專利名稱：利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種以高纖維農(nóng)副產(chǎn)品為原料，利用粗壯脈紋胞菌(Meurospora. c/^sm)發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法，屬農(nóng)副產(chǎn)品深加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
類胡蘿卜素主要作為天然色素和營養(yǎng)強(qiáng)化劑使用，可防止人體維生素A缺乏和預(yù)防眼病等。近年來研究表明，天然類胡蘿卜素在防癌抗癌、預(yù)防心血管疾病和延緩衰老等方面有明顯作用。目前國內(nèi)外用于生產(chǎn)類胡蘿卜素的菌株主要有克拉克須霉菌 blakeskeanus )、三孢布拉霉菌(Mlakeslea trispora )、紅酵母(Mhodo torula )、紅法夫酵母和紅假單胞菌等。其中克拉克須霉菌產(chǎn)量低，沒有經(jīng)濟(jì)價值。三孢布拉霉菌生長十分迅速，生物量高，培養(yǎng)4 每升發(fā)酵液可獲得50g以上的干菌種，產(chǎn)β-胡蘿卜素的能力強(qiáng)，培養(yǎng)5飛d總胡蘿卜素產(chǎn)量在lg/L以上，其中809Γ90%是β-胡蘿卜素，該菌是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的好菌種，但該菌存在生產(chǎn)周期長、多核菌體易退化、提取工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高等局限。 同時利用紅法夫酵母和紅酵母合成蝦青素等類胡蘿卜素在國內(nèi)也已進(jìn)入試生產(chǎn)階段，但普遍存在高成本問題。高纖維農(nóng)副產(chǎn)品是在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)及加工過程中產(chǎn)生的，如礱糠、米糠/去脂米糠、 農(nóng)作物秸稈(稻草或小麥秸稈等)、豆渣、啤酒糟、茶粕/餅、菜籽粕/餅、甜葉菊渣、中藥渣、 蘋果渣和山藥皮等。我國是農(nóng)業(yè)大國，高纖維農(nóng)副產(chǎn)品的產(chǎn)量巨大，由于技術(shù)水平有限，這些農(nóng)副產(chǎn)品一直未得到有效利用，利用率及經(jīng)濟(jì)效益低，造成極大的資源浪費(fèi)，同時對環(huán)境也構(gòu)成極大地威脅。粗壯脈紋孢菌(Meurospora. crassa )，屬真菌門，真子囊菌亞綱，鹿角菌目，糞殼菌科，脈紋孢菌屬。粗壯脈紋孢菌的成熟孢子中含有較高含量的類胡蘿卜素，且主要為胡蘿卜素，同時該菌可產(chǎn)高活力纖維素酶，能夠利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品，生長所需營養(yǎng)簡單，原料易得成本低，發(fā)酵周期短，發(fā)酵過程易操作控制，生產(chǎn)成本低，為高纖維農(nóng)副產(chǎn)品的開發(fā)利用提供了一條有效地途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本低，效率高，可操作性強(qiáng)的生產(chǎn)天然類胡蘿卜素的技術(shù)。本發(fā)明的具體工藝步驟
(1)將高纖維農(nóng)副產(chǎn)品包括礱糠、米糠/去脂米糠、農(nóng)作物秸稈即稻草或小麥秸稈等、 豆渣、麩皮、啤酒糟、茶粕/餅、菜籽粕/餅、甜葉菊渣、中藥渣、蘋果渣和山藥皮等原料粉碎處理，與輔料即0 6. 0%硫酸銨、和/或0 3. 0%磷酸二氫鉀、和/或0 1. 0%氯化鈣、 和/或0. 1. 0%硫酸鎂混合均勻后潤水蒸料；(2)蒸料完成后冷卻至2(T40°C，接粗壯脈紋胞菌，20 40°C下光照培養(yǎng)2 10d；
(3)將培養(yǎng)好的培養(yǎng)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類胡蘿卜素；
(4)對所提色素進(jìn)行分離、純化后制成類胡蘿卜素成品。本發(fā)明的主要特點(diǎn)是用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品為底物培養(yǎng)粗壯脈紋胞菌(Afetfro^ora. Ci^SM )發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素。高纖維農(nóng)副產(chǎn)品量大、易得且價格低廉，將其作為原料發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素，可大大降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的有益效果是1、用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品為底物，不僅能變廢為寶，減少環(huán)境污染，而且能降低生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；2、采用粗壯脈紋胞菌發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)量高；3、粗壯脈紋胞菌培養(yǎng)時間短，營養(yǎng)要求簡單，固態(tài)發(fā)酵過程易控制，生產(chǎn)效率高。
具體實施例方式實施例一
將10 70%礱糠、30 90%米糠/去脂米糠和0. 5 4%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 05 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下光照培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá) 350 450mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例二
將0 100%豆渣、0 100%米糠/去脂米糠和0. 5 3%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料， 熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 05 1. 5%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下光照培養(yǎng)72h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá) 380 500mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例三
將10 75%農(nóng)作物秸稈粉(稻草或小麥秸稈等)、25 90%米糠/去脂米糠和0. 5 4%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 05 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下光照培養(yǎng)100h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例四
將20 75%啤酒糟粉，25 80%米糠/去脂米糠和1 6%硫酸銨、0. 5 3%磷酸二氫鉀、0. 05 1%氯化鈣和0. 02 0. 5%硫酸鎂混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C 后迅速揉碎，按0. 05 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、 純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例五
將20 85%茶粕/餅粉(去除茶皂素)，15 80%米糠/去脂米糠混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng) 90h,菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例六
將20 85%菜籽粕/餅粉，15 80%米糠/去脂米糠混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 2. 5%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于32°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 450mg/kg 培養(yǎng)基干重。實施例七
將10 75%甜葉菊渣，25 90%米糠/去脂米糠和0. 5 4%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C 下培養(yǎng)100h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá) 330 380mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例八
將20 85%中藥渣粉，15 80%米糠/去脂米糠和0. 5 3%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 2 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于下培養(yǎng)72h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素， 然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá) 350 420mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例九
