[发明专利]以三孢布拉氏霉菌菌丝体为原料制备β‑胡萝卜素的方法

说明书

技术领域

本发明属于食品、医药及生化工程领域。更具体涉及一种从三孢布拉氏霉菌菌丝体中提取纯化β-胡萝卜素的方法。

背景技术

类胡萝卜素是一类天然色素的总称，普遍存在于高等植物、藻类及真菌中。尽管，目前已经分离出600多种天然的类胡萝卜素，但是实现工业化生产并广泛应用于食品，药品、饲料等领域的类胡萝卜素产品主要有十种，包括β-胡萝卜素，叶黄素(叶黄素酯)、虾青素、番茄红素、玉米黄质、辣椒红素、胭脂树红、角黄素、β-胡萝卜素醛及其酯。

β-胡萝卜素作为维生素A的前体已经被联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会认定为A类全营养食品强化剂。目前世界上已有52个国家和地区批准可以使用β-胡萝卜素为产品。β-胡萝卜素具有非常强的抗氧化能力，在保健品、医药、化妆品、食品添加剂等方面具有广阔的应用前景。

天然β-胡萝卜素主要来源于植物，但植物中β-胡萝卜素的含量非常的低，难以满足日益增长的市场需求。微生物具有生长繁殖快、营养需求少、β-胡萝卜素含量高等优点，因此，利用微生物发酵生产β-胡萝卜素是一种理想的方法。而三孢布拉氏霉菌是目前研究最广泛的生产β-胡萝卜素的重要菌株。

目前，从三孢布拉氏霉菌中提取纯化β-胡萝卜素的主要工艺一般包括：菌丝体干燥、细胞破碎、有机溶剂萃取及浓缩等步骤。粗提物一般通过结晶工艺和进一步的分离纯化得到高纯度的β-胡萝卜素晶体产品。

专利WO2011/145113A2将酸化醇预处理后的菌丝体采用溶剂萃取，萃取液经过一定程度的浓缩后低温结晶，晶体过滤后干燥，母液进一步浓缩，该方法得到的β-胡萝卜素晶体产品含量高达99％以上，但破壁效率较低，产品收率低，并且溶剂用量大。

专利CN200910135676.0公开了一种以三孢布拉氏霉菌菌丝体为原料的β-胡萝卜素提取工艺，该方法首先采用真空干燥对菌丝体进行脱水处理，然后采用二氯甲烷进行提取，整个过程仅采用二氯甲烷一种溶剂。但真空干燥能耗较大，且干燥过程中容易造成β-胡萝卜素的降解，加之二氯甲烷有剧毒，溶剂残留不易脱除，必然导致产品不符合国标GB/T 28310—2012中对该产品溶剂残留的要求，有较大的食品安全风险。

专利WO2002/0025548A1、CN1472183A、CN101417917A公布了一种从菌丝体中制备含量大于90％的β-胡萝卜素晶体的方法。该方法采用溶剂萃取，萃取液经过水洗后，浓缩结晶获得粗晶体，在经过多次不同溶剂的洗涤得到高含量的晶体。但该方法工艺繁琐，提取过程损失大，收率仅有30～40％。

专利CN1472183A、CN101417917A、CN101870668A等采用低温结晶的方法，虽然得到的β-胡萝卜素晶体纯度可以达到95％以上，但过程中均采用多种溶剂，过程收率也较低。

添加反溶剂促结晶的方法是菌丝体中类胡萝卜素提取常用的一种方法。专利WO01/12832A1(CN1370241A)、WO03/056028A1(CN1617934A)US2005106657A1、AU2011253728A1、US2004067550A1将干燥菌丝体破壁后进行溶剂萃取，萃取液经过浓缩后添加反溶剂结晶，最终获得95％以上含量的类胡萝卜素晶体。但添加反溶剂促结晶的工艺复杂，形成的大量混合溶剂不利于溶剂回收再利用，收率也较低。

以三孢布拉氏霉菌菌丝体做原料制备高纯度β-胡萝卜素晶体的过程目前主要存在工艺复杂、溶剂用量大、收率低、晶体纯度和质量难以保证、形成溶剂交叉使溶剂回收困难等问题，无论从效率还是成本方面均不利于工业化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种高效低成本的、适用于工业化生产的以三孢布拉氏霉菌菌丝体为原料制备β-胡萝卜素晶体的方法。

本发明的以三孢布拉氏霉菌菌丝体为原料制备β-胡萝卜素的方法包括提取和重结晶工艺段，其中所述的重结晶工艺段采用两步重结晶法，包括下述步骤：

B1.将总提取液浓缩至β-胡萝卜素浓度为5500～6500mg/L，于-5～10℃保温静置，然后过滤；

B2.将步骤B1所得滤液浓缩至β-胡萝卜素浓度为5500～6500mg/L，在0～15℃保温静置，然后过滤。

上述方法的重结晶工艺段中，两次结晶的母液浓度及结晶温度选择是重要的发明点。母液浓度严格不超过6500mg/L，并且为了保证产品的纯度，需设定第二次结晶的温度在一次结晶温度的基础上略有升高。