粗糙脈孢菌固體發(fā)酵產(chǎn)番茄紅素發(fā)酵條件優(yōu)化及抗氧化活性研究.pdf

1、番茄紅素是一種不含氧的類胡蘿卜素，它是具有11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵的異戊二烯類化合物，存在于天然植物中，且有很強的抗氧化作用。本文以營養(yǎng)要求簡單、生長粗獷及安全性較高的粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）為出發(fā)菌株，優(yōu)化并確定其固體發(fā)酵工藝及參數(shù)，并研究了發(fā)酵助劑的添加對其產(chǎn)番茄紅素的影響及抗氧化活性，最后對粗糙脈孢菌固體發(fā)酵法與液體發(fā)酵法產(chǎn)番茄紅素的量進行比較。
　　1.對固體發(fā)酵產(chǎn)番茄紅素發(fā)酵條件的探究，以N

2、.crassa3.1607為出發(fā)酵菌株，通過收集孢子進行研究。通過單因素實驗和響應面實驗設計，優(yōu)化了影響較明顯的三個因素對發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。以乙酸乙酯-丙酮（1:1，V/V）混合有機溶劑浸提色素，高效液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC)對產(chǎn)物進行分析，紫外檢測波長為472 nm；流動相乙腈-二氯甲烷的混合比例(V/V)為60:40，在該條件下番茄紅素能很好地被分離。最佳固體

3、發(fā)酵工藝條件為：培養(yǎng)基初始PH5.5，發(fā)酵溫度30℃，接種量0.95％，發(fā)酵時間95h，全程光照，此條件下番茄紅素產(chǎn)率為2.48mg/g。固體培養(yǎng)與液體培養(yǎng)粗糙脈孢菌產(chǎn)番茄紅素相比，在操作上更加簡單、方便、周期短、孢子易收集；在產(chǎn)量上孢子和番茄紅素均較多。
　　2.采用固體培養(yǎng)粗糙脈孢菌，并向其中添加不同助劑達到大量積累番茄紅素的目的。以各種助劑的添加量為自變量，孢子產(chǎn)量及番茄紅素產(chǎn)率為因變量進行單因素實驗，從檸檬酸、香葉醇、BH

4、T、鹽酸特比萘芬、酮康唑及2-異丙基咪唑中篩選出四種物質(zhì)，然后得到四者的最佳添加量分別為BHT0.3g/L、香葉醇25mg/L、鹽酸特比萘芬0.95mg/L和2-異丙基咪唑570mg/L。再通過Box-Behnken原理進行試驗設計及響應面分析，對以上四種影響顯著的助劑的添加量進行優(yōu)化，最后得出其最優(yōu)復合助劑的添加量分別為：BHT0.29g/L、香葉醇24.78mg/L、鹽酸特比萘芬0.95mg/L、2-異丙基咪唑571.21mg/L，

5、在該條件下番茄紅素產(chǎn)率達到5.10mg/g，比空白組2.87mg/g提高了77.7%。證明，復合助劑的添加對孢子的番茄紅素產(chǎn)率具有明顯的促進作用。
　　3.對番茄紅素的體外抗氧化活性進行研究，主要通過對DPPH自由基清除率、羥基自由基清除率以及對超氧陰離子自由基清除率的測定，并與一些常見的抗氧化劑β-carotene、BHA、VE、BHT和VC進行比較。結果顯示：由粗糙脈孢菌固體發(fā)酵得到的番茄紅素對DPPH?、?OH及O2－?均有

6、一定的清除作用且具有明顯的劑量一效應關系。在一定實驗濃度范圍內(nèi)，對DPPH?清除能力大小順序為：BHA>番茄紅素>VE>β-carotene；對?OH清除能力大小順序為：番茄紅素>VC>BHT；對O2－?清除能力大小順序為：番茄紅素>VC>VE。番茄紅素對DPPH·、?OH及O2－?的EC50分別為0.039mg/mL、0.008mg/mL和0.054mg/mL。由此可知，由粗糙脈孢菌固體發(fā)酵得到的番茄紅素具有較強的自由基清除能力和抗氧

7、化能力。同時，番茄紅素和VE對抑制Cu2+誘導的LDL氧化修飾作用均有較明顯的效果，且番茄紅素強于VE。因已有研究顯示VE可減慢LDL被氧化進程，并為臨床早期治療As提供新的研究線索，所以番茄紅素也可能具有抑制As的作用。這為研究番茄紅素的生物活性提供了更加廣闊的空間。
　　4.從培養(yǎng)基、發(fā)酵溫度、接種量、發(fā)酵時間四個方面分別對固體發(fā)酵與液體發(fā)酵的產(chǎn)孢量與產(chǎn)番茄紅素量進行了比較。得出以下結論：在培養(yǎng)基有效成分及用量相同的條件下，固

8、體發(fā)酵產(chǎn)孢量比液體發(fā)酵法高出1.58倍，所以固體發(fā)酵產(chǎn)孢量較高；固體發(fā)酵與液體發(fā)酵的溫度相差不大，基本保持一致，可能是因為都采用的同一菌種?粗糙脈孢菌；在培養(yǎng)基有效成分及用量相同的條件下，固體發(fā)酵比液體發(fā)酵番茄紅素產(chǎn)量高出1.56倍；在培養(yǎng)基有效成分相同的條件下，固體發(fā)酵比液體發(fā)酵用時較短。由于液體發(fā)酵時菌絲生長需要較長的時間，產(chǎn)孢較慢，而固體發(fā)酵直接長出孢子，耗時較少。另外，通過體外抗氧化活性及對Cu2+誘導的LDL氧化修飾抑制的研究