[发明专利]三孢布拉霉菌中类胡萝卜素的高效提取新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生化工程领域，更具体涉及一种以微生物生物质为原料的类胡萝卜素的提取与纯化工艺。

背景技术

类胡萝卜素是广泛地存在于植物、动物、微生物及藻类中的一类含盖了由黄到暗红的多烯类物质，具有很多功能，如能够抗氧化、防癌症、预防夜盲症、着色力强等。类胡萝卜素作为食品添加剂和营养增补剂，已经得到FDA、欧洲共同体、WHO等国际组织的认可。近年来更是被广泛地应用于医药、食品、保健品及化妆品等领域中。

番茄红素和β-胡萝卜素是类胡萝卜素中非常重要的两种，它们具有很强的抗氧化能力和着色功能。植物是获取番茄红素和β-胡萝卜素的重要来源之一，如番茄、胡萝卜，但植物中的类胡萝卜素含量非常低，难于满足日益增长的市场需求。微生物具有生长繁殖快、营养需求少、生长条件不苛刻等优点，所以，利用微生物来生产天然的类胡萝卜素，比用体积大、质量重、生长周期长的水果、蔬菜等，更能节约成本、提高效率。三孢布拉霉菌是目前研究最广泛的生产番茄红素和β-胡萝卜素重要菌株。

由微生物中提取类胡萝卜素通常首先获得粗提物，一般为油树脂，而后再进行粗提物的分离纯化，以获得高含量的晶体。高含量的晶体可以很容易的制成各种制剂类型的产品，如微胶囊、油溶液产品、水可分散产品、乳剂产品等。

专利WO2011/145113A2将酸化醇预处理后的菌丝体采用溶剂萃取，萃取液经一定浓缩后低温结晶，晶体过滤后干燥，母液则进一步浓缩成油树脂，该法所得番茄红素晶体或β-胡萝卜素晶体含量可达99%以上，但破壁率较低，提取后的菌丝体残渣中仍剩余10%以上的类胡萝卜素，且提取溶剂用量大。

专利WO2002/0025548A1、CN1472183A、CN101417917A公布了一种从菌丝体中制备含量大于90%的β-胡萝卜素晶体的方法。该方法采用溶剂萃取，萃取液经水洗后，浓缩结晶获得粗晶体，再经多次不同溶剂的洗涤得到高含量的晶体。该法纯化工艺繁琐，损失大，通过实例看，收率仅有30%～40%。专利CN1472183A、CN101417917A、CN10187 0668A也采用低温结晶方法，虽然晶体纯度可达95%以上，但收率都较低。

专利US5858700、CN1363554A采用皂化方法，碱处理类胡萝卜素油树脂以获得晶体。皂化方法需较剧烈的反应条件和长时间的高温，在这一过程中会造成类胡萝卜素的大量损失，所得晶体还需进一步的洗涤纯化等，工艺步骤繁琐。

添加反溶剂促结晶的方法是菌丝体中类胡萝卜素提取常用的一种方法。专利WO01/12832A1(CN1370241A)、WO03/056028A1(CN1617934A)US2005106657A1、AU2011253728A1、US2004067550A1将干燥菌丝体破壁后进行溶剂萃取，萃取液浓缩后添加反溶剂结晶，最终获得95%以上含量的类胡萝卜素晶体。CN1528906A也采用在萃取液中添加反溶剂促结晶的方法获得番茄红素晶体，并包含多次重结晶步骤。专利US2010/01451 16A1先用混合食品级溶剂提取菌丝体中的类胡萝卜素，然后再用亲脂性混合溶剂通过液－液萃取提取溶剂中的类胡萝卜素，而后在类胡萝卜素萃取液中添加反溶剂结晶。添加反溶剂促结晶的工艺复杂，形成的大量混合溶剂不利于溶剂回收再利用，收率也较低。

专利CN1760282A以菌丝体为原料，采用超临界CO₂流体萃取得到大于3%的番茄红素油树脂，然后溶于乙酸乙酯中，通过添加反溶剂低温结晶得到含量大于60%的结晶番茄红素制品，该工艺所需设备昂贵，形成大量混合溶剂，且获得的产品纯度低。

专利US20020055135A1、WO98/50574A1、WO03/038064A2、US2003139480A1、CN1396911A(WO01/55100)以三孢布拉霉菌发酵液为原料，将破壁后的菌体通过离心获得油状结晶类胡萝卜素悬浮液，此油状结晶类胡萝卜素悬浮液经去脂、碱性醇洗、酸性水洗及反复的醇洗得到含量大于90%的晶体，且晶格中基本不含溶剂。该方法步骤繁琐冗长，消耗大量溶剂，收率低，在β-胡萝卜素菌丝体的提取中，晶体收率仅有35%。

专利CN101838667A将预处理后的发酵产物进行三次循环提取，而后又经浓缩、结晶后又经三步脱溶获得番茄红素油树脂，步骤冗长，提取率低。