[发明专利]一种从光合细菌细胞中提取番茄红素的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别是提供了一种从光合细菌细胞中提取番茄红素的方法。

背景技术

番茄红素属于一种开链式不饱和脂肪烃，是一种非常重要的类胡萝卜素。目前研究发现番茄红素主要有以下三个方面的医药价值：1)具有抗氧化作用，可以减缓低密度脂蛋白的氧化，从而防止动脉硬化及冠心病；2)具有抗癌、防癌作用；对预防消化道癌，宫颈癌，皮肤癌，乳腺癌，前列腺癌，膀胱癌，肺癌，卵巢癌有明显效果3)增强机体免疫功能和抗衰老的重要作用。另外，番茄红素作为高价值的纯天然色素，可以广泛应用于食品着色、化妆品和医药等行业中。目前番茄红素的价格昂贵，其国内市场年需求达20～30吨，但生产能力不足5吨，远远满足不了国内外市场的需要，因此具有广阔的市场潜力。

目前，虽然番茄红素的化学合成技术已取得成功，但研究发现以煤焦油系为主要成分的合成色素具有致癌性，因此天然色素的开发势在必然。天然番茄红素主要从番茄中提取，生产工艺是首先将番茄压榨、干燥，然后采用乙酸乙酯提取和蒸馏后获得。此外，国内外学者在从番茄中提取番茄红素的有机试剂种类方面进行了比较深入的研究，在单一有机溶剂提取番茄红素方面发现石油醚、氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮和乙醇提取效果较好。在混合有机溶剂提取番茄红素方面，发现正己烷-丙酮-乙醇、石油醚-丙酮和正己烷-丙酮提取效率较高。

因为番茄生长周期长，受季节和环境影响较大，因此研究生长速度快和番茄红素含量高的其它生物物种来取代番茄作为生产番茄红素的生物资源已经成为一个非常重要的研究课题。我们研究发现光合细菌细胞中番茄红素含量是番茄干渣中番茄红素含量的7倍。特别是在发酵培养超高细胞浓度光合细菌的技术已经成熟，可以快速培养出大量的光合细菌后，采用光合细菌作为一种生产番茄红素的生物资源以替代番茄是完全可能的。

因为能够产生番茄红素不同生物类型的细胞大小和结构存在差异，因此从中提取番茄红素的溶剂类型也应该有所不同。虽然国内外学者在从番茄中提取番茄红素的优化控制方法方面进行了大量的研究，但在从光合细菌中如何高效提取出番茄红素方面比较系统的研究却没有文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从光合细菌细胞中提取番茄红素的方法，采用一种小分子量的极性有机溶剂甲醇和一种非极性试剂正己烷进行混合作为提取剂，可以高效地从光合细菌细胞中提取出番茄红素，为实现采用光合细菌生产番茄红素的产业化生产奠定重要基础。

本发明的具体实施步骤是：用50～500ml离心管离心收获沉降于底部的光合细菌细胞，倒净上清液后分别加入5.0～50ml由甲醇和正己烷组成的体积比为1∶2～2∶1的混合溶剂，在室温下浸提0.5～1.0小时，然后采用离心机在8000～15000转/分转速下离心20～30分钟，提取溶剂正己烷相中含有从光合细菌细胞中提取出的番茄红素。

菌种是购自中国科学院微生物研究所的典型光合细菌菌种沼泽红假单胞菌，经过6天的光照厌氧培养后，通过离心(10000转/分钟，20分钟)收获菌细胞于50ml离心管底部，倒去上清液后，将沉降于离心管底部的菌细胞用50mmol磷酸盐缓冲溶液(pH7.0)重新悬浮，再次离心倒去上清液，重复2次清洗菌细胞后，再次离心收获菌细胞，使保留在每个离心管底部的菌细胞干重为33-37mg，得到培养好的光合细菌细胞。

提取甲醇和正己烷混合溶剂上清液直接在高压液相色谱上测定番茄红素浓度，得到番茄红素浓度在10.0mg/L以上，而用二氯甲烷作为提取试剂时，提取液中番茄红素浓度是3.1mg/L，无论是正己烷相中的番茄红素浓度，还是提取番茄红素总量都高于采用二氯甲烷作为番茄红素提取溶剂的水平。

本发明采用甲醇与正己烷混合溶剂从光合细菌中提取番茄红素，具有如下特点：

1、番茄红素的分子结构既包括含有11个共轭双键的非极性碳链，也包括了在2个非共轭双键，因此使番茄红素可以溶解于非极性或极性有机溶剂。但总体上来说，番茄红素整个分子倾向于非极性结构，因此导致在甲醇和正己烷作为互不相溶的混合提取溶剂时，番茄红素几乎全部分配到正己烷相，而在甲醇相中几乎检测不到番茄红素的存在。