利用發(fā)酵促進(jìn)劑提高紅酵母β-胡蘿卜素產(chǎn)率

王歲樓，沙　孝，王海翔

(中國藥科大學(xué)工學(xué)院，南京　211198)

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利用發(fā)酵促進(jìn)劑提高紅酵母β-胡蘿卜素產(chǎn)率

王歲樓，沙孝，王海翔

(中國藥科大學(xué)工學(xué)院，南京211198)

為提高紅酵母生物合成β-胡蘿卜素的產(chǎn)量，分別研究了幾種添加物對發(fā)酵過程的促進(jìn)效應(yīng)。試驗結(jié)果表明：分別添加硫胺素、核黃素、大豆油和番茄汁可以顯著促進(jìn)紅酵母合成β-胡蘿卜素。當(dāng)按單因素試驗確定的最優(yōu)添加量聯(lián)合添加硫胺素1.5mg/L、核黃素3mg/L、大豆油5mg/L、番茄汁6mg/L時，試驗證實(shí)β-胡蘿卜素發(fā)酵產(chǎn)率可比對照提高80%以上，值得進(jìn)一步研究。

紅酵母；β-胡蘿卜素；發(fā)酵促進(jìn)劑

β-胡蘿卜素具有保護(hù)視力、抗氧化、抗腫瘤、抗衰老、抗輻射、抗骨質(zhì)疏松、提高免疫力和預(yù)防血管硬化等許多重要的生理功能[1，2]，在食品、藥品及保健品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其制備方法有化學(xué)合成法、生物提取法、微生物發(fā)酵法。隨著生物工程技術(shù)的快速發(fā)展及人們對天然產(chǎn)品的偏愛，利用微生物技術(shù)合成β-胡蘿卜素并實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)是發(fā)展的方向[3]。目前微生物發(fā)酵法制備β-胡蘿卜素，主要菌種有三孢布拉霉和紅酵母，其中三孢布拉霉β-胡蘿卜素產(chǎn)率較高，但具有發(fā)酵周期長、營養(yǎng)要求復(fù)雜等缺點(diǎn)。采用紅酵母發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素，雖然其色素含量較三孢布拉霉要低許多，但紅酵母生長周期短，營養(yǎng)要求較低也易于培養(yǎng)，是一種很有開發(fā)潛力的菌種[4，5]。因此，提高紅酵母β-胡蘿卜素的合成能力成為研究的熱點(diǎn)。發(fā)酵促進(jìn)劑也稱發(fā)酵助劑，是對發(fā)酵過程具有明顯促進(jìn)作用的物質(zhì)[6]，有“事半功倍”的效果。本文主要研究比較了幾種發(fā)酵促進(jìn)劑及其不同添加量對該菌生長與β-胡蘿卜素合成能力的影響。

1　材料與方法

1.1菌種

黏紅酵母RY-8，系本實(shí)驗室選育保存菌種[7，8]。

1.2試劑與試材

葡萄糖、蛋白胨、硫酸鎂、瓊脂、鹽酸、丙酮、石油醚等，均為分析純；硫胺素、核黃素、維生素C等，均為藥片，研磨后配成溶液使用；大豆油(金龍魚壓榨大豆油，市售)；番茄汁(自制)；β-胡蘿卜素(國家藥品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，中國食品藥品檢定研究院)。

1.3基礎(chǔ)發(fā)酵培養(yǎng)基

葡萄糖40g、蛋白胨10g、酵母粉10g，蒸餾水定容至1 000mL，pH 6.0；0.1MPa(121℃)高壓滅菌20min。

1.4發(fā)酵培養(yǎng)方法、菌體生物量及β-胡蘿卜素含量的測定

參照文獻(xiàn)[9]進(jìn)行，結(jié)合本試驗條件略有改動。

2　結(jié)果與分析

2.1不同添加物對紅酵母生長及β-胡蘿卜素合成的影響

各添加物對于紅酵母生物量及β-胡蘿卜素產(chǎn)量的影響分別見表1、2，可以看出在選擇的6種添加物當(dāng)中，硫胺素、核黃素、大豆油和番茄汁具有較明顯的發(fā)酵促進(jìn)作用。而維生素C和硫酸鎂幾乎對紅酵母發(fā)酵產(chǎn)β-胡蘿卜素沒有影響。對紅酵母生物量影響最大的是大豆油，它使紅酵母增產(chǎn)51.3%。硫胺素、核黃素和番茄汁對紅酵母生物量的影響也較為顯著，分別增產(chǎn)33.3%、48.7%和46.2%。同時可見，能夠使紅酵母增產(chǎn)的添加物同樣也對β-胡蘿卜素的產(chǎn)量有顯著提高，當(dāng)分別添加硫胺素、核黃素、大豆油和番茄汁時，β-胡蘿卜素分別增產(chǎn)11.8%、18.0%、17.1%和15.3%。

