制备β-胡萝卜素的方法

文档序号:8243659阅读:974来源:国知局
制备β-胡萝卜素的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备β-胡萝卜素的方法,特别是涉及一种利用微生物菌种发酵;来制备β-胡萝卜素的方法。
【背景技术】
[0002]类胡萝卜素是一种广泛存在于植物、动物、微生物中,与人体的健康密切相关的营养物质,它主要包括胡萝卜素、番茄红素、叶黄素等。类胡罗卜素不仅具有抗癌、抗氧化等很高的药用价值,而且还是人体维生素A的重要来源。类胡萝卜素作为食品添加剂和营养增强剂,已经得到FDA、欧洲共同体、WHO等国际组织的认可,近年来更是被广泛地应用于医药、食品、保健品及化妆品等领域。
[0003]天然的β-胡萝卜素主要来自于植物。但是,植物性原料存在供应不足,含量低等缺点,无法在工业上进行大规模利用。微生物具有生长繁殖快、含量高、不受季节性影响等优点,因此,利用微生物发酵生产胡萝卜素是一种理想的方法。
[0004]目前,提取三孢布拉霉菌中的胡萝卜素的主要工艺包括:菌体干燥、细胞破碎、有机溶剂提取及浓缩回收等。得到粗提物后,冷却析晶、分离纯化等步骤得到高含量的晶体。中国专利申请第200910135676.0号公开了一种利用三孢布拉霉菌中制备β-胡萝卜素的方法,使用真空干燥使菌丝体脱水,然后用二氯甲烷提取。但真空干燥能耗大,且二氯甲烷有剧毒,会影响食品的安全。中国专利申请第200910158159.5号公开了一种用一元醇脱水,然后再用有机溶剂提取胡萝卜素的方法。但是,使用一元醇溶液脱水,回收能耗大,成本高,且提取时间长。中国专利申请第201210180281.4号公开了一种采用高压蒸汽破壁提取胡萝卜素的方法。但是,此方法使用的温度和压力都较高,容易使胡萝卜素氧化,影响产品的品质。中国专利申请第201310003309.1号公开了一种用三孢布拉霉菌干菌丝进行磨碎提取的方法,此方法需要将菌丝体烘干,容易造成胡萝卜素氧化损失。
[0005]整体来看,现有的以微生物发酵的方式制备胡萝卜素晶体存在以下缺点:工艺复杂,成本高,产品质量难以保证。因此,提供一种新的制备胡萝卜素的方法实为必要。

【发明内容】

[0006]本发明的目的是提供一种工艺简单,低成本的提取β -胡萝卜素的方法。
[0007]为实现上述目的,本发明的制备胡萝卜素的方法,包括如下步骤:将微生物菌种接种发酵;在发酵结束前l_24h,加入生物酶进行破壁;将发酵液进行固液分离,得到湿菌体;将湿菌体和有机溶剂混合后进行循环剪切破碎;将混合液经固液分离,得到萃取液;用大孔吸附树脂吸附萃取液中的胡萝卜素,吸附完成后,用有机溶剂解析大孔吸附树月旨,得到含有β -胡萝卜素的解析液;脱除解析液中的溶剂,真空干燥,得到β -胡萝卜素晶体。
[0008]进一步的,上述步骤(I)中,微生物为三孢布拉霉、杜氏盐藻或红酵母。
[0009]进一步的,上述步骤(2)中,生物酶为蜗牛酶、碱性蛋白酶、几丁质酶或纤维素酶。
[0010]进一步的,上述步骤(4)中,湿菌体和有机溶剂的重量比为1:10-1:20。
[0011]进一步的,上述步骤(4)中,破碎后菌体的平均粒径不高于300um。
[0012]进一步的,上述步骤(4)中,有机溶剂为己烷、丁烷、石油醚、乙酸乙酯或丙酮。
[0013]本发明的制备β -胡萝卜素的方法具有以下有益效果:湿菌体采用生物酶破壁与机械破壁相结合的方式,破壁率高,因此胡萝卜素的提取率高;提取过程无需烘干菌体,避免了胡萝卜素的氧化。另一方面,本发明使用大孔吸附树脂分离纯化胡萝卜素,工艺简单,提取完胡萝卜素的混合油可以作为萃取溶剂循环使用,因此能够节约成本,降低能耗,且有利于环保。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实例,对本发明作进一步的详细说明。
[0015]实施例1
以三孢布拉霉菌种作为发酵菌种,依次按下列步骤操作:
