一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微生物技术领域，具体地说，是涉及一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法。
【背景技术】
[0002]海红虾青素是一种类胡萝卜素，具有极强的抗氧化能力和生物着色能力，已广泛应用于食品、医药、化妆品、饲料等许多领域。在预防心脑血管疾病、保护眼睛和中枢神经系统、防紫外线辐射、抑制肿瘤、抗炎、缓解运动疲劳等方面具有较高的应用价值。海红虾青素，一种具有高抗氧化能力的类胡萝卜素，薄层层析时其迀移率与天然虾青素酯接近，抗氧化能力也与天然左旋虾青素接近而得名，DPPH法检测其抗氧化能力强于天然左旋虾青素40%左右。
[0003]虾青素的制备方法，已知有化学合成法、从水产废物提取或藻类中提取的方法、利用微生物进行生产的方法等。化学合成法，生产成本较高，许多国家不允许使用合成虾青素用于饲料添加剂方面；从水产废物提取，原料来源广泛、成本低，但生产易受季节限制，生产条件要求苛刻，生产成本高，产量较低，产品纯度不高；从藻类中提取，藻类中的虾青素含量较高，原料成本较低。但藻类的生长条件苛刻，对水质、环境及光的要求很高，大规模生产依然存在难度；利用微生物进行生产的方法，采用糖质原料发酵生产，利于大规模高密度生产，而且不受地域和气候的限制，生产成本相对低廉。
[0004]近年来，国内外对虾青素的需求量越来越大，具有广阔的市场前景。目前美国、加拿大、欧盟等国的许多生物技术公司正致力于开发生产这类产品，但远不能满足市场需求，故价格较高。因此加紧对虾青素及类似产品的研制开发，对于增强国际竞争力，有十分重要的意义。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法，通过以下步骤实现：以胶红酵母菌作为发酵菌种，按照接种量为2-10%将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括：葡萄糖60-130g/L、酵母粉3-10g/L、KH2PO4
O.5-1. 5g/L,K2HPO4 O. 5-1. 5g/L、尿素 l_5g/L 和 NaCl O. 3_9g/L，该培养基的 pH 在 5. 5-7. 5之间，向所述培养基中添加碳酸钙和硫酸镁，所述碳酸钙的添加量为O. 1-0. 5g/L，所述硫酸镁为七水合硫酸镁，添加量为O. 1-0. 7g/L，采用5L的发酵罐进行发酵，在发酵过程中调节通风量和发酵罐转速，发酵温度维持在25-33°C，发酵pH值在5. 5-7. 5之间发酵3d ；
[0006]所述通风量，进一步为，
[0007]在发酵过程中的l_12h内，通风量为I. 5-1. 75L/min ；
[0008]在发酵过程中的12-36h内，通风量为6. 5_9L/min ；
[0009]在发酵过程中的36-72h内，通风量为2-3. 5L/min ；
[0010]所述转速，进一步为，
[0011]在发酵过程中的l-12h内，转速为140-180r/min ；
[0012]在发酵过程中的12-36h内，转速为220-280r/min ；
[0013]在发酵过程中的36-72h内，转速为80-180r/min。
[0014]优选地，所述培养基进一步包括:葡萄糖70g/L、酵母粉5g/L、KH2PO4 lg/L、K2HPO4lg/L、尿素2g/L和NaCl 2g/L，该培养基的pH为6.5。
[0015]本发明的胶红酵母菌(英文名Rhodotorula mucilaginosa)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，保藏日期:2014年12月01日，保藏编号:CGMCC N0.10123。
[0016]与现有技术相比，本发明所述的提高发酵生产海红虾青素产率的方法，达到了如下效果:
[0017](I)本发明以胶红酵母为出发菌株，葡萄糖等为主要生产原料，采用5L发酵罐发酵，在原有基础上改变发酵培养基配方，调节发酵条件使菌体中海红虾青素的含量增加了
10.34%。
[0018](2)以胶红酵母为出发菌株，葡萄糖和酵母粉为主要生产原料，通过添加一定量的碳酸钙和硫酸镁，并在发酵过程中调节不同阶段的通风量和转速，干菌体中海红虾青素含量最高可达1.28%?3.75%。
[0019](3)本发明在保证产品产率的基础上，通过对通风量和转速在不同发酵阶段的控制，可降低了能耗，减少发酵运营成本，对于实现工业化生产成本的缩减存在更大的意义。
【附图说明】
[0020]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0021]图1为碳酸钙添加量对海红虾青素产量的影响；
[0022]图2为七水合硫酸镁对海红虾青素产量的影响；
[0023]图3为本发明提高发酵生产海红虾青素产率的方法流程图。
【具体实施方式】
[0024]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0025]以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
[0026]实施例1:
[0027]本实施例提供一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法，通过以下步骤实现:以胶红酵母菌作为发酵菌种，按照接种量为2%将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括:葡萄糖 60g/L、酵母粉 3g/L、KH2P04 0.5g/L,K2HPO4 0.5g/L、尿素 lg/L 和 NaCl0.3g/L，该培养基的pH为6.5，向所述培养基中添加碳酸钙和硫酸镁，采用5L的发酵罐进行发酵，在发酵过程中调节通风量和发酵罐转速，发酵温度维持在25°C，发酵pH值5.5发酵3d。
[0028]所述碳酸钙的添加量为0.lg/L,所述硫酸镁为七水合硫酸镁，添加量为
0.1-0.7g/Lo
[0029]所述通风量，进一步为，在发酵过程中的l_12h内，通风量为1.5L/min ;在发酵过程中的12-36h内，通风量为7L/min ;在发酵过程中的36_72h内，通风量为2L/min。
[0030]所述转速，进一步为，在发酵过程中的l_12h内，转速为140r/min ;在发酵过程中的12-36h内，转速为220r/min ;在发酵过程中的36_72h内，转速为140r/min。
[0031]实施例2:
[0032]本实施例提供一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法，通过以下步骤实现:以胶红酵母菌作为发酵菌种，按照接种量为10%将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括:葡萄糖 130g/L、酵母粉 10g/L、KH2PO4 1.5g/L、K2HPO4 1.5g/L、尿素 5g/L 和NaC19g/L，该培养基的pH为7.5，向所述培养基中添加碳酸钙和硫酸镁，采用5L的发酵罐进行发酵，在发酵过程中调节通风量和发酵罐转速，发酵温度维持在25°C，pH值7.5发酵3d。
[0033]所述碳酸钙的添加量为0.5g/L，所述硫酸镁为七水合硫酸镁，添加量为0.7g/L。
[0034]所述通风量，进一步为，在发酵过程中的l_12h内，通风量为1.75L/min ;在发酵过程中的12-36h内，通风量为9L/min ;在发酵过程中的36_72h内，通风量为3.5L/min。
[0035]所述转速，进一步为，在发酵过程中的l_12h内，转速为180r/min ;在发酵过程中的12-36h内，转速为280r/min ;在发酵过程中的36_72h内，转速为180r/min。
[0036]实施例3:
[0037]本实施例提供一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法，通过以下步骤实现:以胶红酵母菌作为发酵菌种，按照接种量为6%将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括:葡萄糖 95g/L、酵母粉 7g/L、KH2PO4 lg/L, K2HPO4 lg/L、尿素 3g/L 和 NaC14.65g/L，该培养基的PH6.5，向所述培养基中添加碳酸钙和硫酸镁，采用5L的发酵罐进行发酵，在发酵过程中调节通风量和发酵罐转速，发酵温度维持在31°C，发酵pH值6.5发酵3d。
[0038]所述碳酸钙的添加量为0.3g/L，所述硫酸镁为七水合硫酸镁，添加量为0.4g/L。
[0039]所述通风量，在发酵过程中的l_12h内，通风量为1.65L/min ;在发酵过程中的12-36h内，通风量为8L/min ;在发酵过程中的36_72h内，通风量为2.8L/min。
[0040]所述转速，在发酵过程中的l_12h内，转速为160r/min ;在发酵过程中的12_36h内，转速为250r/min ;在发酵过程中的36_72h内，转速为160r/min。
[0041]实施例4:
[0042]本实施例提供一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法，通过以下步骤实现:以胶红酵母菌作为发酵菌种，按照接种量为3%将所述胶红酵母接种至培养基中，所述培养基中包括:葡萄糖 70g/L、酵母粉 5g/L、KH2PO4 lg/L, K2HPO4 lg/L、尿素 2g/L 和 NaC12g/L，该培养基的PH6.5，向所述培养基中添加碳酸钙和硫酸镁，采用5L的发酵罐进行发酵，在发酵过程中调节通风量和发酵罐转速，发酵温度维持在30°C，发酵pH值6.5发酵3d。
[0043]所述碳酸钙的添加量为0.lg/L，所述硫酸镁为七水合硫酸镁，添加量为0.lg/L。
[0044]所述通风量，在发酵过程中的l-12h内，通风量为1.75L/min;在发酵过程中的12-36h内，通风量为7L/min ;在发酵过程中的36_72h内，通风量为3.5L/min。
[0045]所述转速，在发酵过程中的l_12h内，转速为180r/min ;在发酵过程中的12_36h内，转速为280r/min ;在发酵过程中的36_72h内，转速为180r/min。
[0046]实施例5:
[0047]本实施例提供一种提高发酵生产海红虾青素产率的方法，通过以下步骤实现:以胶红酵母菌作为发酵菌种，按照接种量为4%将