[发明专利]一种发酵生产左旋虾青素的方法

说明书

本发明公开了一种发酵生产左旋虾青素的方法，它包括：1）取红发夫酵母菌，活化，接种，摇床培养；2）离心，收集沉淀得到菌体，水洗，离心，弃上清得到酵母泥，加入盐酸溶液，震荡均匀，浸泡25~35 min，沸水浴4~5分钟，冰浴降温；在4000~6000 r/min下离心8~15 min去除盐酸溶液，收集沉淀，水洗、离心，弃上清，得破碎后细胞沉淀物；3）细胞沉淀物加入丙酮，避光震荡浸提，离心，收集上清液；4）干燥，加入甲醇，过C18柱，再用甲醇洗脱，收集洗脱液，干燥，得到左旋虾青素；生产的虾青素含量为2.79 mg/g DCW，其中左旋虾青素占比为75.81±2.37%。

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种发酵生产左旋虾青素的方法。

背景技术

虾青素（Astaxanthin），化学名称为3，3′-二羟基-β，β′-胡萝卜素-4，4′-二酮基，别名虾黄素，是酮式类胡萝卜素的一种，属于萜烯类不饱和化合物。其分子式C₄₀H₅₂O₄，相对分子量为596.86。类胡萝卜素可分为胡萝卜素和叶黄素，胡萝卜素主要包括β-胡萝卜素和α-胡萝卜素，而叶黄素主要包括玉米黄质，角黄素和虾青素。虾青素是600多种类胡萝卜素中的一种，是类胡萝卜素合成途径中的最终产物，分子结构中含有非常长的共轭双键和α-羟基酮，由于这些化学结构能够向自由基供应电子，从而使虾青素极易和自由基进行反应而清除了自由基，因其具有极强的抗氧化活性，被广泛应用于增强机体的免疫能力、抗癌、抗疲劳及预防骨质疏松等方面。并且最新的研究结果表明虾青素可保护脑组织免受缺血相关损伤和预防中枢神经系统疾病。自上世纪90年代至今，国内外科学界对虾青素引起高度关注并做了大量研究。虾青素的推出导致了抗氧化剂市场的革命，并且由于其独特的功能使其在医药、化妆品及饲料养殖等行业得到了广泛应用。虾青素有3种旋光异构体：左旋（3S，3’S）、消旋（3S，3’R）和右旋(3R，3’R)，具有最强的生物学活性，是“天然左旋虾青素”。

至今为止生产虾青素主要有三种途径：①化学合成法；②提取法；③微生物发酵法。

①化学合成法具有生产成本较低，产量高等优点，但是化学合成的虾青素只有25%左为左旋虾青素，动物机体只对左旋虾青素有较高的吸收利用率，抗氧化能力较低，而且不允许人体服用；

②提取法主要从水产品加工的废弃物 中提取虾青素，提取前必须除去废弃物中的石灰质成分，提取费用高且容易污染，虾壳粉碎提取的虾青素是100%右旋虾青素，抗氧化性极低，对人体基本没有抗氧化作用；

③微生物发酵法主要有两种方式：一是利用藻类生产；二是利用酵母菌发酵生产。雨生红球藻因为虾青素含量高、而且全部为左旋结构已经成为国内外虾青素研究的热点，但其存在培养周期长（一般为 25-30天），细胞生长慢、生物量低，需要光照，生产场所受到限制，易污染，藻类破壁释放虾青素产率低，生产成本高等弊端。1976年，Andrewes等人在红发夫酵母中发现了虾青素，并且红发夫酵母为自然界中虾青素含量最多的菌株。红发夫酵母作为富含虾青素的微生物之一，具有以下几个优势：安全、无毒；可以利用多种糖类作为碳源；培养周期较短；可以进行高密度发酵培养；不需要光照；对环境无污染，这些优势利于工业生产。倪辉在《利用淀粉糖作碳源培养法夫酵母生产虾青素的研究》论文中报道以麦芽糖浆、果葡糖浆、标准糖浆3种淀粉糖为碳源进行发酵试验，但以标准糖浆为碳源的虾青素含量高于其它2种淀粉糖，达到0.38 mg虾青素/g干酵母；杨静在《红发夫酵母摇瓶培养条件的优化》一文中发现摇瓶培养正交试验优化条件下，得到最适糖质量分数4%，温度29℃，装液量30 mL，pH为9时，红发夫酵母的虾青素含量为0.70 μg/g，提高了66%。

但是目前报道的红法夫酵母生产虾青素多为右旋结构。张瑞莲在《左旋、右旋及外消旋虾青素抗脂质过氧化活性差异的研究》中报道，红法夫酵母合成的虾青素95%以上为3R,3´R（右旋结构）。