CN102286594A - 利用高纤维农副产品发酵生产类胡萝卜素的方法 - Google Patents
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Abstract
利用高纤维农副产品发酵生产类胡萝卜素的方法，是将高纤维农副产品原料粉碎处理，与辅料即0～6.0%硫酸铵、和/或0～3.0%磷酸二氢钾、和/或0～1.0%氯化钙、和/或0.～1.0%硫酸镁混合均匀后润水蒸料；蒸料完成后冷却至20~40℃，接粗壮脉纹胞菌，20～40℃下光照培养2~10d；将培养好的培养基或收集孢子干燥后酸法破壁，然后用丙酮或乙酸乙酯浸提类胡萝卜素；对所提色素进行分离、纯化后制成类胡萝卜素成品。本方法具有过程易操作控制，生产成本低，发酵周期短，类胡萝卜素产量高等优点。
Description
技术领域
本发明是一种以高纤维农副产品为原料，利用粗壮脉纹胞菌（Neurospora.crassa）发酵生产类胡萝卜素的方法，属农副产品深加工领域。
背景技术
类胡萝卜素主要作为天然色素和营养强化剂使用，可防止人体维生素A缺乏和预防眼病等。近年来研究表明，天然类胡萝卜素在防癌抗癌、预防心血管疾病和延缓衰老等方面有明显作用。目前国内外用于生产类胡萝卜素的菌株主要有克拉克须霉菌（Phycomyoces blakeskeanus）、三孢布拉霉菌（Blakeslea trispora）、红酵母（Rhodotorula）、红法夫酵母和红假单胞菌等。其中：克拉克须霉菌：产量低，没有经济价值。三孢布拉霉菌：生长十分迅速，生物量高，培养48h每升发酵液可获得50g以上的干菌种，产β-胡萝卜素的能力强，培养5~6d总胡萝卜素产量在1g/L以上，其中80%~90%是β-胡萝卜素，该菌是实现工业生产的好菌种，但该菌存在生产周期长、多核菌体易退化、提取工艺复杂、生产成本较高等局限。同时利用红法夫酵母和红酵母合成虾青素等类胡萝卜素在国内也已进入试生产阶段，但普遍存在高成本问题。
高纤维农副产品是在农产品生产及加工过程中产生的，如砻糠、米糠/去脂米糠、农作物秸秆（稻草或小麦秸秆等）、豆渣、啤酒糟、茶粕/饼、菜籽粕/饼、甜叶菊渣、中药渣、苹果渣和山药皮等。我国是农业大国，高纤维农副产品的产量巨大，由于技术水平有限，这些农副产品一直未得到有效利用，利用率及经济效益低，造成极大的资源浪费，同时对环境也构成极大地威胁。
粗壮脉纹孢菌（Neurospora.crassa），属真菌门，真子囊菌亚纲，鹿角菌目，粪壳菌科，脉纹孢菌属。粗壮脉纹孢菌的成熟孢子中含有较高含量的类胡萝卜素，且主要为β-胡萝卜素，同时该菌可产高活力纤维素酶，能够利用高纤维农副产品，生长所需营养简单，原料易得成本低，发酵周期短，发酵过程易操作控制，生产成本低，为高纤维农副产品的开发利用提供了一条有效地途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低，效率高，可操作性强的生产天然类胡萝卜素的技术。
本发明的具体工艺步骤：
（1）将高纤维农副产品包括砻糠、米糠/去脂米糠、农作物秸秆即稻草或小麦秸秆等、豆渣、麸皮、啤酒糟、茶粕/饼、菜籽粕/饼、甜叶菊渣、中药渣、苹果渣和山药皮等原料粉碎处理，与辅料即0～6.0%硫酸铵、和/或0～3.0%磷酸二氢钾、和/或0～1.0%氯化钙、和/或0.～1.0%硫酸镁混合均匀后润水蒸料；
（2）蒸料完成后冷却至20~40℃，接粗壮脉纹胞菌，20～40℃下光照培养2~10d；
（3）将培养好的培养基或收集孢子干燥后酸法破壁，然后用丙酮丙酮或乙酸乙酯浸提类胡萝卜素；
（4）对所提色素进行分离、纯化后制成类胡萝卜素成品。
本发明的主要特点是用高纤维农副产品为底物培养粗壮脉纹胞菌（Neurospora.crassa）发酵生产类胡萝卜素。高纤维农副产品量大、易得且价格低廉，将其作为原料发酵生产类胡萝卜素，可大大降低生产成本，提高经济效益。
本发明的有益效果是：1、用高纤维农副产品为底物，不仅能变废为宝，减少环境污染，而且能降低生产成本，具有显著的经济效益和社会效益；2、采用粗壮脉纹胞菌发酵生产类胡萝卜素，产品质量好，产量高； 3、粗壮脉纹胞菌培养时间短，营养要求简单，固态发酵过程易控制，生产效率高。
具体实施方式
实施例一：
将10～70%砻糠、30～90%米糠/去脂米糠和0.5～4%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.05～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下光照培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～450mg/kg培养基干重。
实施例二：
将0～100%豆渣、0～100%米糠/去脂米糠和0.5～3%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.05～1.5%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下光照培养72h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达380～500mg/kg培养基干重。
实施例三：
将10～75%农作物秸秆粉（稻草或小麦秸秆等）、25～90%米糠/去脂米糠和0.5～4%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.05～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下光照培养100h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例四：
将20～75%啤酒糟粉，25～80%米糠/去脂米糠和1～6%硫酸铵、0.5～3%磷酸二氢钾、0.05～1%氯化钙和0.02～0.5%硫酸镁混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.05～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于29℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例五：
将20～85%茶粕/饼粉（去除茶皂素），15～80%米糠/去脂米糠混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养90h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例六：
将20～85%菜籽粕/饼粉，15～80%米糠/去脂米糠混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～2.5%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于32℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～450mg/kg培养基干重。
实施例七：
将10～75%甜叶菊渣，25～90%米糠/去脂米糠和0.5～4%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养100h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达330～380mg/kg培养基干重。
实施例八：
将20～85%中药渣粉，15～80%米糠/去脂米糠和0.5～3%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.2～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于28℃下培养72h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～420mg/kg培养基干重。
