一種發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用的改良玉米漿及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用的改良玉米漿及其制備方法和應(yīng)用。該改良玉米漿是將玉米漿原料與Na2S混合后充分反應(yīng)后離心，上清液調(diào)pH=6.3-6.7而得。本發(fā)明通過物理和化學(xué)手段預(yù)處理玉米漿，最終得到三孢布拉氏霉正菌ATCC14271（+）和三孢布拉氏霉負(fù)菌ATCC14272（-）可以充分利用的原料，利用本發(fā)明的改良玉米漿為原料發(fā)酵可獲得較高的β-胡蘿卜素得率，干菌絲體中β-胡蘿卜素含量：2%-6%（W/W）。
【專利說明】一種發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用的改良玉米漿及其制備方法 和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于利用農(nóng)副資源制備β -胡蘿卜素的生物工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種 發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用的改良玉米漿及其制備方法和應(yīng)用。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] β-胡蘿卜素（β-carotene)是類胡蘿卜素的一種，其作為微生物Α原被聯(lián)合國糧 農(nóng)組織（AF0)和世衛(wèi)組織（WHO)認(rèn)定為無毒、安全、有營養(yǎng)的A類食品強(qiáng)化劑。另外，β-胡蘿 卜素作為抗氧化劑具有良好的抗氧化性，在預(yù)防和治療心血管疾病、白內(nèi)障及抗癌等許多 由衰老引起的退化性疾病上有明顯的功能。再者，β_胡蘿卜素同時作為一種食品添加劑， 由于其是脂溶性化合物，并且它不同濃度的顯色差異，可涵蓋由紅色至黃色的所有色系，因 此也是廣泛使用的食品級色素。
[0004] 胡蘿卜素的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法、天然提取法、微生物發(fā)酵法。其中化 學(xué)合成法主要采用化學(xué)原料化學(xué)合成β_胡蘿卜素，但是化學(xué)合成的β_胡蘿卜素為全反 式結(jié)構(gòu)，有微量的毒副作用且不能被人體完全吸收。天然提取法主要采用有機(jī)溶劑萃取或 超臨界流體萃取天然植物例如杜氏藻、番茄、棕櫚、胡蘿卜等中的β_胡蘿卜素，但是使用 有機(jī)溶劑萃取會造成一定程度的環(huán)境污染，且不易回收，存在許多的弊端。微生物發(fā)酵法通 過微生物培養(yǎng)在其體內(nèi)合成β_胡蘿卜素，然后從菌體內(nèi)分離純化得到β_胡蘿卜素。目 前國內(nèi)外利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)β_胡蘿卜素主要集中在紅酵母、三孢布拉霉菌和克拉克須 霉菌上。三孢布拉氏霉菌（Blakeslea trispora)屬于真菌門藻菌綱毛霉目棄霉科，利用三 孢布拉氏霉菌發(fā)酵生產(chǎn)β_胡蘿卜素最重要的就是其易培養(yǎng)、產(chǎn)量高。三孢布拉氏霉菌有 正負(fù)菌之分，研究發(fā)現(xiàn)，將正菌，負(fù)菌單獨(dú)培養(yǎng)時，能產(chǎn)生無性孢子和少量的類胡蘿卜素，而 將正負(fù)菌混合培養(yǎng)時能大大提高類胡蘿卜素的產(chǎn)量。這是因?yàn)樵诨旌吓囵B(yǎng)時負(fù)菌會產(chǎn)生酸 性物（三孢酸、β_因子等），刺激類胡蘿卜素的形成，相比于其他微生物，三孢布拉霉在 生產(chǎn)β_胡蘿卜素方面優(yōu)勢顯著，因而其是目前生產(chǎn)β_胡蘿卜素的首選菌株。
[0005] 利用三孢布拉氏霉菌發(fā)酵制備β_胡蘿卜素的培養(yǎng)基為無毒的天然培養(yǎng)基，且 利用三孢布拉氏霉菌發(fā)酵制備的β_胡蘿卜素是順反式β_胡蘿卜素混合物。然而利用 化學(xué)試劑人工合成的β_胡蘿卜素大部分都是反式異構(gòu)體，例如中國專利CN101081829A 公開了一種利用偶聯(lián)反應(yīng)得到β-胡蘿卜素的新工藝，其在氧化劑存在下，在水相及與水 不互溶的有機(jī)溶劑兩相體系存在下進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)后得到β-胡蘿卜素。又如中國專利 CN101088989A公開了一種利用C22二炔多烯化合物為原料生產(chǎn)β -胡蘿卜素的方法。中 國專利CN1935789A公開了一種全反式β-胡蘿卜素的制備方法，質(zhì)量比為1 : 1?10的 β-胡蘿卜素與高沸點(diǎn)低毒的極性溶劑在70°C?160°C下混合，于氮?dú)獗Ｗo(hù)下避光反應(yīng) 10小時?30小時，過濾并水洗、干燥得到全反式β-胡蘿卜素。在提取方面，中國專利 CN1948284A公開了一種以枸杞為原料通過粉碎、浸泡、離心粗分離、高速分離、真空冷凍干 燥、萃取等步驟制備β -胡蘿卜素的方法。
