番茄红素发酵生产.ppt

目录 番茄红素简介 研究背景 三孢布拉氏霉菌的发酵生产 红酵母生产番茄红素 总结与展望 目前国外有日本、匈牙利、美国、俄罗斯的多家公司申请了关于番茄红素生产专利，但只有从鲜番茄中提取番茄红素的工艺在以色列Lycored Natural Products Industries Ltd实现了商业化大规模的生产。而中国的番茄红素开发亦被纳入“国家863计划”，受到的高度重视。 我国番茄红素的生产和研究均处于起步阶段。其研究主要集中在北京化工大学和无锡轻工大学食品学院；现有厂家的生产技术均以天然番茄为原料，如新疆生命红科技公司、上海的中国华源集团有限公司等有限几家企业，而华北制药是全国第一家采用生物发酵法提取番茄红素的企业。另据报道由江南大学和盐城市瑞智生物技术有限公司共同研制、开发的高科技产品天然番茄红素胶囊目前也已投入批量生产。 基因工程技术: 构建基因工程菌的思路：在一些能够合成法尼基焦磷酸 (FPP)的微生物中插入上述基因，使重组子能够合成类胡萝卜素。 美国专利报道将控制番茄红素合成的基因 crtE, crtB, crtI转入拟分枝孢镰刀菌, 得到 0. 5mg/g细胞干重的番茄红素[1]。 Wang等[2]通过对红假单孢球菌( Rhodobacter sphaeroides)中八氢番茄红素脱氢酶的基因 crtI进行定点突变, 使番茄红素的产率提高到90%。 [1] Jones J D，Hohn T M，Leathers T D，et a1． Fusarium sporotrichioides strains for production of lycopene．US：6696282，2004-02-24 [2] Wang C W，Liao J C．Alteration of product specificity of Rhodobacter sphaeroide sphytoene desaturase by directed evolution． The Journal of Biological Chemistry ， 2001，276(44)：4461～4464 利用基因工程技术实现了从实验室规模走向小规模产业化,但工程细胞携带的质粒对过程控制条件要求苛刻,易脱落, 番茄红素产量大幅降低。 在产业化过程中, 研究者更多的倾向于选择天然生产菌种, 如具有较高生产能力的三孢布拉氏霉菌,这样就可以避免发酵工程上游技术中容易遇到的问题。 pH：Lopez Nieto 等[4]研究表明, 发酵液初始pH 7.5时利于番茄红素的积累, 但发酵过程中控制恒定的 pH7.5, 对发酵极为不利。因为不调节 pH时, 菌体能产生多种有机酸作为碳源; 而调节恒定的 pH, 影响代谢流向。 温度：产生番茄红素的最佳温度为 25℃ , 较高的温度 ( 28℃~ 30℃ )将会增加 β-胡萝卜素和 γ-胡萝卜素的含量, 降低番茄红素的产量。 [4]Lopez-Nieto M.J，Costa J，Peiro E，et a1．Biotechnoloigcal lycopene production by mated fermentation of Blakeslea trispora.Appl Microbiol Biotechnol, 2004. 66(2) : 153 ~ 159 搅拌速度： 提高搅拌转速能够在一定程度上提高溶氧速率，但高搅拌转速形成的高剪切力，使得菌体受损，生物活性降低致使生物量减小，仅单纯加大通气量，在发酵处于对数生长期时，仍然达不到要求。 通气率: 增加空气流速,提高空气中的O2浓度, 能够增加溶氧水平并降低CO2浓度, 因此 能 促进 番茄 红 素的 合 成。 Mantzouridou等[5]研究表明在低转速 (150r/min)和高通气率 ( 1.5vvm)时可以获得较高的胡萝卜素产量和生产率; 在高转速 (500r/min)和中等通气率下 (1vvm ), 可以获得较高产率和菌体生物量。 2. 氧载体与表面活性剂 三孢布拉霉是高度嗜氧的微生物，从发酵动力学方面去改善培养介质的性能，可以通过添加氧载体、表面活性剂来提高同一反应系统的传氧系数,从而提高番茄红素的产量 。 3. 番茄红素环化酶抑制剂 生物法生产番茄红素的关键步骤就是添加番茄红素环化酶抑制剂，打断番茄红素至 β一胡萝卜素的环化反应，使代谢流停留在番茄红素阶段。 常见的番茄 红素环化酶抑制剂有两类：