【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微生物发酵生产领域，尤其涉及一种虾青素的制备方法及其应用。
技术介绍
1、虾青素(anstaxanthin)是一种源于类胡萝卜素族的脂溶性物质，化学全称为3,3'-二羟基-4,4'-二酮基-β,β'-胡萝卜素。虾青素含有13个共轭双键和2个α-羟基酮，具有淬灭单态氧和清除自由基功能，其抗氧化性能约是维生素e的500倍。因此，虾青素在食品、保健品、化妆品和医药等领域具有广阔的应用前景和市场价值。此外，虾青素作为一种天然色素，无毒无害的同时可以提高肉类和蛋类产品的营养价值，在水产养殖和畜禽生产领域发展潜力巨大。
2、目前，市场上的虾青素分为化学合成虾青素和天然虾青素，化学合成的虾青素以其较低的生产成本在市场中占据主导地位。然而，化学合成虾青素中50％以上为没有生物活性的内消旋虾青素，实际应用场景有限。自然界中虾青素主要存在于海洋动物中，如虾、磷虾、小龙虾、鲑鱼和鳟鱼等，也存在于一些鸟类中，如火烈鸟和朱鹭。实际上这些动物并不能从头合成虾青素，其最终来源于食物链底层的微生物合成，如雨生红球藻和红发夫酵母，它们也是当前市场上天然虾青素的主要来源。相比雨生红球藻，红发夫酵母具有繁殖速度快和发酵密度高的优点，且不受日照时间和地域的限制，更适合规模化发酵生产。然而，相比雨生红球藻，红发夫酵母所含的虾青素含量较低，增加了后处理成本，导致其成本优势并不突出，制约了其规模化生产。专利号cn106318878b通过对红法夫酵母进行代谢工程改造和培养条件优化，将最高虾青素含量从原始菌株的4.4mg/g细胞干重提高到了7.1mg/
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种对发酵过程进行优化，虾青素提取效率高的虾青素的制备方法及其产品和应用
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种虾青素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、(1)种子液的制备：活化红发夫酵母菌并进行传代，获得待接种的种子液；
5、(2)分批发酵：将步骤1()所述种子液接种至发酵培养基中先搅拌发酵18-24h；发酵至24-72h时，流加补料葡萄糖溶液，在溶氧量为30％-40％和发酵液中葡萄糖含量为3-7g/l条件下进行第一阶段发酵；发酵至72-144h时，调整发酵液ph为5.0-5.5，加入发酵诱导剂，继续流加补料葡萄糖溶液，在溶氧量为30％-40％和发酵液中葡萄糖含量为7-13g/l条件下进行第二阶段发酵；发酵至溶氧量低于20％时，停止流加补料葡萄糖溶液和发酵诱导剂，在发酵液中葡萄糖含量低于5g/l时结束分批发酵，得到发酵液；
6、(3)虾青素的提取：将步骤(2)获得的发酵液制备为菌体颗粒，所述菌体颗粒用超临界二氧化碳提取设备进行提取，回收回收二氧化碳后得到富含虾青素的产品。
7、分批发酵是在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法，分批发酵过程中，微生物所处的环境不断变化，整个发酵过程处于非定常态。但是当菌体生长的最适条件与代谢产物生成的最适条件不同时，可在培养过程中人为地改变这些条件，以获得最大产率。目前，针对虾青素分批发酵所要控制的条件集中在对补料环节以及补料成分的控制，但条件增多提高了反应的复杂性，不便于工业化操作。
8、本专利技术从补料以及溶氧条件入手，通过优化发酵过程控制策略，在分批发酵的过程中，通过控制发酵体系中的溶氧量为30％-40％，在菌体生长的过程中令菌体保持在恒定的耗氧速率，保证了菌体的代谢活动，在酵母菌生长期获得最多的含虾青素代谢产物；另一方面，通过搅拌转速关联溶氧量，能够对好氧发酵进行控制，并且，以溶氧量作为反应进程的指标，由于一般反应过程中溶氧量在不低于20％情况下，不会影响下一阶段发酵，所以本专利技术以溶氧量20％为补料终点，延迟到溶氧量低于20％后再停止补料葡萄糖，最终在低于5g/l时结束分批发酵，能够尽可能的提高红发夫酵母生产虾青素的生物量，以获得更高虾青素含量的发酵液。同时，利用发酵诱导剂中的乙醇、硫胺素和谷氨酸对虾青素的合成进行刺激，该组合并避免了外源物质对于酵母菌的生长抑制，进一步提高了虾青素的终产量。在获取富含虾青素的发酵液后，对提取工艺进行优化，通过多步骤复合对菌体中的虾青素进一步提取，大幅降低了生产成本，实现了红发夫酵母虾青素的工业化生产。
9、作为本专利技术的优选实施方式，所述种子液进行发酵前先培养至对数期，生物量od600＞10，且二级种子液中发酵前其葡萄糖含量不低于2g/l。
10、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(2)分批发酵中，搅拌转速为50-300rpm，通气量为1.8-2.0vvm，发酵温度为20-25℃；初始发酵ph为6.0-6.5。
11、作为本专利技术的优选实施方式，所述发酵培养基中各组分的质量浓度为：葡萄糖20.0g/l，酵母浸粉3.0g/l，玉米浆干粉10.0g/l，硫酸铵6.0g/l，磷酸二氢钾2.0g/l，磷酸氢二钠2.0g/l，七水合硫酸镁1.0g/l；所述发酵培养基的ph值为6.5。
