利用红酵母发酵生产类胡萝卜素及其功能性质研究

本论文根据酵母发酵原理和天然色素特点,研究了红酵母(Rhodotorulaglutinis)发酵产生色素的条件及其色素分离、测定和功能性质研究。

主要研究内容和结果如下:(1)以红酵母为出发菌株,利用二苯胺为筛选剂,通过紫外诱变,经筛选得到一株高产类胡萝卜素菌株Ruv701,通过发酵性能测定及遗传稳定性鉴定,此菌株为优良菌株。摇瓶发酵比出发菌株提高42.16%,达到13.25mg/L。5L罐发酵类胡萝卜素产量达到37.21mg/L,比非诱变菌株5L罐发酵类胡萝卜素产量提高62.56%。

(2)提取红酵母色素的工艺条件为,研磨破壁,在35℃下,采用石油醚-丙酮溶剂,提取30min。利用浓硫酸与类胡萝卜素的氯仿溶液发生深蓝色的反应可进行红酵母色素组分的定性分析。用高效液相色谱法(HPLC)可对红酵母色素进行定量测定。色谱柱:RP-ODS-C_(18);柱温:35℃;流动相:乙腈∶四氢呋喃=60∶40;流速:1mL/min;进样量:10uL。用薄层层析法(TLC)、色谱柱层析、分光光度法、HPLC和质谱分离并分析红酵母色素。证明至少有三种组分,其中一种是β-胡萝卜素,其它可能是圆酵母素、红酵母红素。超临界CO_2萃取红酵母色素的工艺参数:萃取压力18-19Mpa,萃取温度44.5-45.0℃,CO_2流量4.8-10.5ml/min,萃取时间10min。

(3)通过单因素实验发现发酵红酵母产类胡萝卜素的最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为酵母粉。添加番茄汁(3.0mL/L)或花生油(8mL/L)有利于生产。通过均匀设计试验得到促进红酵母发酵产生类胡萝卜素的金属离子的最佳添加量:K_2SO_41.0%、MgSO_4·7H_2O0.05%、CuSO_4·5H_2O0.0045%。通过响应面试验,得出几种维生素对类胡萝卜素发酵的影响的方程:Y=12.3+0.0675X_1+0.06X_2+0.0725X_3-0.1975X_1~2+0.1275X_2~2-0.045X_2*X_1-0.09X_3*X_1+0.04X_3*X_2-0.1935X_3~2。据此优化出发酵培养基中三种维生素的添加量:VB_10.2mg/L、VB_21.0mg/L、VC0.7mg/L。

(4)通过研究不同发酵条件对红酵母发酵类胡萝卜素的影响,获得诱变高产菌株5L罐发酵培养条件:培养基初始值pH6.0,发酵温度28℃,发酵周期76h,初始糖浓度20g/L,流加糖至总糖浓度100g/L,保持残糖在10-20g/L,溶氧15-25%,酵母粉30g/L。实验结果表明,在此条件下生物量为43.83g/L、类胡萝卜素含量848.82μg/g,糖的转化率0.372mg/g。

【关键词】：红酵母 类胡萝卜素 分批发酵 β-胡萝卜素 色素 抗氧化

【学位授予单位】：天津科技大学