[发明专利]一种利用木质纤维素类原料生产虾青素的方法

说明书

本发明涉及一种利用木质纤维素类原料生产虾青素的方法，所述方法包括：将木质纤维素类原料依次进行汽爆处理、酶解处理和发酵处理，生产虾青素；所述发酵处理中使用的发酵菌包括红法夫酵母和产丙酮酸的大肠杆菌基因工程菌。本发明所涉及的生产虾青素的方法将木质纤维素类原料经过汽爆处理后，半纤维素会部分降解，这有利于后续的酶催化或微生物利用，然后进行酶解，形成五碳糖和六碳糖混合的高浓度可发酵糖溶液，最后以可发酵糖为碳源进行发酵处理，为了提高红法夫酵母合成虾青素的能力，本发明创造性地采用红法夫酵母和大肠杆菌共发酵的方式，以大肠杆菌合成的丙酮酸作为促进剂，强化红法夫酵母合成虾青素，虾青素产量显著提高。

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，涉及一种利用木质纤维素类原料生产虾青素的方法，尤其涉及一种利用木质纤维素类原料经红法夫酵母和大肠杆菌基因工程菌共发酵生产虾青素的方法。

背景技术

木质纤维素类农林废弃物是一种重要的可再生资源，可通过化学法、生物法等将其转化为乙醇、丁醇、丁二酸等大宗化学品。但由于转化成本较高，至今难以实现产业化应用。选择一种高附加值的产品，可以提高木质纤维素类生物质资源转化利用的经济性。

虾青素是一种酮式类胡萝卜素，红色固体粉末，不溶于水，可溶于有机溶剂。它广泛存在于生物界中，特别是水生动物如虾、蟹、鱼和鸟类的羽毛中，起显色的作用。虾青素具有极强的抗氧化能力，可以清除二氧化氮、硫化物、二硫化物等，也可降低脂质过氧化作用，有效的抑制自由基引起的脂质过氧化作用。此外，有抑制肿瘤发生，增强免疫力，清除体内自由基等多方面的生理作用，对紫外线引起的皮肤癌有很好的治疗效果，对糖尿病引起的眼病也有防治作用，在保健品、医药、化妆品、食品添加剂以及水产养殖等方面具有广阔的应用前景。

由于木质纤维素本身的结构特点，微生物难以直接对木质纤维素进行转化，需要对其进行预处理。目前预处理技术包括多种方法，如稀酸法、水热法、汽爆法、研磨法、石灰法等等。汽爆法是一种研究较为深入且有效的方法。汽爆过程中，半纤维素会被部分降解，这有利于后续的酶催化或微生物利用。

红法夫酵母是合成虾青素的重要微生物，已经广泛用于饲料等领域。作为四萜类的虾青素，其在红法夫酵母体内需要较长的合成路径，造成虾青素的产量和产率一直很低。研究者通过物理、化学诱变、驯化以及生物工程改造的方法，在一定程度上提高了微生物合成虾青素的性能。研究发现，添加虾青素合成前体，如番茄红素等，是一种提高虾青素产量的有效方法。但如果直接添加这些前体物质，会显著增加虾青素的生产成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用木质纤维素类原料生产虾青素的方法，尤其提供一种利用木质纤维素类原料经红法夫酵母和大肠杆菌基因工程菌共发酵生产虾青素的方法。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种利用木质纤维素类原料生产虾青素的方法，所述方法包括：将木质纤维素类原料依次进行汽爆处理、酶解处理和发酵处理，生产虾青素；所述发酵处理中使用的发酵菌包括红法夫酵母和产丙酮酸的大肠杆菌基因工程菌。

本发明所涉及的生产虾青素的方法将木质纤维素类原料经过汽爆处理后，半纤维素会部分降解，这有利于后续的酶催化或微生物利用，然后对处理后产物进行酶解，形成五碳糖和六碳糖混合的高浓度可发酵糖溶液，最后以可发酵糖为碳源进行发酵处理，为了提高红法夫酵母合成虾青素的能力，本发明创造性地采用红法夫酵母和产丙酮酸的大肠杆菌基因工程菌共发酵的方式，以大肠杆菌合成的丙酮酸作为促进剂，强化红法夫酵母合成虾青素，虾青素产量显著提高，为利用可再生资源合成虾青素提供了一种有效方法。

优选地，所述红法夫酵母在发酵体系中的接种量为3-10％，例如3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等，该数值范围的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。优选5-7％。