12、在红发夫酵母菌体生长期，通过调整葡萄糖的供应量，使得糖的消耗最大限度地用于合成菌体，而在虾青素生产期，则希望糖的消耗最大限度地用于合成虾青素。因此，在菌体生长期，供氧必须满足菌体呼吸的需氧量，若菌体的需氧量得不到满足，则菌体呼吸受到抑制，从而抑制菌体生长，引起乳酸等副产物的积累，菌体收率降低。但是供氧并非越大越好，当供氧满足菌体需要，菌体的生长速率达最大值，如果再提高供氧，不但不能促进菌体生长，造成能源浪费，而且高氧水平会抑制菌体生长，且高氧水平下生长的菌体不能有效地产生虾青素，因此控制发酵液中的葡萄糖含量和溶氧量对虾青素的生产至关重要。
13、作为本专利技术的优选实施方式，第一阶段发酵时，控制发酵液中葡萄糖含量范围在3-7g/l，控制溶氧为35％。
14、作为本专利技术的优选实施方式，第二阶段发酵时，控制发酵液中葡萄糖含量范围在7-13g/l，控制溶氧为35％。
15、作为本专利技术的优选实施方式，葡萄糖溶液的质量浓度为650g/l。
16、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(2)与步骤(3)之间还包括以下步骤：所述步骤(2)分批发酵结束后，发酵罐中留存20％-30％发酵液，补充发酵培养基至原始体积进行半连续发酵。半连续发酵是指在分批培养的基础上，放出部分含有产物的发酵液，然后再补加相同体积的新鲜培养基的发酵方法。本专利技术通过在分批发酵后，引入半连续发酵，向体系内补充了新营养成分，同时反应体系的培养条件与分批培养条件相同，且反应器内培养液的总体积基本保持不变。本专利技术通过联合应用分批发酵和单次半连续发酵两种方法来制备虾青素，一方面，解决了前述分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种虾青素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)分批发酵中，搅拌转速为50-300rpm，通气量为1.8-2.0vvm，发酵温度为20-25℃；初始发酵pH为6.0-6.5。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)与步骤(3)之间还包括以下步骤：所述步骤(2)分批发酵结束后，发酵罐中留存20％-30％发酵液，补充发酵培养基至原始体积进行半连续发酵。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述半连续发酵过程中，先流加补料葡萄糖溶液发酵24h后再添加发酵诱导剂继续发酵；发酵至发酵液中溶氧低于10％时，停止流加补料葡萄糖溶液和发酵诱导剂，在发酵液中葡萄糖含量低于5g/L时结束半连续发酵，得到发酵液。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述半连续发酵过程中，发酵液中溶氧量为25％-50％，发酵液中葡萄糖含量为7-13g/L，pH值控制在5.0-5.5。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)种子液的制备，具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种虾青素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)分批发酵中，搅拌转速为50-300rpm，通气量为1.8-2.0vvm，发酵温度为20-25℃；初始发酵ph为6.0-6.5。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)与步骤(3)之间还包括以下步骤：所述步骤(2)分批发酵结束后，发酵罐中留存20％-30％发酵液，补充发酵培养基至原始体积进行半连续发酵。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述半连续发酵过程中，先流加补料葡萄糖溶液发酵24h后再添加发酵诱导剂继续发酵；发酵至发酵液中溶氧低于10％时，停止流加补料葡萄糖溶液和发酵诱导剂，在发酵液中葡萄糖含量低于5g/l时结束半连续发酵，得到发酵液。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述半连续发酵过程中，发酵液中溶氧量为25％-50％，发酵液中葡萄糖含量为7-13g/l，ph值控制在5.0-5.5。
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【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：徐州合谷生命科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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