專利名稱：一種從微生物菌體中提取制備類胡蘿卜素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物工程和生物分離工程領(lǐng)域，具體涉及一種從微生物菌體中提取制備類胡蘿卜素的方法。該方法尤其適用于從三孢布拉霉和紅發(fā)夫酵母中大量提取制備類胡蘿卜素。
背景技術(shù)：
胡蘿卜素、Y-胡蘿卜素、番茄紅素、蝦青素是微生物中四種主要的類胡蘿卜素。β_胡蘿卜素、番茄紅素、蝦青素是市場價值非常高的親脂化合物。在食品工業(yè)中是天然的色素，在化妝品工業(yè)中是抗衰老的抗氧化劑，在制藥工業(yè)中是抗癌的藥物。食品、化妝
品、醫(yī)藥行業(yè)對這些類胡蘿卜素的需求也日益增加，市場前景良好。目前，番茄紅素主要從番茄中提取，β_胡蘿卜素主要從鹽藻中提取，原料的供應不足成為生產(chǎn)上的最大瓶頸。發(fā)酵法在生產(chǎn)時間、地域選擇、原料供應方面靈活性很高，是生產(chǎn)類胡蘿卜素的理想方法。三孢布拉霉是目前工業(yè)化生產(chǎn)胡蘿卜素和番茄紅素的主要微生物，紅發(fā)夫酵母是發(fā)酵生產(chǎn)蝦青素的主要微生物。類胡蘿卜素是細胞內(nèi)產(chǎn)物。因此，類胡蘿卜素的提取包括細胞的破碎、脫水干燥、有機溶劑提取及濃縮回收等步驟。如專利申請200910135676.0 “從三孢布拉霉菌發(fā)酵液中制備β -胡蘿卜素的方法”中運用了真空干燥使菌絲體脫水，研磨粉碎干菌絲體，二氯甲烷提取。專利申請200910158159. 5“由三孢布拉霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的天然β-胡蘿卜素或番茄紅素發(fā)酵液的樣品處理方法”中運用超聲破碎、無水乙醇脫水、乙酸乙酯提取。這些提取方法都需要脫水干燥和菌體粉碎工序，工藝流程長、單次提取收率低且用時長、有機溶媒用量大，能耗和其他成本高，工業(yè)化應用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種從微生物菌體中提取制備類胡蘿卜素的方法。該方法省去傳統(tǒng)提取工藝中的脫水干燥和菌體粉碎工序，工藝流程短，單次提取收率高且用時短，有機溶媒用量減少，能耗和其他成本顯著降低，整個提取制備過程簡單，質(zhì)量可控，適合于工業(yè)化生產(chǎn)應用。本發(fā)明提供的一種從微生物菌體中提取制備類胡蘿卜素的方法，包括以下步驟(I)微生物菌體發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液與菌體分離，得到濕菌體；(2)濕菌體通過物流管道導入爆破罐中，采用蒸汽爆破方法破壁，使?jié)窬w細胞破碎；(3)將細胞破碎后的濕菌體脫水，得到菌體碎片形成的濾餅；(4)將濾餅加入到有機溶媒中，每千克濾餅需要有機溶媒10 25升，30 55°C攪拌浸提20 50分鐘，過濾，得到含類胡蘿卜素油脂的有機溶媒提取液；(5)提取液在40 60°C、真空度O. 01 O. IMPa條件下真空濃縮，回收有機溶媒，得到含類胡蘿卜素的油脂。作為上述技術(shù)方案的改進，步驟(I)中發(fā)酵液與菌體分離的方法是靜置沉淀、板框過濾或離心。作為上述技術(shù)方案的改進，步驟(2)中所述蒸汽爆破方法是菌體用O. I O. 8MPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. I O. 5MPa爆破。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，步驟(3)中脫水的方法是真空抽濾、板框過濾或離心，得到菌體碎片形成的濾餅。作為上述技術(shù)方案的更進一步改進，步驟(4)中有機溶媒是丙酮或乙醇丙酮混合液，乙醇丙酮混合液中乙醇體積百分比含量可以為O至50%之間。