1)将三孢布拉霉接种发酵;发酵结束前I小时,加入发酵液体积0.3%的蜗牛酶;
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤得到湿菌体;
3)取300g湿菌体,加入3000ml丁烷,用高速珠磨机循环剪切破碎至菌丝体平均粒径为 300umo
[0016]4)将菌体混合液离心得到萃取液。
[0017]5)在20°C的条件下,用大孔吸附树脂吸附上述萃取液0.5h。在30°C的条件下,用乙酸乙酯解析大孔吸附树脂0.5h,得到含有β -胡萝卜素的解析液。
[0018]6)脱除解析液中的溶剂后,真空干燥得到纯度为99.1%的β-胡萝卜素粉末晶体。
[0019]实施例2
以三孢布拉霉菌种作为发酵菌种,依次按下列步骤操作:
1)将三孢布拉霉接种发酵;发酵结束前4小时,加入发酵液体积0.15%的碱性蛋白酶;
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤得到湿菌体;
3)取500g湿菌体,加入10000ml乙酸乙酯,用剪切机循环剪切破碎至菌丝体平均粒径为 180um。
[0020]4)将菌体混合液离心得到萃取液.5)在30°C的条件下,用大孔吸附树脂吸附上述萃取液1.5h。在40°C的条件下,用丁烷解析大孔吸附树脂1.5h,得到含有β -胡萝卜素的解析液。
[0021]6)脱除解析液中的溶剂后,真空干燥得到纯度为99.7%的胡萝卜素粉末晶体。
[0022]实施例3
以三孢布拉霉菌种作为发酵菌种,依次按下列步骤操作:
1)将三孢布拉霉接种发酵;发酵结束前24小时,加入发酵液体积0.1%的几丁质酶;
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤得到湿菌体; 3)取5kg湿菌体,加入75L乙酸乙酯,用剪切机循环剪切破碎菌丝体平均粒径为150umo
[0023]4)将菌体混合液离心得到萃取液。
[0024]5)在25°C的条件下,用大孔吸附树脂吸附上述萃取液lh。在35°C的条件下,用石油醚解析大孔吸附树脂lh,得到含有β-胡萝卜素的解析液。
[0025]6)脱除解析液中的溶剂后,真空干燥得到纯度为99.3%的胡萝卜素粉末晶体。
[0026]实施例4
以三孢布拉霉菌种作为发酵菌种,依次按下列步骤操作:
1)将三孢布拉霉接种发酵;发酵结束前18小时,加入发酵液体积0.1%的纤维素酶;
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤得到湿菌体;
3)取30kg湿菌体,加入450L正己烷,用剪切机循环剪切破碎菌丝体平均粒径为230umo
[0027]4)将菌体混合液离心得到萃取液。
[0028]5)在35°C的条件下,用大孔吸附树脂吸附上述萃取液lh。在40°C的条件下,用丙酮解析大孔吸附树脂lh,得到含有β-胡萝卜素的解析液。
[0029]6)脱除解析液中的溶剂后,真空干燥得到纯度为97.9%的胡萝卜素粉末晶体。
[0030]实施例5
以杜氏盐藻菌种作为发酵菌种,依次按下列步骤操作:
1)将杜氏盐藻接种发酵;发酵结束前12小时,加入发酵液体积0.15%的碱性蛋白酶;
2)将发酵结束后得到的发酵液经离心得到湿菌体;
3)取1kg湿菌体,加入150L石油醚,用剪切机循环剪切破碎菌丝体平均粒径为200umo
[0031]4)将菌体混合液离心得到萃取液。
[0032]5)在38°C的条件下,用大孔吸附树脂吸附上述萃取液lh。在42°C的条件下,用己烷解析大孔吸附树脂lh,得到含有β-胡萝卜素的解析液。
[0033]6)脱除解析液中的溶剂后,真空干燥得到纯度为97.3%的胡萝卜素粉末晶体。
[0034]实施例6
以红酵母菌种作为发酵菌种,依次按下列步骤操作:
1)将红酵母菌接种发酵;发酵结束前6小时,加入发酵液体积0.15%的蜗牛酶;
2)将发酵结束后得到的发酵液经离心得到湿菌体;
