2011 No.6
·54
Serial No.231
China Brewing
Research Report
利用水-有机两相体系提高三抱布拉霉菌合成β-胡萝下素水平的研究
蒲乾坤，王婧，林高超，范冬雪，蒸国梁*
（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）
摘要：在掘瓶和发酵罐中研究了添加正十二烷对三孢布拉霉菌合成β-胡萝卜素以及浸提色素效果的影响。结果表明，在揭瓶和发酵罐中(200r/min和350r/min转速）添加5%的正十二烷能够将20.3mg/L.53.2mg/L和52.9mg/L的β-胡萝卜素浸提到有机溶剂中（分别占胞色素内含量的4.0%、7.0%和6.8%），同时添加正十二烷提高了发酵罐中的溶氧水平（k），当搅拌转速为200r/min和350r/min时，与对照相比，胞内β-胡萝卜素的合成水平提高了10.8%和4.4%，并且缩短了发酵周期，使β-胡萝卜素的生产效率提高了24.7%和25.4%。以上结果表明，正十二烷可以同时作为没提剂和氧载体提高三孢布拉霉菌合成β-胡梦下素的水平，并在较低的拌转速条件下可获得较高转速下的发醇水平，降低了生产成本。
关键词：β-胡梦卜素：三孢布拉霉菌：正十二烷提取发酵：氧载体
中图分类号：TS202.3
文献标识码：A
文章编号：02545071(2011)06-0054-04
Enhancement of β-carotene production by Blakeslea trispora using aqueous-organic two phase system
PU Qiankun, WANG Jing, LIN Gaochao, FAN Dongxue, YAN Guoliang*
(College ofFood Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Bejing 100083, China)
Abstract: The effects of dodecane on production and extraction of β-carotene produced by Blakeslea trispora were investigated in shaking flask and fermentor. The results showed that 20.3mg/L, 53.2mg/L and 52.9mg/L β-carotene were extracted by 5% dodecane into the organic phase in shaking flask and fermentor with rotational speed of 200r/min and 350r/min, which accounted for 4.0%, 7.0% and 6.8% of intracellular β-carotene content, respectively. In addition, the intracellular β-carotene production and productivity were enhanced by dodecane due to the-improvement of dissolved oxygen concentration indicated by the increment ofku, Compared with control, the yield of intracellular β-carotene was improved by 10.8% or 4.4%, while the productivity was improved by 24.7% or 25.4%, when the rotational speed was 200 r/min or 350 r/min respectively. These results suggested that dodecane can be simultaneously used as extraction solvent and oxygen-vector to improve the β-carotene production by B. trispora. The level of adoseeoanaoaeeaoeoeeeaeeasaoee industrial application.
Key words: β-carotene; Blakeslea trispora; dodecane; extraction fermentation; oxygen-vector
β-胡萝下素是维生素A的前体，作为一种优质色素，具有较高的营养价值，同时还有较强的抗氧化功能，能够淬灭单线态氧和捕获氧自由基，降低氧自由基对细胞和组织的损害，因此广泛地应用于食品和医药工业。目前， β-胡萝卜素的生产方法有化学合成法、植物提取法和微生物发酵法3种，与前2种方法相比，利用微生物发酵法生产天然β-胡萝卜素具有营养要求简单、培养周期短、菌体可综合利用、易于产业化等优点，已成为天然β-胡萝卜素主要的生产方法。目前，我国天然β-胡萝卜素产量中约有 90%是通过发酵法生产获得的。合成β-胡萝卜素的微生物主要包括丝状真菌、酵母菌、细菌和藻类，其中三孢布拉菌被认为是产β-胡萝下素效率最高的微生物冈。目前，已有大量关于三孢布拉莓菌发酵生产β-胡萝下素的研究报道，包括营养和环境条件优化闯，促进剂的选择和添加策略围，溶氧浓度的优化国和氧化胁迫的应用等。
β-胡萝卜素属于脂溶性不饱和脂肪族类化合物，不溶于水，其只能在胞内积累，并不能分泌到胞外。研究发现，高水平的β-胡萝下素对细胞的生长和代谢具有抑制作用，
收稿日期：2011-01-23
胞内的过量积累会反馈抑制产物的进一步合成，这限制了β-胡萝卜素产量的提高。提取发酵（extractionfermen-tation)能够在一定程度上降低这种抑制作用，其是在发酵过程中，添加某种有机溶剂，利用有机溶剂的萃取功能将不溶于水的胞内产物不断地浸提到胞外，降低产物的抑制作用，而萃取到有机相中的目的产物还可通过再萃取进行回收，以进一步提高目的产物的合成水平。与其他发酵优化策略一样，提取发酵技术已成为一种重要的微生物发酵技术，并被成功的应用于类胡萝下素发酵生产研究中(如微藻和盐生杜氏藻)。虽然三孢布拉莓菌是发酵生产β-胡萝卜素最适宜的微生物之一，但到目前为止，还没有提取发酵技术应用于该菌的研究报道。
在提取发酵技术中，对萃取溶剂的选择至关重要，适宜的萃取剂应对细胞生长的负面影响最小，同时，对目的产物的溶解性应尽可能的大，因此在选择萃取剂时，需要考虑其与生物的相容性，对产物的溶解能力和没提能力，目前已报道的可用于类胡萝下素提取的萃取剂有葵烷、戊烷、已烷、正十四烷和异辛烷等闪。众所周知，氧气在某
基金项目：国家大学生创新性实验计划(No091001930)；中国农业大学青年教师启动基金(2006045) 作者简介：蒲乾坤(1990-)，男，本科生，研究方向为微生物发酵工程：燕国架*，讲师，通讯作者。