[0006] 在利用微生物發(fā)酵制備β -胡蘿卜素方面，中國專利CN1687446A公開了一種利 用水生黃桿菌（Flavobacteriumaquatile)采用液體深層發(fā)酵技術(shù)制備β-胡蘿卜素的方 法。其培養(yǎng)液經(jīng)離心得菌體，菌體用丙酮等有機(jī)溶劑提取，真空濃縮除去有機(jī)溶劑或進(jìn)一 步進(jìn)行硅膠柱層析等分離后，即可配制成不同含量、不同用途的β_胡蘿卜素產(chǎn)品。中國 專利CN101008000A公開了一種利用粘性紅圓酵母生產(chǎn)β-胡蘿卜素的方法。又如中國專 利CN102757995A公開了一種利用三孢布拉氏霉菌發(fā)酵制備β-胡蘿卜素的方法，包括將三 孢布拉氏霉菌ATCC14271 ( + )和ATCC14272 (-)活化后，經(jīng)過種子培養(yǎng)，在優(yōu)選的發(fā)酵工 藝條件下按一定的接種量和接種比接入發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵，最終得到β_胡蘿卜素含量較 高的菌絲體，其創(chuàng)新點(diǎn)是采用麩皮浸提物為主要發(fā)酵培養(yǎng)基，然而麩皮浸提物制備需煮沸1 小時，過濾較困難，會產(chǎn)生固體廢棄物，造成生產(chǎn)效率低，增加能耗，影響環(huán)境。
[0007] 玉米漿是指玉米粒經(jīng)亞硫酸浸泡后濃縮而成的黃褐色液體，其中含有豐富的可溶 性蛋白、生長素和一些前體物質(zhì)，是氨基酸發(fā)酵中的重要復(fù)合原料。玉米漿含有豐富的有機(jī) 氮、生長因子等營養(yǎng)成分，可用作微生物發(fā)酵培養(yǎng)基。中國專利CN103330050A公開了一種 利用食品加工副產(chǎn)物玉米漿與水稻秸通過添加乳酸菌制劑生產(chǎn)混合發(fā)酵飼料的技術(shù)，稻秸 通過與玉米漿的混合，使發(fā)酵飼料的粗蛋白質(zhì)含量顯著增加。中國專利CN103461654A公開 了一種玉米漿生產(chǎn)酒糟蛋白飼料的方法，經(jīng)過微生物發(fā)酵處理，并配合發(fā)酵全自動培養(yǎng)控 制，可以得到與之等效的酒糟蛋白飼料，并增加了酒糟蛋白飼料的功能，實(shí)現(xiàn)了廢物再利用 的方法。但這只是用于一些粗放的、附加值低的發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)，其用量小，價值沒有得到充 分體現(xiàn)。
[0008] 中國專利CN102373247B公開了一種改良玉米漿的制備方法及其應(yīng)用，該專利利 用蛋白質(zhì)鹽析的原理，將玉米漿與鹽溶液混合使玉米漿中的蛋白質(zhì)沉淀析出，加熱使蛋白 質(zhì)變性并將變性的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離，得到改良的玉米漿。此方法制備得到的改良的玉米漿 應(yīng)用于發(fā)酵賴氨酸的發(fā)酵液中，避免了因玉米漿中蛋白質(zhì)含量過高而引起的對微生物發(fā)酵 生產(chǎn)造成的不良影響，從而顯著提高了賴氨酸的產(chǎn)率。
[0009] 目前，隨著玉米淀粉產(chǎn)量的不斷增長，玉米漿的產(chǎn)量也相應(yīng)增加，將其用作發(fā)酵產(chǎn) 品生產(chǎn)的培養(yǎng)基，生產(chǎn)各類高附加值產(chǎn)品有著非常重要的意義，如何擴(kuò)展玉米漿的用途就 顯得更為突出。由于玉米漿組分復(fù)雜，pH低，不能直接用于發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)，因此為實(shí)現(xiàn)將其 作為發(fā)酵培養(yǎng)基組分的目的，其預(yù)處理方法研究顯得十分必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是將玉米漿通過預(yù)處理加以改良，然后利用改良后的玉米 漿作為氮源和營養(yǎng)成分發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)酵生 產(chǎn)β-胡蘿卜素用的改良玉米漿及其制備方法和應(yīng)用。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，發(fā)明人通過大量試驗(yàn)反復(fù)研究，并最終獲得了如下改良玉米漿 及其制備工藝： 一種發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用的改良玉米漿，所述的改良玉米漿是將玉米漿原料與 Na2S混合后充分反應(yīng)后離心，上清液調(diào)ρΗ=6. 3-6. 7而得。
[0012] 一種發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，該方法包括如下步驟：取 玉米漿原料，加入0. 1-0. 8% (W/V)的Na2S，攪拌使其充分反應(yīng)，離心，上清液調(diào)pH=6. 3-6. 7， 得改良玉米漿。
[0013] 優(yōu)選地，如上所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其中所述的 離心步驟的條件是5000-8000rpm/min離心10_20min。
