[发明专利]一种高产天然虾青素的发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物发酵生产领域，具体涉及一种高产天然虾青素的发酵方法。

背景技术

虾青素（3,3′-二羟基-4,4′-二酮-β,β′-胡萝卜素）是一种酮式类胡萝卜素，具有极强的抗氧化活性，其抗氧化活性是维生素E的500倍，在提高免疫力，预防肿瘤、心血管疾病、糖尿病等慢性疾病的发生，延缓衰老等方面具有积极的促进作用。

目前，合成虾青素每千克达2500元，天然虾青素每千克达7000-10000元。由于价格的差异，市场上97%的份额都被化学合成的虾青素占据。但化学合成法工艺复杂，需要经过多步化学和生物催化反应才能完成，成本很高，且合成的虾青素在结构、功能、应用和安全性方面较天然虾青素截然不同。美国FDA已经明文禁止化学合成的虾青素进入保健品市场。天然虾青素所具有的纯天然活性物质、安全、无公害和无残留，已被多数国家批准使用于医药、食品和饲料等工业领域。

虾青素是类胡萝卜素中销售额第二大的产品。虾青素作为饲料添加剂添加到养殖饵料中，不仅能促进鱼卵受精，减少胚胎发育的死亡率，促进个体生长、增加成熟速度和繁殖率，提高动物的免疫力和存活力，而且可使虾青素沉积在鱼的皮肤和肌肉中，使皮肤和肌肉呈红色，这种鱼营养高、色泽鲜艳、口味好，在市场上大受青睐。另外，虾青素也能作为营养物质，促进家禽的生长和提高产蛋率，虾青素色素可沉积在蛋黄中，使蛋黄的颜色变红加深，提高经济效益。目前，国内，特别是沿海一带正大力发展鱼、虾、蟹等的人工养殖，因此，对作为饲料添加剂的虾青素的需求量也越来越大。

我国天然虾青素的生产目前还处于初级阶段，大量工作目前主要集中在实验室研究水平，国内天然虾青素粉的市场价格为7900元/千克，因此虾青素的生产具有很大的市场潜力。国际上仅有的微藻培养生产的虾青素上市供应，经研究表明微生物发酵法生产虾青素其各方面性能均优于微藻生产的虾青素和合成法虾青素。公开号为CN102864087A的中国专利文献公开了一种经诱变融合后得到的高产红法夫酵母菌株，该菌株生产虾青素的产量比亲本高14.3倍，但是虾青素的产量仍较低，为68mg/L，因此，有必要对发酵的工艺条件进行优化。

发明内容

本发明提供了一种高产天然虾青素的发酵方法，提高了虾青素的产率，且降低了发酵的成本。

一种高产天然虾青素的发酵方法，包括：

（1）活化红法夫酵母CGMCC6355菌株，制备种子液；

（2）将所述的种子液接种至发酵培养基中进行发酵培养，发酵培养结束后，提取虾青素；其中，

发酵培养前，向所述的发酵培养基中添加氧载体，所述氧载体与发酵培养基的体积比为0.5～6%；

所述发酵培养时，当发酵液中还原糖的质量浓度消耗至2%以下时，添加糖源使发酵液中还原糖的质量浓度达到2～3%；

所述发酵培养时，每隔8～24小时向发酵液中添加虾青素前体物质。

本申请所述的红法夫酵母CGMCC6355，即ZL20121032194.9专利公开的经诱变融合后得到的高产红法夫酵母菌株，命名为红法夫酵母（Phaffia rhodozyma）CZ10，保藏编号为CGMCC NO.6355。

所述发酵培养基中的最初还原糖浓度为3～4%。

所述发酵培养基主要包括碳源、氮源和无机盐，其中，碳源可采用农副产品、农产品废弃物及国库存粮等，具体可为甘蔗糖蜜、酒糟、微晶纤维素、籼米和玉米芯中的至少一种，其用于制备虾青素发酵培养基，可降低发酵成本，使资源得到充分利用。

农副产品、农产品废弃物等在配置发酵培养基时通常需先经过一定的预处理，使其降解生成可发酵性糖类，为酵母提供生长的碳源。

如以玉米芯为原材料，预处理方法具体可以为：将玉米芯粉碎后置于4%的氢氧化钠溶液中处理过夜，处理完成后过滤，滤渣经水洗、干燥后加入pH4.8的0.05mol/L的柠檬酸钠缓冲液，然后进行灭菌、酶水解，其中酶水解时采用的酶可以为纤维素酶和木聚糖酶组成的混合酶系。

如以籼米为原材料，预处理方法具体可以为：将籼米水洗浸泡后，粉碎调浆，浆液经85～90℃液化后灭菌、过滤，调节pH4.5，然后进行糖化，高温灭酶处理。

如以甘蔗糖蜜为原材料，预处理方法具体可以为：将甘蔗糖蜜用水稀释至糖度为45～50⁰Bx，然后加入浓硫酸，调节pH4.0～4.5，再于90～95℃通风处理10min，处理完成冷却后用氢氧化钠调节pH为5.0～6.0，静置过夜，分离得到糖蜜清液。