微生物发酵制备天然番茄红素

一、背景

  番茄红素(Lycopene)是存在于茄科植物中的一种碳氢类胡萝卜素,以番茄中含量最高(20mg /1kg)。近年来国内外越来越多的科学研究表明,番茄红素是最容易被人体吸收利用的一种胡萝卜素,占人体血清中类胡萝卜素的50%左右,此外在睾丸,肾上腺、前列腺中也有较高的浓度。
番茄红素具有独特的长链分子结构和比其它类胡萝卜素多的13个双键,使其具有较强的抗氧化能力,是类胡萝卜素中淬灭单线态氧和引起衰老、病变的自由基能力最强的一种色素,其生理活性是VE的100倍,β-胡萝卜素的2倍;同时番茄红素还具有细胞间信息感应和调控细胞生长的作用;具有抑制低密度脂蛋白的氧化和抗紫外线作用;1997年美国癌症研究学会及美国癌症协会的年会报告中指出番茄红素具有良好的抗癌作用。
  由于其独特的生物特性,番茄红素的应用已覆盖了延缓衰老、预防癌症、增强机体免疫力、改善动脉粥样硬化以及美容、抗紫外线辐射等多个方面,广泛用于医药、食品、饮料、保健品和高级化妆品等行业。因此,番茄红素已逐渐成为国际市场上保健食品、医药研究的新热点。
  在世界番茄红素开发热中,我国也开始重视和加强番茄红素的研究开发,但国内对番茄红素的研究开发还刚刚起步,主要还是集中在产品本身的研究,对工艺、生产的研究比较少,产品开发和市场运作方面更是远远滞后于国外。为此,加强天然番茄红素制造及产业化技术研究就显得尤为迫切。
  本项目采用发酵法制备天然番茄红素,与其它生产方法相比具有工艺简单,产量高,成本低等优点,产品属于天然型产品,其性质、应用及价格等是化学合成产品所无法比拟的。因此本项目的实施对该项研究领域的发展具有重大的意义,将极大促进我国类胡萝卜素发酵行业的技术进步以及产业结构的调整。

二、项目进展情况

 ?。?)改良提高菌种的生产水平,并探索新的发酵工艺,使番茄红素的发酵水平达到1.2克/升发酵液,最高发酵水平达到1.5克/升发酵液。
 ?。?)设计了适合丝状真菌的高黏度、高生物量、高溶氧的发酵罐,解决了菌丝体生长对溶氧需求,和搅拌对菌丝剪切伤害等难题,完成2.5吨发酵罐的中试放大试验和12吨罐生产性试验。
 ?。?)解决了在12吨发酵罐中工艺放大过程中出现的一系列问题,如:大规模培养孢子的技术、产量的稳定的工艺控制、菌种的代谢调控、色素纯度等问题,从而成功地实现投产。
 ?。?)采用细胞破碎技术,研究出用有机溶剂萃取,浓缩、结晶、分离等可供工业操作的提取技术,形成了颇具特色的高提炼收率生产工艺,使番茄红素的总收率达到60%以上。
 ?。?)掌握了三孢霉罐体发酵的工艺调控技术,制订了原材料分析操作规程和发酵监控分析规程。
 ?。?)优化完善提取和精制番茄红素的技术,使产品总收率达到60%。制订了提炼精制监控分析规程,产品质量分析操作规程。
 ?。?)进行了发酵番茄红素的产业化转化,在2.5T发酵罐的中试发酵水平达到0.8克/升,提取收率60%;在12T发酵罐中的生产水平达到0.9克/升,提取收率达到60%。制订了发酵法生产番茄红素的企业标准。并申请了国家发明专利(申请号: 03135074.7)。
 ?。?)在产业化应用单位建立了利用真菌发酵生产番茄红素的工业化体系,建成我国第一家用发酵生产番茄红素的企业,年生产番茄红素粉剂12T。产品不仅已投放市场,而且已占领国内市场30%的份额、占国内出口份额的80%,其中90%的产品出口到美国,年产值1500万元,出口创汇200万美元,成为国内天然番茄红素最大的生产和供应商。

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