实施例九：
将20～80%苹果渣，20～80%米糠/去脂米糠和0.2～4%硫酸铵和0.02～0.5%硫酸镁混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.2～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达320～390mg/kg培养基干重。
实施例十：
将20～80%山药皮粉，20～80%米糠/去脂米糠和0.5～3%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.2～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～450mg/kg培养基干重。
实施例十一：
将10～70%砻糠、30～90%豆渣和0.5～4%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.05～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下光照培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～450mg/kg培养基干重。
实施例十二：
将10～75%农作物秸秆粉（稻草或小麦秸秆等）、25～90%豆渣和0.5～4%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.05～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下光照培养100h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例十三：
将20～75%啤酒糟粉，25～80%豆渣和1～6%硫酸铵、0.5～3%磷酸二氢钾、0.05～1%氯化钙和0.02～0.5%硫酸镁混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.05～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于29℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例十四：
将20～85%茶粕/饼粉（去除茶皂素），15～80%豆渣混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养90h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例十五：
将20～85%菜籽粕/饼粉，15～80%豆渣混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～2.5%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于32℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～450mg/kg培养基干重。
实施例十六：
将10～75%甜叶菊渣，25～90%豆渣和0.5～4%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养100h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例十七：
将20～85%中药渣粉，15～80%豆渣和0.5～3%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.2～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于28℃下培养72h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～450mg/kg培养基干重。
实施例十八：
将20～80%苹果渣，20～80%豆渣和0.2～4%硫酸铵和0.02～0.5%硫酸镁混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.2～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例十九：
将20～80%山药皮粉，20～80%豆渣和0.5～3%硫酸铵混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.2～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～500mg/kg培养基干重。
实施例二十：
将20～85%茶粕/饼粉（去除茶皂素），15～80%麸皮混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～3%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于30℃下培养90h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例二十一：
将20～85%菜籽粕/饼粉，15～80%麸皮混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～2.5%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于32℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～400mg/kg培养基干重。
实施例二十二：
将20～90%山药皮，10～80%麸皮混合均匀后润水蒸料，熟料冷却至20~40℃后迅速揉碎，按0.1～2.5%接种量接种粗壮脉纹胞菌后于32℃下培养96h，菌体培养成熟后收集培养基（或孢子）干燥后酸法破壁，用丙酮浸提类胡萝卜素，然后对提取色素进行分离、纯化、加工，即得类胡萝卜素成品。其中类胡萝卜素产量可达350～450mg/kg培养基干重。
Claims (5)
1.一种利用高纤维农副产品发酵生产类胡萝卜素的方法，其特征在于：
（1）将高纤维农副产品粉碎处理，与辅料即0～6.0%硫酸铵、和/或0～3.0%磷酸二氢钾、和/或0～1.0%氯化钙、和/或0.～1.0%硫酸镁混合均匀后润水蒸料；
（2）蒸料完成后冷却至20~40℃，接菌光照培养；
（3）将培养好的培养基或收集孢子干燥后酸法破壁，然后浸提类胡萝卜素；
（4）对所提色素进行分离、纯化后制成类胡萝卜素成品。
2.根据权利要求1所述利用高纤维农副产品发酵生产类胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的高纤维农副产品包括砻糠、米糠/去脂米糠、农作物秸秆即稻草或小麦秸秆、豆渣、麸皮、啤酒糟、茶粕/饼、菜籽粕/饼、甜叶菊渣、中药渣、苹果渣和山药皮。
3.根据权利要求1所述利用高纤维农副产品发酵生产类胡萝卜素的方法，其特征在于：所用菌种为粗壮脉纹胞菌。
4.根据权利要求1所述利用高纤维农副产品发酵生产类胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的发酵培养温度为 20~40℃，培养时间2~10d。
5.根据权利要求1所述利用高纤维农副产品发酵生产类胡萝卜素的方法，其特征在于：对孢子和细胞进行破壁后用丙酮或乙酸乙酯浸提类胡萝卜素。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111221 |