3)取Ikg湿菌体,加入15L乙酸乙酯,用剪切机循环剪切破碎菌丝体平均粒径为250umo
[0035]4)将菌体混合液离心得到萃取液。
[0036]5)在40°C的条件下,用大孔吸附树脂吸附上述萃取液lh。在45°C的条件下,用丙酮解析大孔吸附树脂lh,得到含有β-胡萝卜素的解析液。
[0037]6)脱除解析液中的溶剂后,真空干燥得到纯度为98.1%的β-胡萝卜素粉末晶体。
[0038]实施例7
以红酵母菌种作为发酵菌种,依次按下列步骤操作:
1)将红酵母菌接种发酵;发酵结束前24小时,加入发酵液体积0.15%的纤维素酶和
0.15%的蛋白酶;
2)将发酵结束后得到的发酵液经离心得到湿菌体;
3)取20kg湿菌体,加入30L石油醚,用剪切机循环剪切破碎菌丝体平均粒径为120um。
[0039]4)将菌体混合液离心得到萃取液。
[0040]5)在45°C的条件下,用大孔吸附树脂吸附上述萃取液lh。在48°C的条件下,用丁烷解析大孔吸附树脂lh,得到含有β-胡萝卜素的解析液。
[0041]6)脱除解析液中的溶剂后,真空干燥得到纯度为99.7%的胡萝卜素粉末晶体。
[0042]以上实施例中,有机溶剂不限于正己烷、丁烷、乙酸乙酯、石油醚、丙酮,使用6号溶剂、二氯甲烷、等其他有机溶剂同样能达到较好的萃取效果。本发明工艺简单,能耗低、提取得率高、效率高、有利于实现大规模化生产。
【主权项】
1.制备β-胡萝卜素的方法,包括如下步骤: 将微生物菌种接种发酵; 在发酵结束前l-24h,加入生物酶进行破壁; 将发酵液进行固液分离,得到湿菌体; 将湿菌体和有机溶剂混合后进行循环剪切破碎; 将混合液经固液分离,得到萃取液; 用大孔吸附树脂吸附萃取液中的胡萝卜素,吸附完成后,用有机溶剂解析大孔吸附树脂,得到含有β-胡萝卜素的解析液; 脱除解析液中的溶剂,真空干燥,得到胡萝卜素晶体。
2.根据权利要求1所述的制备β-胡萝卜素的方法,其特征在于:步骤(I)中,微生物为三孢布拉霉、杜氏盐藻或红酵母。
3.根据权利要求1所述的制备β-胡萝卜素的方法,其特征在于:步骤(2)中,生物酶为蜗牛酶、碱性蛋白酶、几丁质酶或纤维素酶。
4.根据权利要求1所述的制备β-胡萝卜素的方法,其特征在于:步骤(4)中,湿菌体和有机溶剂的质量体积比为1:10-1:20。
5.根据权利要求1所述的制备β-胡萝卜素的方法,其特征在于:步骤(4)中,破碎后菌体的平均粒径不高于300um。
6.根据权利要求1所述的制备β-胡萝卜素的方法,其特征在于:步骤(4)中,有机溶剂为己烷、丁烷、石油醚、乙酸乙酯或丙酮。
【专利摘要】制备β-胡萝卜素的方法,包括如下步骤:将微生物菌种接种发酵;在发酵结束前1-24h,加入生物酶进行破壁;将发酵液进行固液分离,得到湿菌体;将湿菌体和有机溶剂混合后进行循环剪切破碎;将混合液经固液分离,得到萃取液;用大孔吸附树脂吸附萃取液中的β-胡萝卜素,吸附完成后,用有机溶剂解析大孔吸附树脂,得到含有β-胡萝卜素的解析液;脱除解析液中的溶剂,真空干燥,得到β-胡萝卜素晶体。本发明中,湿菌体采用生物酶破壁与机械破壁相结合的方式,破壁率高,因此β-胡萝卜素的提取率高;提取过程无需烘干菌体,避免了β-胡萝卜素的氧化。另一方面,本发明使用大孔吸附树脂分离纯化β-胡萝卜素,工艺简单,提取完β-胡萝卜素的混合油可以作为萃取溶剂循环使用,因此能够节约成本,降低能耗,且有利于环保。
【IPC分类】C12R1-89, C12R1-645, C12P23-00, C07C403-24
【公开号】CN104557648
【申请号】CN201410803521
【发明人】李翔宇, 田勇, 汪志明, 陆姝欢, 周强, 易德伟
【申请人】嘉必优生物工程(武汉)有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月23日
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