三孢布拉霉菌發(fā)酵番茄紅素提取工藝的優(yōu)化

龐昆云,　吳嘉琦,　王澤建,　儲　炬,　莊英萍,　張嗣良

(華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器工程國家重點實驗室,國家生化工程技術(shù)研究中心(上海),上海 200237)

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三孢布拉霉菌發(fā)酵番茄紅素提取工藝的優(yōu)化

龐昆云,吳嘉琦,王澤建,儲炬,莊英萍,張嗣良

(華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器工程國家重點實驗室,國家生化工程技術(shù)研究中心(上海),上海 200237)

番茄紅素作為一種類胡蘿卜素,具有提高免疫力、延緩衰老等多種功能。利用發(fā)酵法生產(chǎn)番茄紅素是滿足市場需求的重要途徑。為了更好地提升番茄紅素的提取收率,降低發(fā)酵過程中各種雜質(zhì)的含量。研究了不同的溶媒及處理方法對濕菌體進(jìn)行直接高效萃取的新方法。將番茄紅素發(fā)酵液經(jīng)過抽濾、洗滌處理得到濕菌絲體,采用有機溶劑和超聲波破碎結(jié)合的處理方法,考察了菌絲體狀態(tài)、皂化條件、脫水劑、提取溶劑、菌絲量與提取溶劑的料液比例、提取時間和提取溫度對番茄紅素提取率的影響。實驗結(jié)果表明,利用濕菌體直接提取番茄紅素的方法是可行的,并確定了濕菌體直接提取的最優(yōu)條件:用0.6 mol/L NaOH溶液皂化,乙醇脫水處理10 min,乙酸乙酯作為提取劑,菌絲體質(zhì)量(g)與提取溶劑體積(mL)之比為1∶75,在45 ℃超聲處理20 min,可獲得最高的番茄紅素提取率。

三孢布拉霉菌; 番茄紅素; 有機溶劑; 提取

番茄紅素是紅色天然色素,是胡蘿卜素的異構(gòu)體,屬于脂溶性化合物,不具有維生素A的生理活性[1-3],難溶于乙醇,可溶于丙酮、氯仿等[4]。番茄紅素存在于多種植物及人體組織器官中[5],具有多種生理功能,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)[6-11]。

番茄紅素提取方法主要包括超臨界CO2萃取法、色譜法、有機溶劑萃取法等[12]。有機溶劑法提取簡單方便,回收率高。但由于植物、真菌等細(xì)胞具有細(xì)胞壁,有機溶劑滲透穿過細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的能力較差。因此為了促進(jìn)番茄紅素從細(xì)胞壁中溶出,較多采用超聲破碎結(jié)合有機溶劑提取的方法,以提高番茄紅素提取率[13]。

番茄紅素的提取方法,多數(shù)是從番茄漿中直接提取,它是基于干菌絲體,經(jīng)過干燥、研磨等方式提取,工作繁瑣,效率低。劉義慶[14]利用正交試驗法優(yōu)化了西瓜中番茄紅素的提取工藝,使用體積比為7∶1的乙酸乙酯-丙酮混合溶劑提取的最佳工藝為:料液比(西瓜果肉與提取劑)為1∶4,溫度為45 ℃,時間為50 min,pH 6.0。王超等[15]研究認(rèn)為,用乙酸乙酯為提取劑提取番茄紅素的最佳條件為:提取溫度55 ℃、浸提時間70 min、料液(番茄濾餅與提取溶劑)比1∶7,此時每克番茄濾餅中番茄紅素的產(chǎn)量為0.52 mg。

本文利用微生物發(fā)酵法,以發(fā)酵液為實驗原料,采用有機溶劑萃取與超聲波相結(jié)合的方法,探究了三孢布拉霉菌菌絲體中的番茄紅素提取工藝。探討了用濕菌體對番茄紅素直接提取的可行性,及菌絲體狀態(tài)對番茄紅素提取率的影響,從高效液相色譜(HPLC)圖譜分析脫水處理對番茄紅素提取率的影響,比較了不同皂化溶劑、溶媒及混合溶媒對提取率的影響,為工業(yè)化提取和制備番茄紅素提供了重要的參考。

