發酵法生產番茄紅素研究進展 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：番茄紅素是一種功能性天然色素，廣泛應用于食品、化妝品及保健品等行業，它在抗癌、抗氧化、增強免疫力、預防心血管疾病等方面具有重要的生理功能和生物活性。傳統方法主要是植物提取和化學合成法獲得，提取法工藝復雜，產物易被氧化，而使用化學合成法收率差，產物不穩定，并且具有合成成本高的特點，難以滿足市場的需求。微生物發酵法生產番茄紅素和傳統方法相比具有成本低，產量高等優勢，本文主要對發酵法 生產番茄紅素的進展進行簡要綜述。 關鍵詞：番茄紅素 發酵工程 菌種選育 功能性天然色素 TS202.3 A 1672-5336（ 2014） 10-0010-02 番茄紅素是類胡蘿卜素的一種，由 11 個共軛雙鍵及 2個非共軛碳碳雙鍵構成的高度不飽和直鏈型烴類化合物，其分子式是 C40H56，分子量為 536.85，番茄紅素的結晶呈暗赤色針狀，其熔點是 175 ，易溶于氯仿、苯等有機溶劑，難溶于水。在自然界中番茄紅素主要存在西瓜、番茄等果蔬中。番茄紅素在清除氧自由基、抑制細胞增殖、保護心血管 ，高機體免疫力等方面具有重要的生理功能和保健作用 1。 1 番茄紅素生產方法 1.1 植物提取法 在自然界中，番茄紅素主要存在于番茄、西瓜等蔬菜水果中。尤其是在番茄中，存在的含量高，但是通過提取法提取番茄中的番茄紅素十分的困難，含量并且會受到季節的波動，價格也較貴，并且提取收率低，難以滿足市場的需求。 1.2 化學合成法 化學合成番茄紅素主要是 Wittig 反應法，化學合成法由于雙鍵立體選擇性難以控制，導致產物不可控，化學試劑殘留高，環境污染嚴重，致使產品難 以應用到食品和醫藥行業中 2。 1.3 微生物發酵法 發酵法主要是用特定的微生物的代謝將淀粉等成本較低的原料，轉化為番茄紅素，這種方式不僅不會受到地理環境以及氣候等因素的影響，并且工藝簡單，生產的周期短，同時生產的成本低、效率高，容易大規模培養，最重要的是對環境的污染小，被認為最有前景的方法。 2 利用發酵法生產番茄紅素 2.1 菌種選育 用于發酵法生產番茄紅素的微生物主要有：三孢布拉氏霉菌（ Blakeslea trispora）、經基因改造的酵母菌（ Saccharomyces）、紅色細菌（ Rhodobacillus palustris）以及革蘭氏陰性非光合菌。目前研究的最多、產率相對較高、最有產業化前景的主要是三孢布拉氏霉菌。 野生菌中番茄紅素積累量通常很低，在三孢布拉氏霉菌中番茄紅素會在環化酶作用生成 -胡蘿卜素，導致番茄紅素積累量低，所以在發酵培養過程中需要添加適量的番茄紅素環化酶抑制劑或者篩選獲得環化酶突變株。目前番茄紅素高產菌株選育主要是通過傳統的誘變選育， Metha3等通過NTG 誘變獲得胡蘿卜素的高產菌株，通過在培養基中添加環化酶抑 制劑煙堿，導致番茄紅素大量積累。 Rodriguez4等用EMS 和 NTG 復合誘變獲得環化酶缺陷型菌株，產量達到3.0g/L。 Mehta3等采用 NTG 對野生三孢布拉氏霉菌 F986（ +）和 F921（ -）進行突變改良，獲得兩性突變體菌株，番茄紅素的含量達到 15mg/g，較出發菌株提高了 1.2 倍。 三孢布拉氏霉菌是一種絲狀真菌，誘變后的高產菌株生產性狀不夠穩定，最終導致番茄紅素的產量較低，目前也有很多研究者通過構建基因工程菌用于生產番茄紅素，但大都只停留在實驗室水平，發酵過程中條件控制不好容易導致質 粒丟失，最終導致產量大幅度降低。在產業化過程中，研究者還是更多的傾向于選擇天然生產菌種，無論是從產品的品質還是發酵過程控制都較基因工程菌有利。 2.2 發酵工藝優化 2.2.1 培養方法 采用液態深層發酵生產番茄紅素，現在番茄紅素發酵大都采取的是三孢布拉氏霉正負菌混合發酵，所以在發酵培養過程中正負菌株的接種種齡以及混合比非常的重要，直接影響到最終的產量。 2.2.2 生物合成代謝調控 目前，番茄紅素合成途徑已經研究清楚，生物合成代謝調控成為了發酵法生產番茄紅 素的研究熱點，要做到 “ 開源 ” 和 “ 節流 ” 。從番茄紅素的合成途徑中可以發現法尼酯焦磷酸是類胡蘿卜素的共同前體物質。并且它還是是萜類物質的前體物質，因此若要強化番茄紅素的代謝通量，就必須要減弱或者是切斷流向萜類的代謝流。 Sun5等報道，通過在培養基中添加麥角甾醇抑制劑酮康唑（抑制 P450 氧化酶活性），以提高番茄紅素產量，發現在 48h 添加番茄紅素含量達到 5.73mg/g，比出發菌株提高了 277%，產量達到358.1mg/L。同時番茄紅素自身很容易在胞內環化酶作用下生成 -胡蘿卜素。 