番茄红素的发酵生产.ppt

目录植物黄金——番茄红素番茄红素的结构研究背景：研究背景：目前国外有日本、匈牙利、美国、俄罗斯的多家公司申请了关于番茄红素生产专利，但只有从鲜番茄中提取番茄红素的工艺在以色列LycoredNaturalProductsIndustriesLtd实现了商业化大规模的生产。而中国的番茄红素开发亦被纳入“国家863计划”，受到的高度重视。
我国番茄红素的生产和研究均处于起步阶段。其研究主要集中在北京化工大学和无锡轻工大学食品学院；现有厂家的生产技术均以天然番茄为原料，如新疆生命红科技公司、上海的中国华源集团有限公司等有限几家企业，而华北制药是全国第一家采用生物发酵法提取番茄红素的企业。另据报道由江南大学和盐城市瑞智生物技术有限公司共同研制、开发的高科技产品天然番茄红素胶囊目前也已投入批量生产。

番茄红素的生产工艺合成番茄红素的微生物三孢布拉氏霉菌三孢布拉氏霉菌的发酵生产三孢布拉氏霉菌的发酵生产基因工程技术:构建基因工程菌的思路：在一些能够合成法尼基焦磷酸(FPP)的微生物中插入上述基因，使重组子能够合成类胡萝卜素。
美国专利报道将控制番茄红素合成的基因crtE,crtB,crtI转入拟分枝孢镰刀菌,得到0.5mg/g细胞干重的番茄红素[1]。
Wang等[2]通过对红假单孢球菌(Rhodobactersphaeroides)中八氢番茄红素脱氢酶的基因crtI进行定点突变,使番茄红素的产率提高到90%。
[1]JonesJD，HohnTM，LeathersTD，eta1．Fusariumsporotrichioidesstrainsforproductionoflycopene．US：6696282，2004-02-24
[2]WangCW，LiaoJC．AlterationofproductspecificityofRhodobactersphaeroidesphytoenedesaturasebydirectedevolution．TheJournalofBiologicalChemistry，2001，276(44)：4461～4464

利用基因工程技术实现了从实验室规模走向小规模产业化,但工程细胞携带的质粒对过程控制条件要求苛刻,易脱落,番茄红素产量大幅降低。
在产业化过程中,研究者更多的倾向于选择天然生产菌种,如具有较高生产能力的三孢布拉氏霉菌,这样就可以避免发酵工程上游技术中容易遇到的问题。

2培养基的组成方面

pH：LopezNieto等[4]研究表明,发酵液初始pH7.5时利于番茄红素的积累,但发酵过程中控制恒定的pH7.5,对发酵极为不利。因为不调节pH时,菌体能产生多种有机酸作为碳源;而调节恒定的pH,影响代谢流向。

温度：产生番茄红素的最佳温度为25℃,较高的温度(28℃~30℃)将会增加β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素的含量,降低番茄红素的产量。

[4]Lopez-NietoM.J，CostaJ，PeiroE，eta1．BiotechnoloigcallycopeneproductionbymatedfermentationofBlakesleatrispora.ApplMicrobiolBiotechnol,2004.66(2):153~159
搅拌速度：
提高搅拌转速能够在一定程度上提高溶氧速率，但高搅拌转速形成的高剪切力，使得菌体受损，生物活性降低致使生物量减小，仅单纯加大通气量，在发酵处于对数生长期时，仍然达不到要求。
通气率:
增加空气流速,提高空气中的O2浓度,能够增加溶氧水平并降低CO2浓度,因此能促进番茄红素的合成。

Mantzouridou等[5]研究表明在低转速(150r/min)和高通气率(1.5vvm)时可以获得较高的胡萝卜素产量和生产率;在高转速(500r/min)和中等通气率下(1vvm),可以获得较高产率和菌体生物量。
2024/11/52.氧载体与表面活性剂
三孢布拉霉是高度嗜氧的微生物，从发酵动力学方面去改善培养介质的性能，可以通过添加氧载体、表面活性剂来提高同一反应系统的传氧系数,从而提高番茄红素的产量。3.番茄红素环化酶抑制剂
生物法生产番茄红素的关键步骤就是添加番茄红素环化酶抑制剂，打断番茄红素至β一胡萝卜素的环化反应，使代谢流停留在番茄红素阶段。
常见的番茄红素环化酶抑制剂有两类：
叔胺类化合物：主要包括对二甲氨乙基苯酚、2-二甲氨基乙醇、2一二甲氨基一1一丙醇、1一二甲氨基一2一丙醇、3一二异丙基氨基一1一丙醇、1一二异丙基氨基一2一丙醇、三乙胺、2一二甲氨基乙苯等；
但目前由于毒性较大，在微生物法生产番茄红素中较少应用。
含氮类杂环化合物：如烟碱、咪唑、吡啶、吗啉、吡啶、哌啶、喹啉和某些取代衍生物。4.麦角固醇合成抑制剂WangJingfeng