1　材料和方法

1.1材料

三孢布拉霉菌(國家生化工程技術(shù)研究中心,上海);50 L發(fā)酵罐(上海國強生化工程裝備有限公司);番茄紅素標(biāo)品(上海源葉生物科技有限公司)。

1.2儀器和設(shè)備

恒溫水浴鍋,超聲波破碎儀,pH計,安捷倫高效液相色譜,離心機,冷凍干燥機。

1.3試劑

石油醚,二氯甲烷,丙酮,正己烷,乙酸乙酯,環(huán)己烷,氫氧化鈉,氫氧化鉀,碳酸鈉,鹽酸,甲醇,乙醇,乙腈,以上試劑均為分析純。

1.4檢測及處理方法

1.4.1干重的測定取發(fā)酵液30 mL,在4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心30 min,將沉淀洗滌、離心、再洗滌,在40 ℃烘箱中烘干至恒重后稱干重。

1.4.2濕重的測定取30 mL發(fā)酵液,將發(fā)酵液抽濾、洗滌、再抽濾,得到濕菌體并稱濕重。

1.4.3樣品處理將獲得的濕菌體置于-80 ℃冷凍過夜,并在冷凍干燥機中低溫抽干。稱取一定量的干菌體或濕菌體,加入皂化液皂化30 min,用鹽酸調(diào)pH至中性,離心棄上清。向沉淀中加入脫水劑,搖勻,在一定溫度下超聲,離心棄上清。將獲得的菌體沉淀按照一定的料液比加入提取溶劑,40 ℃超聲,將提取液經(jīng)膜過濾后使用HPLC進(jìn)行測定。

1.4.4番茄紅素的測定分離柱:WondaSilTMC18(4.6 mm×250 mm),粒徑5 μm;流動相為乙腈和二氯甲烷(體積比為3∶1)；檢測波長450 nm；柱溫為28 ℃。

1.4.5提取率的測定稱取一定體積的發(fā)酵液,用1.4.3節(jié)中的方法對菌體沉淀進(jìn)行多次提取。當(dāng)沉淀物為無色時,認(rèn)為菌體中番茄紅素已被提取完全。此時合并提取液,稱量，作為所稱取菌絲體中的實際番茄紅素含量,記為A。稱量不同條件下對菌體沉淀進(jìn)行一級提取時的番茄紅素含量,記為A0。提取率測定:提取率=(A0/A)×100%。

1.4.6番茄紅素收率的測定將1.4.3節(jié)中獲得的提取液,采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)獲得番茄紅素粗品。然后使用沖洗劑對粗品進(jìn)行沖洗、抽濾,并將獲得的抽濾液使用1.4.4節(jié)的方法進(jìn)行測定，得到其收率。

2　結(jié)果與分析

2.1菌體處理對提取的影響

在對番茄紅素提取時,通常采用的有干菌體和濕菌體兩種方法。干菌體提取是將獲得的菌絲體經(jīng)過低溫干燥,研磨后使用提取溶劑對番茄紅素進(jìn)行提取。濕菌體提取則沒有低溫干燥程序而是經(jīng)過皂化后,在超聲條件下使用溶劑提取。為了研究使用濕菌體進(jìn)行番茄紅素提取的可行性,本文選用極性較強的丙酮和極性較弱的石油醚作為提取溶劑,分別探究了兩種菌絲狀態(tài)對提取結(jié)果的影響，結(jié)果見表1。

表1　不同菌絲體狀態(tài)對番茄紅素提取率的影響Table 1　Effect of mycelium state on the extraction yield of lycopene

