基于Neurospora crassa发酵番茄红素的代谢调控及抗氧化活性的研究

摘要

番茄红素是一种具有11个共轭双键的不饱和碳氢化合物，属于类胡萝卜素的一种，而且是β-胡萝卜素代谢合成的前体物质。番茄红素独特的长链结构使其具有很强的抗氧化能力；还可调控肿瘤细胞增殖、预防和抑制恶性肿瘤。番茄红素的诸多功效使其在食品和医疗等诸多领域有重要价值，被誉为“植物黄金”，我国已批准将其作为食用色素和营养补充剂。
　　1.本文为了探究微生物发酵生产番茄红素的方法，以粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）3.1607为发酵菌种，通过Box-Behnken响应面法优化发酵条件，研磨法结合超声破碎法破碎菌体并以乙酸乙酯-丙酮（2:1，V/V）混合有机溶剂浸提色素，对产物进行高效液相色谱(high performance liquid chromatography，HPLC)分析，以乙腈-二氯甲烷（55:45，V/V）为流动相并在472nm处检测，能很好地分离出番茄红素。最终得到番茄红素最佳摇瓶发酵生产工艺为：温度30℃、6.5％接种量、100r/min振荡培养110 h得到番茄红素产量达10.10mg/L。
　　2.通过对番茄红素在微生物体内合成途径的分析，在培养基中添加发酵助剂来进行代谢调控，对菌丝体和孢子中番茄红素产量的研究发现，一定量的代谢调控物在微生物代谢产物合成时期添加确实有助于番茄红素的积累。实验结果表明，在发酵40h时添加2.0mg/L麦角固醇合成抑制剂氟康唑，可使得菌丝中番茄红素产量达到最大值57.31μg/g（菌丝干质量），相比空白组增加81.3%；在48h时添加可使得孢子产量达到最大值168.75μg/g（孢子干质量），相比空白组增加58.82%；同时在发酵48 h时添加环化酶抑制剂烟碱25mL/L,最终可使总番茄红素产量达到328.51μg/g，是不加代谢调控物时番茄红素产量137.86μg/g的2.38倍。
　　3.在破碎菌体方面探究了研磨结合法和超声破碎法，并利用有机溶剂作为浸提剂，通过正交试验设计的方法，设计了在不同的提取温度、时间、溶剂配比条件下的提取效果，确定粗糙脉孢菌发酵产物中番茄红素的最佳提取工艺为研磨-超声破碎法，有机溶剂乙酸乙酯-丙酮（1:1，V/V）的比例混合做浸提剂，在提取温度65℃，浸提时间2.5h的条件下，番茄红素提取提取效果最好。
　　4.通过与VE和Vc的比较，来评价番茄红素的体外抗氧化活性。在实验浓度范围内，番茄红素提取液对脂质体过氧化体、DPPH·自由基和超氧阴离子自由基O2-·的的半清除率SC50分别为32.6、110.05和42.7μg/ml，而比较组VE的半清除率SC50分别为78.1、210和1500μg/ml，Vc的半清除率SC50分别为5100、80和119μg/ml；番茄红素提取液对羟基自由基·OH的清除能力和还原力都要比VE和Vc低。综合来说由粗糙脉孢菌发酵得到的番茄红素提取液具有较强的自由基清除能力和一定的还原力。

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第1章 引言

1.1 番茄红素的理化性质

1.2 番茄红素的分布

1.3 番茄红素的生理功能

1.4 番茄红素的生物合成途径

1.5 粗糙脉孢菌

1.6 番茄红素的研究现状

1.7 本课题研究的目的意义

1.8 本课题研究的主要内容

第2章 粗糙脉孢菌产番茄红素发酵条件的优化

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 实验方法

2.4 结果与分析

2.5 本章小结

第3章 发酵助剂对粗糙脉孢菌产番茄红素的影响

3.1 引言

3.2 实验材料

3.3 实验方法

3.4 结果与分析

3.5 本章小结

第4章 粗糙脉孢菌产番茄红素提取条件的研究

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 实验方法

4.4 结果与分析

4.5 本章小结

第5章 粗糙脉孢菌产番茄红素抗氧化性的研究

5.1 引言

5.2 实验材料

5.3 实验方法

5.4 结果与分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果