[0014] 優(yōu)選地，如上所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其中所述的 上清液在調(diào)pH前進(jìn)行抽慮處理，所述的抽濾步驟為：用裝有7?9cm定性濾紙的布氏漏斗 抽慮上清液。
[0015] 優(yōu)選地，如上所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其中采用強(qiáng) 堿調(diào)節(jié)所述的上清液ρΗ=6. 5。
[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選地，如上所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其中 所用的強(qiáng)堿為氫氧化鈉。
[0017] 本發(fā)明人通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用上述工藝改良后的玉米漿可以被三孢布拉霉正 負(fù)菌充分利用，從而更為高產(chǎn)地發(fā)酵制備了天然優(yōu)質(zhì)的胡蘿卜素。因此，本發(fā)明的還 提供了一種工業(yè)新用途，即：上述改良玉米漿在發(fā)酵生產(chǎn)培養(yǎng)發(fā)酵三孢布拉霉正負(fù)菌制備 β_胡蘿卜素中的應(yīng)用。
[0018] 優(yōu)選地，如上所述的三孢布拉霉正負(fù)菌為為三孢布拉氏霉正菌ATCC 14271 ( + )和 三孢布拉氏霉負(fù)菌ATCC 14272 (_)。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過物理和化學(xué)手段預(yù)處理玉米漿，最終得到三孢布拉 氏霉正菌ATCC 14271 ( + )和三孢布拉氏霉負(fù)菌ATCC 14272 (-)可以充分利用的原料，利用 本發(fā)明的改良玉米漿為原料發(fā)酵可獲得較高的β-胡蘿卜素得率，干菌絲體中β-胡蘿卜 素含量：2. 5%-6% (W/W)。
[0020]

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下通過實(shí)施例形式對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理 解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均 屬于本發(fā)明的范圍。
[0022] 實(shí)施案例一：玉米漿的預(yù)處理 玉米漿購置于山東濰坊盛泰藥業(yè)有限公司，生產(chǎn)日期2013年6月23號。
[0023] 1、利用高效液相色譜（HPLC)、原子吸收光譜等儀器設(shè)備檢測玉米漿中各組分含 量。結(jié)果見表1。
[0024] 表1玉米漿中各組分含量

【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用的改良玉米漿，其特征在于：所述的改良玉米漿是將 玉米漿原料與Na 2S混合后充分反應(yīng)后離心，上清液調(diào)ρΗ=6. 3-6. 7而得。
2. -種發(fā)酵生產(chǎn)胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其特征在于該方法包括如 下步驟：取玉米漿原料，加入0. 1-0. 8% (W/V)的Na2S，攪拌使其充分反應(yīng)，離心，上清液調(diào) pH=6. 3-6. 7,得改良玉米漿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其特征在于： 所述的離心步驟的條件是5000-8000rpm/min離心10_20min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其特征在于： 所述的上清液在調(diào)pH前進(jìn)行抽慮處理，所述的抽濾步驟為：用裝有7?9cm定性濾紙的布 氏漏斗抽慮上清液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其特征在于： 采用強(qiáng)堿調(diào)節(jié)所述的上清液ρΗ=6. 5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素用改良玉米漿的制備方法，其特征在于： 所用的強(qiáng)堿為氫氧化鈉。
7. 權(quán)利要求1所述的改良玉米漿在發(fā)酵生產(chǎn)培養(yǎng)發(fā)酵三孢布拉霉正負(fù)菌制備β-胡蘿 卜素中的應(yīng)用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的三孢布拉霉正負(fù)菌為為三孢布拉 氏霉正菌ATCC 14271 ( + )和三孢布拉氏霉負(fù)菌ATCC 14272 (_)。
【文檔編號】C12P23/00GK104046674SQ201410231046
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】蔡俊, 向夢雄, 王常高, 周安盛 申請人:湖北工業(yè)大學(xué)