實驗結(jié)果表明,在番茄紅素的提取過程中,用極性較強的丙酮作為提取溶劑時,濕菌體提取效果最好,提取率為83.3%,產(chǎn)量為20.6 mg/g;用極性較弱的石油醚作為提取溶劑時,干菌體提取效果較好,提取率達(dá)到52.6%,產(chǎn)量為14.72 mg/g。在用極性相對較弱的石油醚時,由于濕菌體中有多余的水分,石油醚不溶于水,菌體的表面形成一層水膜,石油醚無法與菌體充分接觸,造成提取效果很差。在石油醚進(jìn)行提取前,用脫水劑如甲醇/乙醇除去濕菌體中的部分水分,收到良好的效果,提取率分別達(dá)到10.4%和8.4%,產(chǎn)量分別為2.57 mg/g和2.08 mg/g，但仍與采用石油醚對干菌體的提取率相差5倍,與采用丙酮提取時的濕法提取相差9倍。對干菌體提取時,需要經(jīng)過冷凍和低溫干燥等處理,操作繁瑣,誤差較大。另一方面,番茄紅素在高溫和可見光條件下,性質(zhì)不穩(wěn)定,易造成番茄紅素的氧化分解和異構(gòu)化。從以上結(jié)果可以看出,利用濕菌體進(jìn)行番茄紅素提取的方法是可行的。用濕菌體提取時,極性較強的溶劑提取效果更好；用干菌體提取時,極性較弱的溶劑提取效果較好。

2.2皂化條件對提取的影響

在番茄紅素提取過程中,NaOH、KOH、Na2CO3是常用皂化劑。番茄紅素屬于脂溶性物質(zhì),皂化劑可與菌體細(xì)胞壁中脂肪酸和游離的其他脂類物質(zhì)發(fā)生皂化反應(yīng),使存在于番茄紅素周圍的脂肪酸形成鹽,從而有利于番茄紅素的釋放[16]。這與皂化前后的菌絲體狀態(tài)變化一致。經(jīng)過皂化的菌絲體更蓬松,趨于分散,而未經(jīng)皂化的菌絲體多聚集成團(tuán),如圖1。王燕燕等[17]通過顯微鏡觀察到,經(jīng)過皂化的番茄紅素提取物中產(chǎn)品雜質(zhì)少,且有部分番茄紅素晶體存在,說明皂化能有效去除包裹番茄紅素的油脂類物質(zhì)。在皂化過程中,樣品中的部分可溶性類胡蘿卜素也可通過皂化反應(yīng)進(jìn)入到皂化液,降低樣品中雜質(zhì)的含量,有利于后續(xù)提取。

圖1　皂化對菌絲體狀態(tài)的影響Fig.1　Effect of saponification on the mycelium state

研究證實,皂化反應(yīng)的堿性環(huán)境不會造成由于結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而引起的有效成分破壞。當(dāng)加入一定量皂化劑時,隨著皂化劑濃度的增加,培養(yǎng)基殘留的油脂物質(zhì)及菌體中的其他脂肪酸就會更多地形成鹽,增大了提取溶劑與番茄紅素的接觸面積,提取率得到相應(yīng)提高。但是當(dāng)堿性過高時,番茄紅素會趨于不穩(wěn)定,易造成氧化或分解,提取率反而會下降。表2比較了常用的皂化劑及其濃度對番茄紅素提取率的影響。從表2中可以看出,當(dāng)以0.3 mol/L的NaOH溶液作為皂化劑時,番茄紅素提取率為53.5%,產(chǎn)量為11.42 mg/g;當(dāng)NaOH濃度增加到0.6 mol/L時,番茄紅素提取率有較大程度提高,可達(dá)到81.0%,產(chǎn)量達(dá)到19.75 mg/g。以KOH作為皂化劑,當(dāng)KOH濃度從0.3 mol/L增加到0.6 mol/L時,提取率從45.7%提高到70.0%,產(chǎn)量也從9.75 mg/g提高到14.95 mg/g,但是相對于以NaOH作為皂化劑,其番茄紅素的提取率均略低。當(dāng)以0.3 mol/L和0.6 mol/L的Na2CO3分別作為皂化劑時,番茄紅素提取率差別不大。當(dāng)Na2CO3濃度為0.3 mol/L時,提取率較高,達(dá)到77.2%,是同濃度NaOH提取率的1.5倍,但與0.6 mol/L，NaOH溶液的81.0%提取率相比仍然偏低。綜合以上實驗結(jié)果,選用0.6 mol/L的NaOH溶液作為皂化劑。

