一种从光合细菌细胞中提取番茄红素的方法技术

一种从光合细菌细胞中提取番茄红素的方法，属于生物技术领域，采取极性溶剂甲醇与非极性溶剂正己烷的混合溶剂从光合细菌细胞中提取番茄红素，具体实施步骤是用５０～５００ｍｌ离心管离心收获培养好的光合细菌细胞，倒净上清液后分别加入５．０～５０ｍｌ由甲醇和正己烷组成的体积比为１∶２～２∶１的混合溶剂，在室温下浸提０．５～１．０小时，然后采用离心机在８０００～１５０００转／分转速下离心２０～３０分钟，提取溶剂上清液正己烷相中从光合细菌细胞中提取出的番茄红素量。本发明专利技术采用一种小分子量的极性有机溶剂甲醇和一种非极性试剂正己烷进行混合作为提取剂，可以高效地从光合细菌细胞中提取出番茄红素，为实现采用光合细菌生产番茄红素的产业化生产奠定重要基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物
，特别是提供了。
技术介绍
番茄红素属于一种开链式不饱和脂肪烃，是一种非常重要的类胡萝卜素。目前研究 发现番茄红素主要有以下三个方面的医药价值1)具有抗氧化作用，可以减缓低密度 脂蛋白的氧化，从而防止动脉硬化及冠心病；2)具有抗癌、防癌作用；对预防消化道 癌，宫颈癌，皮肤癌，乳腺癌，前列腺癌，膀胱癌，肺癌，卵巢癌有明显效果3)增强 机体免疫功能和抗衰老的重要作用。另外，番茄红素作为高价值的纯天然色素，可以广 泛应用于食品着色、化妆品和医药等行业中。目前番茄红素的价格昂贵，其国内市场年 需求达20 30吨，但生产能力不足5吨，远远满足不了国内外市场的需要，因此具有 广阔的市场潜力。目前，虽然番茄红素的化学合成技术已取得成功，但研究发现以煤焦油系为主要成 分的合成色素具有致癌性，因此天然色素的开发势在必然。天然番茄红素主要从番茄中 提取，生产工艺是首先将番茄压榨、干燥，然后采用乙酸乙酯提取和蒸馏后获得。此外， 国内外学者在从番茄中提取番茄红素的有机试剂种类方面进行了比较深入的研究，在单 一有机溶剂提取番茄红素方面发现石油醚、氯仿、四氢呋喃、二氯甲垸、乙酸乙酯、丙 酮和乙醇提取效果较好。在混合有机溶剂提取番茄红素方面，发现正己垸一丙酮 一 乙醇、 石油醚一丙酮和正己垸一丙酮提取效率较高。因为番茄生长周期长，受季节和环境影响较大，因此研究生长速度快和番茄红素含 量高的其它生物物种来取代番茄作为生产番茄红素的生物资源已经成为一个非常重要 的研究课题。我们研究发现光合细菌细胞中番茄红素含量是番茄干渣中番茄红素含量的7倍。特别是在发酵培养超高细胞浓度光合细菌的技术已经成熟，可以快速培养出大量的光合细菌后，采用光合细菌作为一种生产番茄红素的生物资源以替代番茄是完全可能 的。因为能够产生番茄红素不同生物类型的细胞大小和结构存在差异，因此从中提取番3茄红素的溶剂类型也应该有所不同。虽然国内外学者在从番茄中提取番茄红素的优化控 制方法方面进行了大量的研究，但在从光合细菌中如何高效提取出番茄红素方面比较系 统的研究却没有文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，采用一种小分 子量的极性有机溶剂甲醇和一种非极性试剂正己垸进行混合作为提取剂，可以高效地从 光合细菌细胞中提取出番茄红素，为实现采用光合细菌生产番茄红素的产业化生产奠定 重要基础。本专利技术的具体实施步骤是用50 500ml离心管离心收获沉降于底部的光合细菌 细胞，倒净上清液后分别加入5.0 50ml由甲醇和正己垸组成的体积比为1: 2 2: 1 的混合溶剂，在室温下浸提0.5 1.0小时，然后采用离心机在8000 15000转/分转 速下离心20 30分钟，提取溶剂正己垸相中含有从光合细菌细胞中提取出的番茄红素。菌种是购自中国科学院微生物研究所的典型光合细菌菌种沼泽红假单胞菌，经过6 天的光照厌氧培养后，通过离心(10000转/分钟，20分钟)收获菌细胞于50ml离心 管底部，倒去上清液后，将沉降于离心管底部的菌细胞用50 mmol磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0)重新悬浮，再次离心倒去上清液，重复2次清洗菌细胞后，再次离心收获菌细胞， 使保留在每个离心管底部的菌细胞干重为33 —37mg，得到培养好的光合细菌细胞。提取甲醇和正己烷混合溶剂上清液直接在高压液相色谱上测定番茄红素浓度，得到 番茄红素浓度在10.0mg/L以上，而用二氯甲垸作为提取试剂时，提取液中番茄红素浓 度是3.1mg/L，无论是正己垸相中的番茄红素浓度，还是提取番茄红素总量都高于采用 二氯甲烷作为番茄红素提取溶剂的水平。