所述微生物菌體尤其適用于三孢布拉霉和紅發(fā)夫酵母。本發(fā)明提供的一種從微生物菌體中大量提取制備類胡蘿卜素的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點本發(fā)明的方法省去傳統(tǒng)提取工藝中的脫水干燥和菌體粉碎工序，工藝流程短，單次提取收率高且用時短，有機溶媒用量減少，能耗和其他成本顯著降低。整個提取制備過程簡單、質(zhì)量可控，適合于工業(yè)化生產(chǎn)應用。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例I三孢布拉霉發(fā)酵結(jié)束后，靜置沉淀，棄上清液，得到濕菌體。濕菌體通過物流管道導入爆破罐中，用O. 3MPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. IMPa蒸汽爆破，離心得到菌體濾餅，取200g菌體濾餅，用5L丙酮，50°C攪拌浸提30分鐘，過濾得到澄清的提取液，在50°C及真空度O. OlMPa條件下真空濃縮，回收丙酮，得到含β -胡蘿卜素、Y -胡蘿卜素、番茄紅素的類胡蘿卜素油脂。β_胡蘿卜素的回收率達到90%，Y-胡蘿卜素的回收率達到93%，番茄紅素的回收率達到92%。實施例2三孢布拉霉發(fā)酵結(jié)束后，離心得到濕菌體。濕菌體通過物流管道導入爆破罐中，用O. IMPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. 2MPa蒸汽爆破，真空抽濾得到菌體濾餅，取2Kg濕菌體濾餅，用50L乙醇丙酮混合溶劑(乙醇體積百分比含量為30%)，35°C攪拌浸提50分鐘，過濾得到澄清的提取液，在40°C及真空度O. 05MPa條件下真空濃縮，回收有機溶媒，得到含β -胡蘿卜素、Y-胡蘿卜素、番茄紅素的類胡蘿卜素油脂。β_胡蘿卜素的回收率達到93%，Y-胡蘿卜素的回收率達到92%，番茄紅素的回收率達到95%。實施例3三孢布拉霉發(fā)酵結(jié)束后，靜置沉淀，棄上清液，得到濕菌體。濕菌體通過物流管道導入爆破罐中，用O. 6MPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. 15MPa蒸汽爆破，板框過濾得到菌體濾餅，取20Kg濕菌體濾餅，用300L乙醇丙酮混合溶劑(乙醇體積百分比含量為50%)，40°C攪拌浸提45分鐘，過濾得到澄清的提取液，在60°C及真空度O. OSMPa條件下真空濃縮，回收乙醇丙酮，得到含胡蘿卜素、Y-胡蘿卜素、番茄紅素的類胡蘿卜素油脂。胡蘿卜素的回收率達到93 %，Y -胡蘿卜素的回收率達到93 %，番茄紅素的回收率達到94 %。
實施例4三孢布拉霉發(fā)酵結(jié)束后，板框過濾得到濕菌體。濕菌體通過物流管道導入爆破罐中，用O. 8MPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. 2MPa蒸汽爆破，真空抽濾得到菌體濾餅，取200Kg濕菌體，用2000L乙醇丙酮混合溶劑(乙醇體積百分比含量為25%)，55°C攪拌浸提30分鐘，過濾得到澄清的提取液，在50°C及真空度O. IMPa條件下真空濃縮，回收乙醇丙酮，得到含β-胡蘿卜素、Y-胡蘿卜素、番茄紅素的類胡蘿卜素油脂。β_胡蘿卜素的回收率達到90%, Y-胡蘿卜素的回收率達到91%，番茄紅素的回收率達到92%。實施例5紅發(fā)夫酵母發(fā)酵結(jié)束后，離心得到濕菌體。濕菌體再通過物流管道導入爆破罐中，用O. 8MPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. 4MPa蒸汽爆破，離心得到菌體濾餅，取2kg濕菌體，用20L乙醇丙酮混合溶劑(乙醇體積百分比含量為25%)，45°C攪拌浸提20分鐘，離心得到澄 清的提取液，在50°C及真空度O. 05MPa條件下真空濃縮，回收乙醇丙酮，得到含蝦青素的類胡蘿卜素油脂。蝦青素的回收率達到93%。實施例6紅發(fā)夫酵母發(fā)酵結(jié)束后，靜置沉淀，棄上清液，得到濕菌體。濕菌體再通過物流管道導入爆破罐中，用O. 8MPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. 5MPa蒸汽爆破，離心得到菌體濾餅，取20Kg濕菌體，用500L乙醇丙酮混合溶劑(乙醇體積百分比含量為15%)，5(TC攪拌浸提50分鐘，過濾得到澄清的提取液，在60°C及真空度O. 