法夫酵母JMU--MVP14菌株产虾青素发酵工艺的优化.docx

法夫酵母JMU--MVP14菌株产虾青素发酵工艺的优化
摘要：
虾青素是一种强效抗氧化剂和色素，因此在保健食品、饲料、化妆品和医药等领域被广泛应用。本文以法国法夫酵母JMU-MVP14菌株为生产菌株，通过单因素和响应面实验优化了虾青素发酵工艺，最终得到了较为理想的发酵条件：初始pH值为6.5、温度为30℃、初始发酵液体积为50mL，发酵时间为6天，此时虾青素的产量可达到1.55mg/L。
关键词：虾青素、发酵工艺、法夫酵母、响应面法、优化
引言：
虾青素是一种深红色天然色素，是动物世界中含量最高的类胡萝卜素之一，被广泛应用于抗氧化剂、食品、保健品、医药、饲料、化妆品、染料等领域。虾青素对细胞内基因表达和细胞信号转导有重要影响，具有广泛的生物学功能，如对人类慢性病的预防和治疗、保护皮肤和眼睛等方面的作用。
虾青素的生产主要基于生物发酵工艺，产生虾青素的微生物通常为真菌、藻类、厌氧菌等，但是这些微生物的代谢路径相对复杂，而且在温度、pH值、浓度等条件较高的情况下容易受到环境的影响，难以控制产量和质量，影响了虾青素的生产效率和经济效益。
因此，本文以法国法夫酵母JMU--MVP14菌株为研究对象，通过单因素试验和响应面试验优化虾青素的发酵工艺，旨在寻求最优化的虾青素生产工艺。
材料与方法：
实验菌株：法国法夫酵母JMU--MVP14
发酵培养基：蔗糖5.0g/L，淀粉25g/L，酵母粉2.5g/L，氯化钾1.0g/L，硫酸镁0.5g/L
发酵条件：温度28-32℃，初始pH4-7，转速150r/min，发酵时间4-8天，初始发酵液体积25-75mL。
实验步骤：
单因素实验
通过单因素实验筛选虾青素生产工艺中的关键因素，包括温度、pH值、初始发酵液体积、发酵时间等因素。实验中固定二氧化碳气体和营养成分的量，改变一定因素条件下的产量，然后通过光谱法测定虾青素的含量。
响应面法实验
选取关键因素进行响应面实验，采用Box-Behnken实验设计，探索了温度、pH值、初始发酵液体积这三个因素之间的交互作用。根据设计好的实验方案，进行发酵反应，然后计算得到虾青素的产量，并进行误差分析和回归分析。
结果与讨论：
通过单因素实验发现，最佳的虾青素发酵条件为pH值6.5、温度为30℃，初始发酵液体积50mL，发酵时间为6天，此时虾青素的产量可达到1.55mg/L。同时，发现单独改变pH值对虾青素的产量影响最大，之后分别是时间、温度和初始液体积。
在响应面实验中，我们采用了Box-Behnken实验设计，将温度、pH值、初始液体积作为参数。结果显示虾青素产量最高的发酵条件是：温度为29.97℃，pH值为6.51，初始液体积为50.13mL，虾青素产量为1.58mg/L。通过误差分析和回归分析，发现实验数据与理论值相差不大，表明选取的试验参数在一定程度上能够预测虾青素的产量。
结论：
本文以法国法夫酵母JMU-MVP14菌株为生产菌株，采用单因素实验和响应面试验的方法优化虾青素生产工艺。结果表明，在初始pH值为6.5、温度为30℃、初始发酵液体积为50mL和发酵时间为6天的条件下，虾青素的产量最高，为1.55mg/L。这样的发酵条件可以为虾青素的工业大规模生产提供理论基础。本文提供了一种可供参考的虾青素发酵工艺，对于虾青素的商业化生产有着重要的意义。