[发明专利]利用酶生产虾青素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种虾青素的生产方法，特别是涉及一种利用酶生产虾青素的方法。

背景技术

虾青素是一种萜烯类不饱和化合物，化学名称为3,3-二羟基-4,4-二酮基-β，β-胡萝卜素，分子式为C₄₀H₅₂O₄，相对分子量为596.86，不溶于水，具脂溶性。虾青素广泛存在于生物体内，在大马哈鱼的肉质中，虾青素占类胡萝卜素的70%左右，有的甚至高达99.8%。由于虾青素分子结构中的共轭双键，以及共轭双键末端的不饱和酮基和羟基，能吸引自由基从而具有抗氧化作用，虾青素是目前天然抗氧化剂中，抗氧化能力最强的化合物之一，其抗氧能力比β-胡萝卜素强117倍,比维生素E强80倍。

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是一种淡水单细胞绿藻,隶属绿藻门团藻目红球藻科红球藻属。该藻的生长分为明显的绿色游动细胞和红色不动孢子两个阶段。在弱光、氮磷丰富的环境中主要以绿色的游动细胞形式存在,在该过程中雨生红球藻生长旺盛,细胞内含有少量虾青素;而在高光照、高温、高盐和营养盐饥饿条件下,则以不动抱子(厚壁抱子)形式存在,此时,藻细胞中常因含有大量虾青素而呈现红色。

目前，国内外主要利用红法夫酵母为菌种发酵生产虾青素。红法夫酵母以葡萄糖、纤维二糖为碳源；硫酸铵为氮源；由于其为兼性好氧,间断通气；最适培养温度为20～22℃；最适pH值为5.0；供氧速率要高于30mmol/h；红法夫酵母对其培养条件较为苛刻，比如供氧速率低于30mmol/h时,细胞的产量和虾青素的产量都明显下降。氧气浓度达到30mmol/h时,再继续提高通气量,虾青素的产量提高不大。

利用红法夫酵母为菌种发酵生产虾青素过程中，红法夫酵母易被外界霉菌污染，所以在发酵过程中需要在无菌环境，同时红法夫酵母为好氧菌，发酵需要通入无菌氧，大大提高成本；发酵过程中要严格控制温度，pH值以及供氧速率，任何一个发酵条件都直接影响虾青素的生产效率；到发酵后期菌体会产生有毒副产物，对虾青素后续净化提纯带来困难，同时也污染环境。

发明内容

基于此，本发明提供一种利用酶生产虾青素的方法。

解决上述技术问题的具体技术方案如下：

一种利用酶生产虾青素的方法，包括以下步骤：

（1）康氏木霉的培养：将康氏木霉孢子悬浮液接入PDY液体培养基中，培养1.5-2.5d，离心去上清液，得康氏木霉菌菌泥；

（2）康氏木霉发酵物的培养：取步骤（1）所得的康氏木霉菌菌泥接入固体发酵培养基中，先于30-32℃下培养29-31h，后于26-28℃下培养75-90h，离心去上清液，得康氏木霉发酵物；通过调控发酵条件，使所得的康氏木霉发酵物中富含纤维素酶；

（3）雨生红球藻的扩培：将雨生红球藻接入BBM培养基并置于封闭式光生物反应器中，通空气培养1.5-2.5d，离心取雨生红球藻藻泥；

（4）富集虾青素的雨生红球藻藻粉的制备：将步骤（3）所得的雨生红球藻藻泥接入BBM培养基中，通入CO₂，通气量为0.5～1.5L/(L·min)并于32-35℃培养2-3d，离心去上清液，冷冻干燥得富集虾青素的雨生红球藻藻粉；通过调控光照和温度培养富集虾青素雨生红球藻；

（5）虾青素干粉的制备：将步骤（2）所得的康氏木霉发酵物和步骤（4）所得的富集虾青素的雨生红球藻藻粉混合，匀质，离心，过滤取固体相，冷冻干燥，得虾青素干粉；由于康氏木霉发酵物中富含纤维素酶可降解雨生红球藻的细胞壁，而均质可进一步使藻细胞破碎，释放虾青素，由于虾青素不溶于水，所以离心后虾青素存在于非溶解相，即固体相，该固体相经干燥后，即得虾青素干粉。

（6）虾青素的萃取：用玉米油萃取步骤（5）所得的富含虾青素的干粉，即可得虾青素；由于虾青素为脂溶性的，用玉米油可有效萃取虾青素。

在其中一些实施例中，步骤（1）所述的PDY液体培养基的组成及重量份配比如下：马铃薯18-22wt%，葡萄糖1.5-2.5wt%，酵母膏0.8-1.2wt%，余量为水。

在其中一些实施例中，步骤（1）所述的康氏木霉孢子悬浮液接入量为：康氏木霉孢子悬浮液与PDY液体培养基的重量份配比为1：9-11，所述康氏木霉孢子悬浮液中康氏木霉孢子的浓度为0.04-0.06mg/L。

在其中一些实施例中，步骤（1）所述的培养的条件为温度23-27℃、转速120-150r/min。