素产量高。

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，特别涉及一种利用菊芋为原料发酵生产虾青素的方法与应用。

背景技术

虾青素是一种红色的酮式类胡萝卜素，是甲壳类动物鲑鱼和各种鸟类的主要色素，分子结构中含有非常长的共轭双键和α-羟基酮，由于此种特殊结构能够向自由基供应电子，从而使其极易和自由基反应，清除自由基，具有极强的生物抗氧化性，在食品，医药，化妆品及水产业等方面有着广阔的应用前景。目前，生产利用酵母发酵生产虾青素的常用底物是碳水化合物，最主要的是葡萄糖，另外还有木糖、果糖、蔗糖等，而使用葡萄糖又存在价格较高且与人争粮、与粮争地等问题，使虾青素的生产无法达到工业化的要求，因此寻找一种廉价的可再生的原料来发酵生产虾青素，降低生产成本，已成为目前函待解决的问题。

菊芋粉，又名菊糖，由呋喃构型的D-果糖经β-(2，1)糖苷键脱水聚合而成的链状果聚糖混合物，其还原端接一个葡萄糖基，聚合度一般在2～60。在自然界中大约有36000种植物含有丰富的菊芋粉，其中菊芋作为一种富含菊糖的可再生资源，广泛分布于在我国各地。菊糖是大分子糖类，可以通过菊芋粉酶或者酸水解成小分子的低聚果糖、蔗糖、果糖和葡萄糖，供微生物利用来生产高附加值产物。自然界中也存在一些生物能够直接转化菊糖来得到产物。蔗糖、葡萄糖和果糖是生产虾青素的优质碳源，因此直接以价廉的富含果糖聚合物的菊芋为原料，在降低原料成本上具有非常大的优势。另外菊芋中还含有一定数量的蛋白质、脂肪、维生素、淀粉、尼克酸、粗纤维、硒、铁、钙等各种营养成分，这些成分的存在很可能对发酵生产虾青素起到促进作用。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用菊芋为原料发酵生产虾青素的方法。

本发明的另一目的在于提供所述利用菊芋为原料发酵生产虾青素的方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种利用菊芋为原料发酵生产虾青素的方法，包括如下步骤：

(1)原料准备：将菊芋的块茎和茎叶干燥、粉碎、过筛，得到菊芋粉；

(2)菊芋提取液的提取：将水和菊芋粉混合均匀，于80～90℃下浸提，得到菊芋浆；将菊芋浆离心，得到菊芋提取液；

(3)发酵培养基的制备：将步骤(1)得到的菊芋粉或步骤(2)得到的菊芋提取液作为培养基碳源，加入氮源配制成发酵培养基，灭菌；

(4)种子液的制备及发酵：将红发夫酵母种子液接入步骤(3)得到的灭菌发酵培养基，进行发酵；

(5)虾青素的提取：收集菌体，对菌体进行干燥、破壁、提取、浓缩，得到虾青素。

步骤(1)中所述的筛为40～200目筛。

步骤(2)中所述的水的体积用量(mL)优选为相当于所述菊芋粉质量(g)的10～20倍。

所述的水为去离子水。

步骤(2)中所述的浸提的温度优选为85℃。

步骤(2)中所述的浸提的时间优选为至少1小时，更优选为90～120min，最优选为110min。

步骤(2)中所述的离心的条件优选为30℃、4000rpm离心10分钟。

步骤(3)中所述的氮源为有机氮源和无机氮源中的一种或两种。