一株可直接代谢生成番茄红素的发酵菌株及其应用和发酵产生番茄红素的方法

本发明涉及微生物，具体涉及可生产番茄红素的发酵菌株及其用途和发酵产生番茄红素的方法。

背景技术：

1、番茄红素是一种类胡萝卜素，存在于多种果蔬中，具有较好的抗氧化、抗衰老、提高免疫力等功能，被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。目前，番茄红素的生产方法主要包括天然提取法、化学合成法和微生物发酵法。天然提取法番茄红素产量低，成本高且受制于原料来源；化学合成法存在安全隐患；而微生物发酵法具有工艺简单、生产效率高、生物活性与天然植物提取物一致等优点，越来越受到关注。目前已知的可用于发酵法生产番茄红素的微生物有经基因改造的酵母菌、红色细菌、革兰氏阴性非光合菌及三孢布拉氏霉菌。三孢布拉氏霉菌是目前唯一能够用来工业化发酵生产β-胡萝卜素和番茄红素的微生物，其番茄红素是胡萝卜素发酵生产过程中的中间产物。为了生产高纯度的番茄红素，三孢布拉霉菌体中的番茄红素环化酶活性需要完全抑制。因此番茄红素环化酶抑制剂(如咪唑、哌啶、三乙胺、吡啶、胡椒基丁醚等)的用量以及抑制效果是用三孢布拉霉发酵生产高品质番茄红素的关键。而高昂的环化酶抑制剂价格制约了其在番茄红素生产中的应用，且环化酶抑制剂作为添加剂亦存在一定的食品安全隐患。因此，寻求安全可靠且生产成本低的番茄红素发酵菌株是发酵生产番茄红素的研究重点。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种可直接代谢生成番茄红素发酵菌株及其应用；本发明同时提供一种制造成本低的番茄红素发酵生产方法。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、本发明人首次发现并分离提取出一种可产生番茄红素的红色多型孢属(polymorphospora)放线菌，命名为多形孢菌(polymorphospora sp.)a560，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2022年10月24日，保藏编号为cgmcc no：25954。

4、本发明所述多形孢菌a560菌株(以下简称菌株a560)形态特征如下：

5、菌落形态：

6、菌株a560在na、czapek’s、isp1、isp2、isp3、isp4、isp5、isp6、isp7培养基上均是生长良好，菌株a560在czapek’s、isp2、isp4和isp6上生长时，基内菌丝成黄色，气生菌丝呈橘黄或红色(详见图3)。

7、菌丝及孢子形态

8、通过扫描电镜观察其形态特征，孢子形态不规则，有的呈球状，有的呈链状，表面粗糙。

9、(参见图4)。

10、对菌株a560的16s rrna基因及基因组进行测序，其16s rrna基因核苷酸序列如seq id no:1所示。

11、菌株a560基因组中存在番茄红素的生物合成基因簇，这与菌落呈现橘红色相一致。同时菌株a560合成番茄红素是以丙酮酸和3-磷酸甘油醛为底物，经过多步反应，合成萜烯类代谢物的重要前体ipp和dmapp，ipp和dmapp经过多步缩合反应合成番茄红素的重要前体物质八氢番茄红素，八氢番茄红素经过多次脱氢形成番茄红素，其中crtb和crtl基因共同调控番茄红素的合成。其代谢途径中缺少crty基因，导致该菌株不能由番茄红素合成γ-类胡萝卜素，由此也可看出它与三孢布拉霉菌体发酵生产番茄红素不同，它可以积累番茄红素，避免从番茄红素向γ-类胡萝卜素的转化。

12、由此，本发明提供了菌株a560在发酵生产番茄红素的用途。

13、本发明提供了一种番茄红素发酵生产方法，它包括以下步骤：

14、(a)制备种子培养基：

15、称取可溶性淀粉10g，葡萄糖10g，蛋白胨8g，氯化钠3g，磷酸氢二钾1g，硫酸镁1g，ph7-7.2，1000ml去离子水，121℃灭菌30min；

16、(b)制备发酵培养基：

17、称取酵母提取物4g，麦芽提取物10g，葡萄糖4g，ph7.2，1000ml去离子水，121℃灭菌30min；

18、(c)单菌落培养：

19、将冻存的菌株a560进行活化，于28℃恒温培养箱进行培养；待长出单菌落后，挑取单菌落于(a)步所述种子培养基，28℃，180rpm摇床培养5-7d；

20、(d)发酵培养：将种子液按10％的接种量接种于(b)步所述发酵培养基，28℃，180rpm摇床培养5-7d；

21、(e)菌丝体冻干

22、发酵结束后，取发酵液，4200--4500rpm，离心3-8min；将菌丝体洗涤后的置于-80℃条件下冷冻，并于冷冻干燥机中冻干；

23、(f)番茄红素提取

24、将冻干后的菌丝体研磨后，用含有2％二氯甲烷的石油醚进行浸提。

25、本发明具有如下有益效果

26、本发明所提供的菌株a560，其发酵直接生成的番茄红素，产量在25.06mg/l以上。该菌株在代谢途径中缺少由番茄红素向γ-类胡萝卜素转化的环化酶基因cyty，因而得其在细胞内只积累番茄红素，由此克服了三孢布拉霉菌在大量积累番茄红素需要添加阻断剂阻止番茄红素向γ-胡萝卜素的转化的缺陷。

27、本发明方法一方面克服了在发酵生产番茄红素需添加价格昂贵的环化酶抑制剂的缺点，同时也使得到的番茄红素分离、纯化更为便捷，纯度更高，另一方面，该菌株用于生产具有番茄红素，还具有发酵培养基简单，发酵周期短等优点。

技术特征：

1.一种可直接代谢生成番茄红素发酵菌株，所述菌株命名为多形孢菌(polymorphosporasp.)a560，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2022年10月24日，保藏编号为cgmccno：25954。

2.根据权利要求1所述的可直接代谢生成番茄红素发酵菌株，其核苷酸序列如seqidno:1所示。

3.权利要求1或2所述多形孢菌(polymorphosporasp.)a560在制备番茄红素中的应用。

4.一种番茄红素发酵生产方法，其特征在于，它包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种可直接代谢生成番茄红素的多形孢菌(Polymorphosporasp.)A560菌株及其用途和用于发酵生产番茄红素方法。该菌株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编号为CGMCCNO：25954；其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。本发明所提供的菌株A560，可发酵直接生成的番茄红素，产量在25.06mg/L以上。

技术研发人员：张秀敏,侯建平,周鹏,杨润蕾,朱宝成,李佳
受保护的技术使用者：河北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13