制備β-胡蘿卜素的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備β-胡蘿卜素的方法，特別是涉及一種利用微生物菌種發酵；來制備β-胡蘿卜素的方法。
【背景技術】
[0002]類胡蘿卜素是一種廣泛存在于植物、動物、微生物中，與人體的健康密切相關的營養物質，它主要包括胡蘿卜素、番茄紅素、葉黃素等。類胡羅卜素不僅具有抗癌、抗氧化等很高的藥用價值，而且還是人體維生素A的重要來源。類胡蘿卜素作為食品添加劑和營養增強劑，已經得到FDA、歐洲共同體、WHO等國際組織的認可，近年來更是被廣泛地應用于醫藥、食品、保健品及化妝品等領域。
[0003]天然的β-胡蘿卜素主要來自于植物。但是，植物性原料存在供應不足，含量低等缺點，無法在工業上進行大規模利用。微生物具有生長繁殖快、含量高、不受季節性影響等優點，因此，利用微生物發酵生產胡蘿卜素是一種理想的方法。
[0004]目前，提取三孢布拉霉菌中的胡蘿卜素的主要工藝包括:菌體干燥、細胞破碎、有機溶劑提取及濃縮回收等。得到粗提物后，冷卻析晶、分離純化等步驟得到高含量的晶體。中國專利申請第200910135676.0號公開了一種利用三孢布拉霉菌中制備β-胡蘿卜素的方法，使用真空干燥使菌絲體脫水，然后用二氯甲烷提取。但真空干燥能耗大，且二氯甲烷有劇毒，會影響食品的安全。中國專利申請第200910158159.5號公開了一種用一元醇脫水，然后再用有機溶劑提取胡蘿卜素的方法。但是，使用一元醇溶液脫水，回收能耗大，成本高，且提取時間長。中國專利申請第201210180281.4號公開了一種采用高壓蒸汽破壁提取胡蘿卜素的方法。但是，此方法使用的溫度和壓力都較高，容易使胡蘿卜素氧化，影響產品的品質。中國專利申請第201310003309.1號公開了一種用三孢布拉霉菌干菌絲進行磨碎提取的方法，此方法需要將菌絲體烘干，容易造成胡蘿卜素氧化損失。
[0005]整體來看，現有的以微生物發酵的方式制備胡蘿卜素晶體存在以下缺點:工藝復雜，成本高，產品質量難以保證。因此，提供一種新的制備胡蘿卜素的方法實為必要。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種工藝簡單，低成本的提取β -胡蘿卜素的方法。
[0007]為實現上述目的，本發明的制備胡蘿卜素的方法，包括如下步驟:將微生物菌種接種發酵；在發酵結束前l_24h，加入生物酶進行破壁；將發酵液進行固液分離，得到濕菌體；將濕菌體和有機溶劑混合后進行循環剪切破碎；將混合液經固液分離，得到萃取液；用大孔吸附樹脂吸附萃取液中的胡蘿卜素，吸附完成后，用有機溶劑解析大孔吸附樹月旨，得到含有β -胡蘿卜素的解析液；脫除解析液中的溶劑，真空干燥，得到β -胡蘿卜素晶體。
[0008]進一步的，上述步驟(I)中，微生物為三孢布拉霉、杜氏鹽藻或紅酵母。
[0009]進一步的，上述步驟(2)中，生物酶為蝸牛酶、堿性蛋白酶、幾丁質酶或纖維素酶。
[0010]進一步的，上述步驟(4)中，濕菌體和有機溶劑的重量比為1:10-1:20。
[0011]進一步的，上述步驟(4)中，破碎后菌體的平均粒徑不高于300um。
[0012]進一步的，上述步驟(4)中，有機溶劑為己烷、丁烷、石油醚、乙酸乙酯或丙酮。
[0013]本發明的制備β -胡蘿卜素的方法具有以下有益效果:濕菌體采用生物酶破壁與機械破壁相結合的方式，破壁率高，因此胡蘿卜素的提取率高；提取過程無需烘干菌體，避免了胡蘿卜素的氧化。另一方面，本發明使用大孔吸附樹脂分離純化胡蘿卜素，工藝簡單，提取完胡蘿卜素的混合油可以作為萃取溶劑循環使用，因此能夠節約成本，降低能耗，且有利于環保。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實例，對本發明作進一步的詳細說明。