表2　皂化溶劑對番茄紅素提取率的影響Table 2　Effect of saponification solvents on the extraction yield of lycopene

2.3脫水處理劑對提取的影響

經(jīng)皂化處理后,菌絲體中含有大量水分,而提取溶劑一般為脂溶性,使部分提取溶劑(如石油醚)難以進(jìn)入菌絲體中,影響提取效果。根據(jù)番茄紅素難溶于甲醇和乙醇,而甲醇與乙醇與水互溶的特點,將皂化后的菌絲體進(jìn)行脫水處理,可促進(jìn)萃取劑進(jìn)入菌絲體提高番茄紅素溶出的速率。

表3示出了脫水劑對濕菌體提取蕃茄紅素的影響。表3中,在分別以丙酮和石油醚作為提取溶劑時,使用脫水劑處理組比未經(jīng)脫水處理組的提取率均有提高,前者最高提取率可達(dá)80.6%,產(chǎn)量19.90 mg/g。在作為番茄紅素脫水劑時,甲醇和乙醇的提取效果相差不大,這可能與甲醇和乙醇的性質(zhì)較為相似有關(guān)。同時可以看出,濕菌體是石油醚提取番茄紅素的限制因素。使用脫水劑后,石油醚對濕菌體的提取效果仍然不理想。與丙酮組相比,脫水劑處理對石油醚組影響不大。

表3　脫水劑對濕菌體提取番茄紅素的影響Table 3　Effect of dehydrating agent on the extraction yield of lycopene from wet mycelium

從表3可以看出,在皂化后進(jìn)行脫水處理很有必要。由于甲醇相比乙醇有更大的毒性,我們選擇乙醇作為理想的脫水處理劑。進(jìn)一步考察乙醇作為脫水劑時,脫水時間對提取率的影響，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，在使用乙醇處理樣品時,隨著處理時間的延長,提取率有較大的提高,在10 min處達(dá)到最高提取率83.7%,產(chǎn)量16.69 mg/g;但是10 min以后,隨著脫水時間的延長,提取率有明顯的下降,并慢慢趨于平衡。這可能是因為在脫水過程中,較長的超聲時間造成細(xì)胞破碎,使得一部分的番茄紅素釋放進(jìn)入溶液中。但是由于番茄紅素在乙醇中溶解度較低,很快達(dá)到平衡,樣品中的產(chǎn)物不再降低。

圖2　乙醇處理時間對番茄紅素提取率和產(chǎn)量的影響Fig.2　Effect of ethanol processing time on the extraction yield and production of lycopene

在脫水過程中,樣品中多數(shù)的水溶性雜質(zhì)或脂溶性雜質(zhì)溶于乙醇,可達(dá)到純化樣品目的。圖3(a)示出了經(jīng)乙醇脫水后的樣品出峰,圖3(b)示出了脫水后乙醇溶液出峰。從圖中可以看出,經(jīng)脫水處理后,脫水劑乙醇中溶解了較多雜質(zhì),其中對雜質(zhì)峰1與雜質(zhì)峰2吸收效果最明顯,而且,乙醇上清中番茄紅素的含量極少。圖3(a)中產(chǎn)物出峰前的雜質(zhì)峰較少。由此可以看出,脫水劑可以有效去除樣品中的雜質(zhì),純化樣品。