本专利技术采用甲醇与正己垸混合溶剂从光合细菌中提取番茄红素，具有如下特点1、 番茄红素的分子结构既包括含有11个共轭双键的非极性碳链，也包括了在2 个非共轭双键，因此使番茄红素可以溶解于非极性或极性有机溶剂。但总体上来说，番 茄红素整个分子倾向于非极性结构，因此导致在甲醇和正己烷作为互不相溶的混合提取 溶剂时，番茄红素几乎全部分配到正己垸相，而在甲醇相中几乎检测不到番茄红素的存 在。2、 在甲醇和正己烷作为混合溶剂从光合细菌细胞中提取番茄红素时，两种互不相 溶的溶剂各自发挥不同的作用。甲醇分子量小，容易进入菌体细胞，从而可以将菌细胞中的番茄红素溶解并提取出来。但与甲醇相比，番茄红素更容易溶解于正己垸中，使从 菌细胞提取出来的番茄红素立即分配到甲醇与正己烷混合溶剂中的正己烷相中。因此甲 醇主要负责将菌细胞中的番茄红素提取出来，而正己垸主要负责番茄红素的溶解，保证 了甲醇与正己垸混合溶剂能够从光合细菌细胞中高效提取出番茄红素，在采用光合细菌 生产番茄红素的产业化生产方面具有重要的价值。 附图说明图1为本专利技术采用甲醇与正己烷混合溶剂从光合细菌中提取番茄红素的效果。横坐 标为甲醇、正己垸、甲醇与正己垸按不同体积比例混合、单一试剂提取番茄红素效果最好的二氯甲垸，纵坐标为溶剂中的番茄红素浓度mg/L或溶剂中提取番茄红素总量Mg。 具体实施例方式1、 光合细菌细胞实验材料本专利技术实验所用光合细菌是购自中国科学院微生物研 究所的典型光合细菌菌种沼泽红假单胞菌，经过6天的光照厌氧培养后，通过离心 (10000转/分钟，20分钟)收获菌细胞于50ml离心管中，倒去上清液后，将沉降于离 心管底部的菌细胞用50 mmol磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0)重新悬浮，再次离心倒去上 清液，重复2次清洗菌细胞后，再次离心收获菌细胞，使保留在每个离心管底部的菌细 胞干重都为35 mg左右。2、 从光合细菌细胞中提取番茄红素在离心管中分别加入5.0 ml由甲醇与正己垸组成的混合溶剂，混合溶剂的体积比例分别为1: 2、 1: 1、 2: 1，在室温下浸提0.5小时后通过离心(10000转/分钟，20分钟)分别测定混合试剂上清液中甲醇与正己垸 中的番茄红素，发现只在正己垸相中含有番茄红素。3、 提取剂中的番茄红素测定实验前用正己烷配制番茄红素浓度分别为10、 20、 30、 40和50 mg/L的标准溶液，依次在高压液相色谱上进行测定，得到番茄红素峰高(y)与番茄红素浓度(x)的一元线性回归方程(y:0.1859x誦0.0772， R2=0.9992)。 实验通过离心提取剂后取上清液，在HPLC上直接测定番茄红素浓度。测定条件是 高效液相色谱仪(岛津LC-10ATvp泵，SPD-M10Avp 二极管阵列检测器)，Zorbax SB-C18 (4.6mmx25cm)分离柱，流动相是乙腈-甲醇-氯仿(体积比45:45:10)，流速为 1毫升/分钟，进样量20ijL，检测波长为473nm。图1所示，甲醇与正己垸按照体积比从1: 2到2: 1作为混合溶剂，同时采用文 献报道的从光合细菌细胞中提取番茄红素效果最好的单一溶剂二氯甲烷进行比较。由图1可知，无论是正己烷相中的番茄红素浓度，还是提取番茄红素总量都明显高于采用二 氯甲烷作为番茄红素提取溶剂的水平，其中采用甲醇与正己烷按照体积比1: 1作为混合溶剂提取率最高，与二氯甲垸比较提取率提高了62.8%。因此采用极性溶剂甲醇与非极性溶剂正己烷按照体积比从1: 2到2: 1范围混合作为提取溶剂，可以从光合细 菌细胞中高效提取出番茄红素，为采用光合细菌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从光合细菌细胞中提取番茄红素的方法，其特征在于，用５０～５００ｍｌ离心管离心收获培养好的光合细菌细胞，倒净上清液后分别加入５．０～５０ｍｌ由甲醇和正己烷组成的体积比为１∶２～２∶１的混合溶剂，在室温下浸提０．５～１．０小时，然后采用离心机在８０００～１５０００转／分转速下离心２０～３０分钟，提取溶剂正己烷相中从光合细菌细胞中提取出的番茄红素量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫海，孙旭东，包有霞，许倩倩，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]