表1　各添加物對紅酵母生物量的影響

表2　各添加物對紅酵母β-胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

2.2不同添加量對紅酵母生長及β-胡蘿卜素合成的影響

前述試驗表明，硫胺素、核黃素、大豆油以及番茄汁4種添加物具有較明顯的發(fā)酵促進(jìn)作用，對于它們的具體添加量進(jìn)行初步優(yōu)化，以得出各添加物的最佳添加量。由表3～6可以看出，硫胺素、核黃素、大豆油、番茄汁的最佳添加量分別為1.5、3、5、6mg/L。當(dāng)同時按以上比例添加這4種促進(jìn)劑時，驗證β-胡蘿卜素產(chǎn)率可以提高80%以上，達(dá)565.8mg/L。

表3　硫胺素添加量對紅酵母β-胡蘿卜素發(fā)酵的影響

表4　核黃素添加量對紅酵母β-胡蘿卜素發(fā)酵的影響

表5　大豆油添加量對紅酵母β-胡蘿卜素發(fā)酵的影響

表6　番茄汁添加量對紅酵母β-胡蘿卜素發(fā)酵的影響

3　結(jié)論

在利用紅酵母生產(chǎn)β-胡蘿卜素時，適當(dāng)添加發(fā)酵助劑可以顯著提高發(fā)酵產(chǎn)率，但不同的添加物促進(jìn)發(fā)酵過程的效果不同，其機(jī)理可能也不同[5，6]。有關(guān)發(fā)酵促進(jìn)劑的作用機(jī)理及最佳添加物與最優(yōu)添加量值得進(jìn)一步研究。◇

[1]翟艷麗，惠伯棣，蔡靳.類胡蘿卜素與癌癥風(fēng)險相關(guān)性的研究[J].食品科學(xué)，2013，34(13)：307-313.

[2]汪蓓蓓，陶懂誼.類胡蘿卜素對人類健康的影響研究與展望[J].微量元素與健康研究，2011，28(4)：55-59.

[3]趙婷，林孔亮，惠伯棣.微生物源類胡蘿卜素研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2010，31(23)：461-467.

[4]劉琦，辛嘉英.紅酵母及紅酵母產(chǎn)類胡蘿卜素研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2010，31(3)：381-384.

[5]王歲樓，步芬.紅酵母發(fā)酵生產(chǎn)胡蘿卜素[J].食品研究與開發(fā)，2010，31(12)：250-255.

[6]王歲樓.紅酵母胡蘿卜素發(fā)酵促進(jìn)劑及發(fā)酵工藝優(yōu)化研究[J].食品科技，2010，35(10)：6-10.

[7]王歲樓，王海翔.利用超高壓誘變選育食品與發(fā)酵微生物研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2011，32(3)：277-280.

[8]Wang Suilou，Chen Dejing，Deng Baiwan.Effects of high hydrostatic pressure on the growth and its β-carotene production of Rhodotorula glutinis[J].Yeast，2008，25(4)：251-257.

[9]王歲樓，劉鳳珠，高建奇.紅酵母類胡蘿卜素發(fā)酵助劑的篩選及應(yīng)用[J].食品與生物技術(shù)，2002，21(1)：1-4.

[10]劉海麗，余曉斌.表面活性劑和抗氧化劑對三孢布拉霉合成β-胡蘿卜素的影響[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報，2007，26(2)：97-101.

(責(zé)任編輯李燕妮)

Improving Yield of Beta Carotene in Red Yeast by Using Fermentation Promoter

WANG Sui-lou，SHA Xiao，WANG Hai-xiang

(College of Engineering，China Medicine University，Nanjing 211198，China)

To improve the production of beta carotene in the red yeast，this paper studied the effect of several additives on fermentation process.The experimental results showed that the addition of thiamine，riboflavin，tomato juice and soybean oil played significant role on the growth of red yeast and beta carotene biosynthesis in promoting.When the fermentation culture medium was added with 1.5mg/L of thiamine，riboflavin 3mg/L，soybean oil 5mg/L，tomato juice 6mg/L，the results showed that beta carotene yield could be increased by more than 80% compared with the control.

red yeast；beta carotene；fermentation promoter

國家自然科學(xué)基金項目(項目編號：31071590)；中國藥科大學(xué)基金支持項目。

王歲樓(1961—)，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：食品科學(xué)與安全。