表4列出了脫水劑對番茄紅素提取比例的影響。經(jīng)過脫水劑處理后,樣品中雜質(zhì)的比例明顯降低。丙酮組經(jīng)甲醇/乙醇脫水后,番茄紅素的峰面積從61.6%分別提高到68.1%和71.7%;石油醚組從41.5%分別達(dá)到54.5%和57.3%。這表明脫水劑可有效降低發(fā)酵過程中復(fù)雜雜質(zhì)組分含量,提高番茄紅素提取純度。

2.4提取溶劑對提取的影響

極性不同的溶劑對番茄紅素的提取效果有較大差異。稱取相同質(zhì)量的濕菌體,分別加入不同溶劑或其混合液,考察不同提取溶劑對番茄紅素提取率的影響。

圖3　乙醇處理對純化番茄紅素的影響Fig.3　Effect of ethanol processing on the purification of lycopene表4　脫水劑對番茄紅素提取比例的影響Table 4　Effect of dehydrating agent on the extraction rate of lycopene

ExtractionsolventsDehydratingagentPeakarea/%LycopeneImpuritypeak1Impuritypeak2AcetoneNone61.623.315.0PetroleumetherNone41.541.616.8AcetoneMethanol68.120.211.6AcetoneEthanol71.718.89.5PetroleumetherMethanol54.531.414.0PetroleumetherEthanol57.330.012.6

由表5可知,當(dāng)采用單一提取溶劑時,乙酸乙酯提取效果最好,可達(dá)到87.5%,其次為丙酮、二氯甲烷。而極性較差的石油醚、正己烷、環(huán)己烷中提取效果很差。當(dāng)極性較弱的溶劑按照一定比例與極性較強的乙酸乙酯、丙酮等混合后,提取率得到一定程度的提高。極性差的環(huán)己烷和正己烷混合后,提取率仍較低,與最佳的乙酸乙酯溶劑提取率相差26倍。

2.5菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比對提取效果的影響

在40 ℃條件下,分別考察了菌絲體質(zhì)量(g)與提取溶劑體積(mL)之比為1∶5,1∶25,1∶50,1∶75,1∶100,1∶125,1∶150,1∶175,1∶200,1∶250時對番茄紅素提取效果的影響(圖4)。由圖4可見，相同質(zhì)量菌絲體,提取溶劑體積很小如1∶5時,液體明顯很少,影響超聲中的空化效應(yīng),不利于細(xì)胞的破碎及菌絲體中番茄紅素的充分釋放。當(dāng)提取溶劑體積增加時,超聲過程對細(xì)胞作用力增強,加快了番茄紅素從細(xì)胞中的釋放以及番茄紅素從細(xì)胞到提取劑的溶解速率。隨著溶劑中番茄紅素濃度的增加,固相與液相間物質(zhì)傳遞逐漸達(dá)到相對飽和。因此隨著菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比的增加,細(xì)胞中的番茄紅素的提取率逐漸提高。當(dāng)菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比達(dá)到1∶75時,提取率達(dá)到最大。之后,菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比的增加對提取率的影響不大,提取保持相對平衡,提取率略有下降。因為在菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比為1∶75時,細(xì)胞中的番茄紅素已經(jīng)基本溶解在提取溶劑中,繼續(xù)增加提取溶劑,不會使得更多的番茄紅素溶出。另外,當(dāng)溶劑過多,提取體積過大時會影響超聲的效率,也在一定程度上造成提取劑浪費,使得回收困難。從另一方面考慮,隨著菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比從1∶25增加到1∶75,番茄紅素的產(chǎn)量從8.04 mg/g提高到18.07 mg/g,這與番茄紅素在不同固液比例時的溶出速率關(guān)系密切。

表5　提取溶劑對番茄紅素提取率的影響Table 5　Effect of extraction agent on the extraction yield of lycopene

