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生物法合成番茄红素的工艺研究

王见冬

  番茄红素是一种重要的类胡萝卜素,其消除单线态氧及清除自由基的能力均优于其它类胡萝卜素,同时还具有诱导细胞间信息传递、降低胆固醇等生理功能,因而番茄红素在防癌、抗癌以及防治动脉硬化等方面具有强大的潜力。基于番茄红素卓越的生理功能,其生产方法显得至为重要。迄今为止,番茄红素的生产方法有三种:化学合成法、有机溶剂提取以及发酵法生产,其中,发酵法因其低廉的成本成为研究的重点。目前,利用β-carotene的高产菌株发酵生产番茄红素是实现其工业化生产最有效的方法,本文主要研究了以下几个方面:新型测定方法的建立、最佳阻断剂的选择、分离纯化工艺的完善以及三孢酸生产工艺的初探。番茄红素标品价格昂贵且稳定性很差,随着时间的推移,其浓度下降,造成测量结果不准确,故建立一条精确、有效的HPLC测定方法极为重要。实验发现:用苏丹Ⅰ代替番茄红素标准品测定是完全可行的,精确度高,误差≤5%,换算关系为Y番茄红素峰面积=1.03Y苏丹Ⅰ峰面积。利用?-胡萝卜素高产菌株三孢布拉氏霉菌(Blakeslea trispora)发酵生产番茄红素过程中,可通过加入阻断剂的方法,将代谢控制在番茄红素水平。实验结果表明:化学合成的阻断剂中,1.0 g/L的2,6-二甲基吡啶阻断效果最好,大量积累番茄红素,几乎无?-胡萝卜素生成;加入富含生物碱alkaloid的烟草废弃物为阻断剂且浓度为15g/L时,总胡萝卜素含量增加,有少量?-胡萝卜素生成,番茄红素含量达1090.03 mg/L,较前者提高58%。随后,本文进行了番茄红素下游纯化工艺的研究,建立了从菌体中经萃取、皂化及结晶后得到产品的工艺,具体结果如下:萃取剂石油醚与干菌体的比例为20:1, 70℃下萃取20min,萃取次数为两次且其中所含抗氧化剂BHT达0.5%时,番茄红素回收率为93.5%;皂化过程中,皂化液与萃取液比例为1:1;60℃下皂化 30min时皂化效果最好,番茄红素约为10%;当温度为1-5℃,结晶时间12h,与无水乙醇比例为1:5时,所得晶体为松散、深红色针状晶体。在以上工艺中,萃取到结晶步骤总损失较大,为48.7%,其中结晶步骤搞骤高达39%,几乎20%的产品残留在母液中,故如何寻找一条更佳的结晶路线仍是以后研究的重点。另外也进行了预处理湿菌体后再提取番茄红素工艺的研究,以除去湿菌体中部分醇溶性的脂肪酸及杂质,省略皂化步骤并得到松散的晶体,预处理优化条件为:无水乙醇与湿菌体比例为85:15,常温下处理30min。与未进行预处理相比,菌体中番茄红素含量提高20%,干燥时间缩短为12h。最后我们对发酵过程中的副产物之一——三孢酸生产工艺进行了初步探讨,建立了一条完整的三孢酸生产工艺,并对其稳定性进行了研究,以期为番茄红素高产提供理论依据。……   
[关键词]:番茄红素;三孢布拉氏霉菌;新型测定方法;阻断剂;分离纯化;三孢酸
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京化工大学2004年