[发明专利]一种发酵培养基及其应用和利用三孢布拉霉菌发酵制备番茄红素的方法

说明书

本发明属于番茄红素生产领域，公开了一种发酵培养基及其应用和利用三孢布拉霉菌发酵制备番茄红素的方法。所述发酵培养基中含有淀粉组分、豆粉组分、鱼粉、植物油、硫酸铜、硫酸镁、磷酸二氢钾、VE和乳化剂，所述淀粉组分为淀粉和/或淀粉水解液，所述豆粉组分为豆粉和/或豆粉水解液，且所述淀粉组分和豆粉组分中的至少一者为其水解液。采用本发明提供的发酵培养基能够提高溶解氧浓度并使其得到合理、高效的利用，从而提高番茄红素的产量。

技术领域

本发明属于番茄红素生产领域，具体涉及一种发酵培养基及其应用和利用三孢布拉霉菌发酵制备番茄红素的方法。

背景技术

类胡萝卜素是自然界中广泛存在的重要色素，是一类以异戊二烯为分子中心，通过末端环化、加氧或键的旋转及异构化等方式衍生出的具有相似结构的化合物。而番茄红素是类胡萝卜素中比较重要的一种。番茄红素为一种脂溶性抗氧化剂，能被许多植物和微生物合成，但不能被动物和人类合成，因最先发现于番茄中又被称为番茄红素，在人体各组织器官中也有较多分布，其分子中含有的不饱和结构使其具有较强的抗氧化活性和清除自由基的能力，能够有效地预防、延缓和治疗某些疾病，尤其是癌症，同时也能提高机体的免疫功能。因此，番茄红素在食品、药品、化妆品和保健品行业中得到了广泛的应用。

目前番茄红素的合成方法主要有三种：化学合成法、天然提取法以及微生物发酵合成法。其中，采用化学合成法制备番茄红素由于副产物较多，食品安全风险大，其市场前景局限性较大；而番茄资源短缺以及番茄中番茄红素含量的不稳定都会严重影响天然提取法的工业化生产；与前两种方法相比，采用微生物发酵合成法生产番茄红素，具有不受季节限制、生产周期短、能够减少生产过程中污染等优点，是实现工业化生产的一条理想途径。

近年来，国内外番茄红素的生产多采用微生物发酵合成法，利用微生物进行发酵生产具有生产周期短、过程容易控制、不受地域及气候的影响、容易进行规模化操作等优势。在实验过程中，研究人员已经获得了一些具有生产价值的优良菌株，如三孢布拉霉、大肠杆菌、红假单胞菌及酿酒酵母等，其中，三孢布拉霉的性能较佳，在生产上也得到较广泛的使用。

三孢布拉霉(Blakesleatrispora)属于毛霉目、笄霉科，是单细胞低等真菌。三孢布拉霉在一定的培养条件下生长迅速，能够在较短的时间内达到较大的生物量，适用于规模化的生产。此外，还有一个特殊之处是三孢布拉霉属于异宗结合菌，分为正、负两种，这两种单性菌株在形态上没有明显的差别，单独培养能够进行无性繁殖，当它们混合发酵时正负菌株的菌丝体互相接触，发生异宗配合进行有性繁殖，在此过程中配合添加环化抑制剂即可获得一定产量的番茄红素。目前，国内外许多学者都在着手探索提高三孢布拉霉发酵生产番茄红素的工艺条件，以使其更适合工业化大生产。

三孢布拉霉的发酵培养基多采用淀粉、大豆粉等来充当碳氮源，但这种发酵培养基对氧的传递有较大的影响，而在发酵前期，菌体的快速生长使其对溶氧及营养物质的需求比较高，溶解氧成为限制菌体生长、产物合成的关键因素，甚至引起代谢异常，影响目标产物的产量。

因此，在以三孢布拉霉为菌株生产番茄红素的发酵过程中，科研工作者多通过诱变筛选优良菌株或改变发酵的搅拌形式、溶氧供给方式，在发酵过程中添加氧载体或添加能够增加菌体细胞通透性的表面活性剂来提高发酵液中氧浓度及氧的利用率，这些研究对发酵过程的改善具有一定的效果，但也存在着这样或那样的不足，或者是最终的产量低，或者添加的物质对菌体本身有一定伤害，或者是由于设备复杂导致成本高，也有的是仅仅针对一个方面而没有对发酵过程进行综合考虑。CN1331343A中公开了一种对搅拌桨叶的形式进行改变的工艺，采用上中层为宽叶推进式、下层为涡轮式的组合式搅拌桨叶，这样虽然能够提高发酵液的传质性能，但是改变搅拌形式后只能适合该菌株的生产特性，不利于发酵罐的全面利用。CN101555490A在发酵液中添加活性炭来增加溶解氧含量，但该方法存在会增加设备损耗及维护成本、提取工艺复杂等问题。

发明内容