A—Petroleum ether；B—Dichloromethane；C—Acetone；D—n-Hexane；E—Ethyl acetate；F—Cyclohexane

2.6超聲萃取時間對提取的影響

在其他條件相同時,考察了不同萃取時間對提取率的影響。從圖5可以看出,從超聲5 min至超聲25 min,番茄紅素的提取率呈逐步增加的趨勢,產(chǎn)量從10.08 mg/g提高到14.12 mg/g。超聲時間25 min時,提取率最高,達(dá)到87.4%,之后番茄紅素的產(chǎn)量隨著提取率逐漸降低,在超聲50 min時,產(chǎn)量降至11.44 mg/g。超聲波對細(xì)胞破碎的作用是通過空化效應(yīng)來實現(xiàn),整個過程在一段極短的時間就可以完成[18]。在超聲初期,隨著時間的增加,超聲對經(jīng)過皂化后的細(xì)胞作用更明顯,使得細(xì)胞破碎得更完全。細(xì)胞內(nèi)的番茄紅素沒有周圍脂肪酸的影響,更易透過細(xì)胞膜,與提取劑的接觸面積增大,逐漸擴散到溶劑中,并與提取液間的物質(zhì)傳遞逐漸達(dá)到平衡,此時提取率達(dá)到最大。但由于番茄紅素具有不穩(wěn)定性,超聲時間過長,番茄紅素易傾向于轉(zhuǎn)化為異構(gòu)體或由于受到光等的影響而被氧化。因此隨著超聲的繼續(xù)增加,番茄紅素的產(chǎn)量略有下降。

圖4　菌體質(zhì)量與提取溶液體積之比對番茄紅素提取率和產(chǎn)率的影響Fig.4　Effect of the ratio of mycelium biomass and extraction solvent on the extraction yield and production of lycopene

圖5　提取時間對番茄紅素提取率和產(chǎn)率的影響Fig.5　Effect of extraction time on the extraction yield and production of lycopene

2.7萃取溫度對提取的影響

圖6所示為不同萃取溫度對番茄紅素提取率的影響。從圖中可以看出,當(dāng)提取溫度從25 ℃升溫至40 ℃時,提取率逐漸從72.87%增加至84.37%,產(chǎn)量從15.82 mg/g提高到18.32 mg/g。當(dāng)溫度超過40 ℃后,隨著溫度的升高,提取率逐漸降低。當(dāng)提取溫度超過65 ℃時,隨著溫度的增加,提取率下降速率加快。在65 ℃時,提取率為79.10%,產(chǎn)量為17.17 mg/g,而在70 ℃時,提取率降低至74.26%,產(chǎn)量為16.12 mg/g。在提取時,除了超聲波的破碎細(xì)胞作用外,提取溶劑與番茄紅素間的擴散速率以及番茄紅素的穩(wěn)定性對番茄紅素的提取率也有較大的影響。在溫度較低時,分子的運動速率較慢,不利于提取溶劑與番茄紅素分子間的相互擴散。隨著溫度的升高,分子運動速率加快,提取溶劑與番茄紅素間的擴散加快,在更短時間內(nèi)達(dá)到平衡。此外,番茄紅素在較高溫度下,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,易分解,當(dāng)溫度超過65 ℃后,番茄紅素提取率下降速率加快。因此,選擇40 ℃作為番茄紅素超聲萃取的最佳溫度。

圖6　提取溫度對番茄紅素提取率和產(chǎn)率的影響Fig.6　Effect of extraction temperature on the extraction yield and production of lycopene