Hsu6等考察了不同環化酶 抑制劑的添加對番茄紅素積累的影響，發現添加 0.1mmol/L 二苯胺后，番茄紅素含量達到 1.89mg/g。 番茄紅素代謝調控研究方向主要是通過阻斷或是削弱 -胡蘿卜素的代謝流來積累大量番茄紅素，今后的研究方向可能是通過代謝調控手段切斷代謝支流，同時增強前體物質的供給，從而大量積累番茄紅素。 2.3 番茄紅素的分離純化 在利用微生物發酵法生產番茄紅素的過程中，番茄紅素在胞內大量積累，所以必須要從細胞中提取番茄紅素。番茄紅素是一種脂溶性色素，它可以采取有機溶劑提取法、酶法或者超臨界萃 取等方法獲得。因為番茄紅素它是脂溶性的不飽和烴類化合物，易溶于乙醚、石油醚以及苯等有機溶劑，可以通過有機溶劑萃取，進一步將萃取液濃縮得到番茄紅素粗產品，該方法簡單易操作，但是有痕量有機溶劑殘留，對產品品質有影響。酶法提取主要是先將番茄熱燙去皮之后打碎，加入一定量的果膠酶，纖維素酶去除果膠，纖維素等非色素物質，再進一步通過離心、沉淀、乙醇洗滌、過濾、乙醇和植物油提取、分離油相，最終獲得產品，酶法工藝繁雜。而超臨界萃取工藝簡單、耗能低，并且沒有毒害、容易回收，并且得率可以達到 90%以上，不需要用到有機溶劑，產品 質量和有機溶劑提取法相比具有明顯的優勢。然而，番茄紅素分子結構中的不飽和雙鍵易被氧化，如何保證其在分離純化中的穩定性問題顯得尤為重要。 3 展望 番茄紅素作為一種功能性天然色素，具有許多重要的生理和生化功能，在食品醫藥行業具有廣泛的應用前景和商業價值。番茄紅素主要應用于食品添加劑，天然著色劑，功能性食品及化妝品等行業。目前國內市場上此類產品還相對較少，遠未能滿足市場需求。 目前番茄紅素純品價格較高，主要是生產成本高，不穩定易被氧化，導致其應用受到限制。因此獲得高產菌株，優化生產工藝 ，降低生產成本一直是發酵法生產番茄紅素研究的關鍵。番茄紅素生物合成途徑已經基本清楚，可以通過代謝工程手段阻斷番茄紅素的環化，或者通過基因工程或者合成生物學等先進技術手段構建番茄紅素高效生產菌株，使得番茄紅素在細胞中大量積累是今后研究的重點。 參考文獻： 1巧寧，朱麗雯，王義華，等 .發酵法生產番茄紅素的研究進展 J.綜述與專題評論， 2010， 3（ 1）： 30-31. 2李卓才，魯波，尹紅 .番茄紅素化學合成的研究進展 J.合成化學， 2010， 10（ 12）： 118-121. 3Mehta B J， Obraztsova I N， Cerd-Olmedo E. Mutants and Intersexual Heterokaryons of Blakeslea trispora for Production of -Carotene and Lycopene J. Applied and environmental microbiology， 2003，（ 7）： 4043-4048. 4Rodriguez A T M， Decastro A E， Perez J C， et al.， Method of producing lycopene through the fermentation of selected strains of Blakeslea trispora， formulations and uses of the lycopene thus obtaing P.US： 2005/0106657 A1， 2005-05-19. 5Sun Y， Yuan Q P， Vriesekoop F， Effect of two ergosterol biosynthesis inhibitors on lycopene production by Blakeslea trispora J. Process Biochemistry， 2007， 42： 1460-1464. 6Hsu W J， Yokoyama H， Coggins C W， Carotenoid biosynthesis in Blakeslea trispora J.Phytochem， 1972， 11： 2985-2990. 文檔資 料：發酵法生產番茄紅素研究進展 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔 :乳制品工業當中膜分離技術的應用分析 建筑工程項目施工現場的安全管理 淺談建筑施工安全生產管理 探析建筑工程造價的控制 關于安裝工程預算編制與預結算審核的探討 秉承綠色施工管理理念的建筑施工管理 工程造價控制中工程審計的應用探討 淺談房地產行業質量控制 探討醫院建筑工程管理中常見的問題與措施 探討村鎮建設管理中存在的問題及改善措施 淺談建筑裝飾工程施工質量控制 淺論建筑工程施工階段 的質量