06MPa條件下真空濃縮，回收乙醇丙酮，得到含蝦青素的類胡蘿卜素油脂。蝦青素的回收率達到91%。實施例7固氮紅細菌發(fā)酵結(jié)束后，離心得到濕菌體。濕菌體再通過物流管道導入爆破罐中，用O. 6M Pa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓O. 25M Pa蒸汽爆破，板框過濾得到菌體濾餅，取IOKg濕菌體，用250L丙酮，50°C攪拌浸提30分鐘，過濾得到澄清的提取液，在60°C及真空度O. 06MPa條件下真空濃縮，回收丙酮，得到含番茄紅素的類胡蘿卜素油脂。番茄紅素的回收率達到85%。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種從微生物菌體中提取制備類胡蘿卜素的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)微生物菌體發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液與菌體分離，得到濕菌體； (2)濕菌體通過物流管道導入爆破罐中，采用蒸汽爆破方法破壁，使?jié)窬w細胞破碎； (3)將細胞破碎后的濕菌體脫水，得到菌體碎片形成的濾餅； (4)將濾餅加入到有機溶媒中，每千克濾餅需要有機溶媒10 25升，30 55°C攪拌浸提20 50分鐘，過濾，得到含類胡蘿卜素油脂的有機溶媒提取液； (5)提取液在40 60°C、絕對真空度0.01 0. IMPa條件下真空濃縮，回收有機溶媒，得到含類胡蘿卜素的油脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，步驟(I)中所述發(fā)酵液與菌體分離的方法是靜置沉淀、板框過濾或離心。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述蒸汽爆破的方法是濕菌體用0. I 0. 8MPa蒸汽加熱至飽和蒸汽壓0. I 0. 5MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中脫水的方法是真空抽濾、板框壓濾或離心，得到菌體碎片形成的濾餅。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，步驟(4)中有機溶媒是丙酮或乙醇丙酮混合液，乙醇丙酮混合液中乙醇體積百分比含量可以為0至50%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述微生物菌體為三孢布拉霉、紅發(fā)夫酵母或固氮紅細菌。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物工程和生物分離工程領(lǐng)域。為一種從微生物菌體中提取制備類胡蘿卜素的方法。該方法是微生物菌體發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液與菌體分離得到濕菌體，再通過物流管道導入爆破罐中進行高壓蒸汽爆破破壁；細胞破碎后的濕菌體脫水，得到菌體碎片形成的濾餅；每千克濾餅加入有機溶媒10～25升，30～55℃攪拌浸提20～50分鐘；過濾，得到含類胡蘿卜素油脂的有機溶媒提取液；提取液在40～60℃條件下真空濃縮，回收有機溶媒，得到類胡蘿卜素油脂，單次提取收率達90%以上。本方法省去傳統(tǒng)工藝中的脫水干燥和菌體粉碎工序，工藝流程短、單次提取收率高且用時短、有機溶媒用量減少，能耗和其他成本顯著降低。整個過程簡單、質(zhì)量可控，適合于工業(yè)化生產(chǎn)應用。
文檔編號C07C11/21GK102732049SQ20121018028
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者何峰, 何謐, 余龍江, 王紅波, 魯明波 申請人:華中科技大學, 湖北廣濟藥業(yè)股份有限公司, 湖北普信工業(yè)微生物應用技術(shù)開發(fā)有限公司