將20 80%蘋果渣，20 80%米糠/去脂米糠和0. 2 4%硫酸銨和0. 02 0. 5%硫酸鎂混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 2 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)320 390mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例十
將20 80%山藥皮粉，20 80%米糠/去脂米糠和0. 5 3%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 2 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素， 然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá) 350 450mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例i^一
將10 70%礱糠、30 90%豆渣和0. 5 4%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至 2(T40°C后迅速揉碎，按0. 05 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下光照培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 450mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例十二
將10 75%農(nóng)作物秸稈粉(稻草或小麥秸稈等)、25 90%豆渣和0. 5 4%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 05 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下光照培養(yǎng)100h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例十三
將20 75%啤酒糟粉，25 80%豆?jié)O和1 6%硫酸銨、0. 5 3%磷酸二氫鉀、0. 05 1%氯化鈣和0. 02 0. 5%硫酸鎂混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按 0. 05 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例十四
將20 85%茶粕/餅粉(去除茶皂素)，15 80%豆渣混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng)90h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例十五
將20 85%菜籽粕/餅粉，15 80%豆渣混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 2. 5%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于32°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、 純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 450mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例十六
將10 75%甜葉菊渣，25 90%豆渣和0. 5 4%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng)100h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/ kg培養(yǎng)基干重。實施例十七
將20 85%中藥渣粉，15 80%豆渣和0. 5 3%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 2 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于下培養(yǎng)72h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 450mg/kg 培養(yǎng)基干重。實施例十八
將20 80%蘋果■，20 80%豆■和0. 2 4%硫酸銨和0. 02 0. 5%硫酸鎂混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 2 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例十九
將20 80%山藥皮粉，20 80%豆渣和0. 5 3%硫酸銨混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 2 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 500mg/kg 培養(yǎng)基干重。實施例二十
將20 85%茶粕/餅粉(去除茶皂素)，15 80%麩皮混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 3%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于30°C下培養(yǎng)90h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例二i^一
將20 85%菜籽粕/餅粉，15 80%麩皮混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 2. 5%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于32°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、 純化、加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 400mg/kg培養(yǎng)基干重。實施例二十二
將20 90%山藥皮，10 80%麩皮混合均勻后潤水蒸料，熟料冷卻至2(T40°C后迅速揉碎，按0. 1 2. 5%接種量接種粗壯脈紋胞菌后于32°C下培養(yǎng)96h，菌體培養(yǎng)成熟后收集培養(yǎng)基(或孢子)干燥后酸法破壁，用丙酮浸提類胡蘿卜素，然后對提取色素進(jìn)行分離、純化、 加工，即得類胡蘿卜素成品。其中類胡蘿卜素產(chǎn)量可達(dá)350 450mg/kg培養(yǎng)基干重。
權(quán)利要求
1 一種利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法，其特征在于(1)將高纖維農(nóng)副產(chǎn)品粉碎處理，與輔料即0 6.0%硫酸銨、和/或0 3. 0%磷酸二氫鉀、和/或0 1. 0%氯化鈣、和/或0. 1. 0%硫酸鎂混合均勻后潤水蒸料；(2)蒸料完成后冷卻至2(T40°C，接菌光照培養(yǎng)；(3)將培養(yǎng)好的培養(yǎng)基或收集孢子干燥后酸法破壁，然后浸提類胡蘿卜素；(4)對所提色素進(jìn)行分離、純化后制成類胡蘿卜素成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法，其特征在于所述的高纖維農(nóng)副產(chǎn)品包括礱糠、米糠/去脂米糠、農(nóng)作物秸稈即稻草或小麥秸稈、豆渣、麩皮、啤酒糟、茶粕/餅、菜籽粕/餅、甜葉菊渣、中藥渣、蘋果渣和山藥皮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法，其特征在于所用菌種為粗壯脈紋胞菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法，其特征在于所述的發(fā)酵培養(yǎng)溫度為2(T40°C，培養(yǎng)時間2 10d。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法，其特征在于對孢子和細(xì)胞進(jìn)行破壁后用丙酮或乙酸乙酯浸提類胡蘿卜素。
全文摘要
利用高纖維農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法，是將高纖維農(nóng)副產(chǎn)品原料粉碎處理，與輔料即0～6.0%硫酸銨、和/或0～3.0%磷酸二氫鉀、和/或0～1.0%氯化鈣、和/或0.～1.0%硫酸鎂混合均勻后潤水蒸料；蒸料完成后冷卻至20~40℃，接粗壯脈紋胞菌，20～40℃下光照培養(yǎng)2~10d；將培養(yǎng)好的培養(yǎng)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類胡蘿卜素；對所提色素進(jìn)行分離、純化后制成類胡蘿卜素成品。本方法具有過程易操作控制，生產(chǎn)成本低，發(fā)酵周期短，類胡蘿卜素產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C12R1/645GK102286594SQ20111023702
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者劉志剛, 李靜, 鄧澤元 申請人:南昌大學(xué)