2.8番茄紅素提取條件正交試驗結(jié)果分析

為了綜合考察各提取條件對番茄紅素提取率的影響,優(yōu)化提取工藝,在單因素考察的基礎(chǔ)上,選取提取溫度(A)、菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比(B)、提取時間(C)3個因素進(jìn)行考察。正交試驗設(shè)計及結(jié)果如表6所示。試驗中每個因素有3個水平,共9組實驗,每組實驗3個平行。由表6及表7可以看出,3個因素對提取過程的影響從大到小的順序為提取溫度>菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比>提取時間,得到最優(yōu)的番茄紅素提取條件組合A3B2C1,即提取溫度45 ℃,菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比1∶75,提取20 min。對最優(yōu)組合進(jìn)行試驗驗證結(jié)果表明采用最優(yōu)組合的提取條件,番茄紅素的提取率達(dá)到89.28%,產(chǎn)量達(dá)到19.39 mg/g。

表6　正交試驗設(shè)計與結(jié)果分析Table 6　Design and analysis of the results of orthogonal experiments

2.9番茄紅素收率分析

由于經(jīng)過萃取得到的提取液中含有較多的雜質(zhì),需要對在優(yōu)化的提取工藝條件下的番茄紅素進(jìn)行純度的測定。將經(jīng)過提取的番茄紅素提取液進(jìn)行抽濾,采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行純化,得到番茄紅素粗品[19]。使用丙酮對番茄紅素的粗品進(jìn)行沖洗、抽濾,并對抽濾液進(jìn)行液相測定(圖7),番茄紅素的純度達(dá)到95.3%。

表7　正交試驗方差分析Table 7　Analysis of variance of orthogonal experiments

*Significant

圖7　番茄紅素純化后液相色譜圖Fig.7　HPLC analysis of lycopene after purification

3　結(jié)　論

在番茄紅素的提取過程中,菌絲體的處理,皂化條件,脫水處理及提取劑的選擇,菌體與提取溶劑比例及提取時間對提取率均有顯著的影響。文中通過比較干菌體和濕菌體兩種不同菌絲狀態(tài)對提取率的影響,證實了用濕菌體直接提取番茄紅素的可行性,簡化了測定方法;確定了濕菌體直接提取番茄紅素的最優(yōu)條件為：用0.6 mol/L的NaOH溶液皂化,乙醇脫水處理10 min,乙酸乙酯作為提取劑,菌絲體質(zhì)量與提取溶劑體積之比1∶75,在45 ℃超聲處理20 min,可獲得最高的番茄紅素提取率和含量，番茄紅素純度可達(dá)95.3%。

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Optimization of Extraction of Lycopene from Fermentation by Blakeslea trispora

PANG Kun-yun,WU Jia-qi,WANG Ze-jian,CHU Ju,ZHUANG Ying-ping,ZHANG Si-liang

(State Key Laboratory of Bioreactor Engineering,National Engineering Research Center of Biotechnology(Shanghai),East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

As a kind of carotenoids,lycopene has the functions such as enhancing immunity,anti-aging,which is mainly produced by microorganism fermentation to meet the market demand.To enhance the extract yield,and reduce complex impurity components in the fermentation broth,different solvents and methods are used to process wet mycelium in this paper.By the combination of organic solvents extraction and ultrasonication,the extract effects of mycelium state,saponification conditions,dehydrating agent,extraction solvents,the ratio of mycelium biomass and extraction solvent,extraction time and extraction temperature were tested and all the samples used had been filtered and washed before.The results showed that it was feasible to extract lycopene directly from wet mycelium,and the optimum conditions were listed below:the saponification agent of 0.6 mol /L NaOH,ethanol dehydrating time of 10 min,the ratio of mycelium biomass (g) and extraction solvent volume (mL) of 1∶75,ultrasonic processing time of 20 min at 45 ℃ with ethyl acetate as extraction agent.

Blakesleatrispora; lycopene; organic solvents; extraction

A

1006-3080(2016)03-0343-08

10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.008

2015-11-18

中荷國際項目(2013DFG32630)

龐昆云(1990-),女,山東人,碩士生,研究方向為生物化工。E-mail:huiqiufengkun@163.com

通信聯(lián)系人：莊英萍,E-mail:ypzhuang@ecust.edu.cn

Q815