[0015]實施例1
以三孢布拉霉菌種作為發酵菌種，依次按下列步驟操作:
1)將三孢布拉霉接種發酵；發酵結束前I小時，加入發酵液體積0.3%的蝸牛酶；
2)將發酵結束后得到的發酵液經板框壓濾得到濕菌體；
3)取300g濕菌體，加入3000ml丁烷，用高速珠磨機循環剪切破碎至菌絲體平均粒徑為 300umo
[0016]4)將菌體混合液離心得到萃取液。
[0017]5)在20°C的條件下，用大孔吸附樹脂吸附上述萃取液0.5h。在30°C的條件下，用乙酸乙酯解析大孔吸附樹脂0.5h，得到含有β -胡蘿卜素的解析液。
[0018]6)脫除解析液中的溶劑后，真空干燥得到純度為99.1%的β-胡蘿卜素粉末晶體。
[0019]實施例2
以三孢布拉霉菌種作為發酵菌種，依次按下列步驟操作:
1)將三孢布拉霉接種發酵；發酵結束前4小時，加入發酵液體積0.15%的堿性蛋白酶；
2)將發酵結束后得到的發酵液經板框壓濾得到濕菌體；
3)取500g濕菌體，加入10000ml乙酸乙酯，用剪切機循環剪切破碎至菌絲體平均粒徑為 180um。
[0020]4)將菌體混合液離心得到萃取液.5)在30°C的條件下，用大孔吸附樹脂吸附上述萃取液1.5h。在40°C的條件下，用丁烷解析大孔吸附樹脂1.5h，得到含有β -胡蘿卜素的解析液。
[0021]6)脫除解析液中的溶劑后，真空干燥得到純度為99.7%的胡蘿卜素粉末晶體。
[0022]實施例3
以三孢布拉霉菌種作為發酵菌種，依次按下列步驟操作:
1)將三孢布拉霉接種發酵；發酵結束前24小時，加入發酵液體積0.1%的幾丁質酶；
2)將發酵結束后得到的發酵液經板框壓濾得到濕菌體； 3)取5kg濕菌體，加入75L乙酸乙酯，用剪切機循環剪切破碎菌絲體平均粒徑為150umo
[0023]4)將菌體混合液離心得到萃取液。
[0024]5)在25°C的條件下，用大孔吸附樹脂吸附上述萃取液lh。在35°C的條件下，用石油醚解析大孔吸附樹脂lh，得到含有β-胡蘿卜素的解析液。
[0025]6)脫除解析液中的溶劑后，真空干燥得到純度為99.3%的胡蘿卜素粉末晶體。
[0026]實施例4
以三孢布拉霉菌種作為發酵菌種，依次按下列步驟操作:
1)將三孢布拉霉接種發酵；發酵結束前18小時，加入發酵液體積0.1%的纖維素酶；
2)將發酵結束后得到的發酵液經板框壓濾得到濕菌體；
3)取30kg濕菌體，加入450L正己烷，用剪切機循環剪切破碎菌絲體平均粒徑為230umo
[0027]4)將菌體混合液離心得到萃取液。
[0028]5)在35°C的條件下，用大孔吸附樹脂吸附上述萃取液lh。在40°C的條件下，用丙酮解析大孔吸附樹脂lh，得到含有β-胡蘿卜素的解析液。
[0029]6)脫除解析液中的溶劑后，真空干燥得到純度為97.9%的胡蘿卜素粉末晶體。
[0030]實施例5
以杜氏鹽藻菌種作為發酵菌種，依次按下列步驟操作:
1)將杜氏鹽藻接種發酵；發酵結束前12小時，加入發酵液體積0.15%的堿性蛋白酶；
2)將發酵結束后得到的發酵液經離心得到濕菌體；
3)取1kg濕菌體，加入150L石油醚，用剪切機循環剪切破碎菌絲體平均粒徑為200umo
[0031]4)將菌體混合液離心得到萃取液。
[0032]5)在38°C的條件下，用大孔吸附樹脂吸附上述萃取液lh。在42°C的條件下，用己烷解析大孔吸附樹脂lh，得到含有β-胡蘿卜素的解析液。
[0033]6)脫除解析液中的溶劑后，真空干燥得到純度為97.3%的胡蘿卜素粉末晶體。
[0034]實施例6
以紅酵母菌種作為發酵菌種，依次按下列步驟操作:
1)將紅酵母菌接種發酵；發酵結束前6小時，加入發酵液體積0.15%的蝸牛酶；
2)將發酵結束后得到的發酵液經離心得到濕菌體；
3)取Ikg濕菌體，加入15L乙酸乙酯，用剪切機循環剪切破碎菌絲體平均粒徑為250umo
[0035]4)將菌體混合液離心得到萃取液。
[0036]5)在40°C的條件下，用大孔吸附樹脂吸附上述萃取液lh。在45°C的條件下，用丙酮解析大孔吸附樹脂lh，得到含有β-胡蘿卜素的解析液。
[0037]6)脫除解析液中的溶劑后，真空干燥得到純度為98.1%的β-胡蘿卜素粉末晶體。
[0038]實施例7
以紅酵母菌種作為發酵菌種，依次按下列步驟操作:
1)將紅酵母菌接種發酵；發酵結束前24小時，加入發酵液體積0.15%的纖維素酶和
0.15%的蛋白酶；
2)將發酵結束后得到的發酵液經離心得到濕菌體；
3)取20kg濕菌體，加入30L石油醚，用剪切機循環剪切破碎菌絲體平均粒徑為120um。
[0039]4)將菌體混合液離心得到萃取液。
[0040]5)在45°C的條件下，用大孔吸附樹脂吸附上述萃取液lh。在48°C的條件下，用丁烷解析大孔吸附樹脂lh，得到含有β-胡蘿卜素的解析液。
[0041]6)脫除解析液中的溶劑后，真空干燥得到純度為99.7%的胡蘿卜素粉末晶體。
[0042]以上實施例中，有機溶劑不限于正己烷、丁烷、乙酸乙酯、石油醚、丙酮，使用6號溶劑、二氯甲烷、等其他有機溶劑同樣能達到較好的萃取效果。本發明工藝簡單，能耗低、提取得率高、效率高、有利于實現大規模化生產。
【主權項】
1.制備β-胡蘿卜素的方法，包括如下步驟: 將微生物菌種接種發酵； 在發酵結束前l-24h，加入生物酶進行破壁； 將發酵液進行固液分離，得到濕菌體； 將濕菌體和有機溶劑混合后進行循環剪切破碎； 將混合液經固液分離，得到萃取液； 用大孔吸附樹脂吸附萃取液中的胡蘿卜素，吸附完成后，用有機溶劑解析大孔吸附樹脂，得到含有β-胡蘿卜素的解析液； 脫除解析液中的溶劑，真空干燥，得到胡蘿卜素晶體。
2.根據權利要求1所述的制備β-胡蘿卜素的方法，其特征在于:步驟(I)中，微生物為三孢布拉霉、杜氏鹽藻或紅酵母。
3.根據權利要求1所述的制備β-胡蘿卜素的方法，其特征在于:步驟(2)中，生物酶為蝸牛酶、堿性蛋白酶、幾丁質酶或纖維素酶。
4.根據權利要求1所述的制備β-胡蘿卜素的方法，其特征在于:步驟(4)中，濕菌體和有機溶劑的質量體積比為1:10-1:20。
5.根據權利要求1所述的制備β-胡蘿卜素的方法，其特征在于:步驟(4)中，破碎后菌體的平均粒徑不高于300um。
6.根據權利要求1所述的制備β-胡蘿卜素的方法，其特征在于:步驟(4)中，有機溶劑為己烷、丁烷、石油醚、乙酸乙酯或丙酮。
【專利摘要】制備β-胡蘿卜素的方法，包括如下步驟：將微生物菌種接種發酵；在發酵結束前1-24h，加入生物酶進行破壁；將發酵液進行固液分離，得到濕菌體；將濕菌體和有機溶劑混合后進行循環剪切破碎；將混合液經固液分離，得到萃取液;用大孔吸附樹脂吸附萃取液中的β-胡蘿卜素，吸附完成后，用有機溶劑解析大孔吸附樹脂，得到含有β-胡蘿卜素的解析液；脫除解析液中的溶劑，真空干燥，得到β-胡蘿卜素晶體。本發明中，濕菌體采用生物酶破壁與機械破壁相結合的方式，破壁率高，因此β-胡蘿卜素的提取率高；提取過程無需烘干菌體，避免了β-胡蘿卜素的氧化。另一方面，本發明使用大孔吸附樹脂分離純化β-胡蘿卜素，工藝簡單，提取完β-胡蘿卜素的混合油可以作為萃取溶劑循環使用，因此能夠節約成本，降低能耗，且有利于環保。
【IPC分類】C12R1-89, C12R1-645, C12P23-00, C07C403-24
【公開號】CN104557648
【申請號】CN201410803521
【發明人】李翔宇, 田勇, 汪志明, 陸姝歡, 周強, 易德偉
【申請人】嘉必優生物工程（武漢）有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月23日