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番茄红素是类胡萝卜素家族中的一员,其结构具有11个共轭碳碳双键。因此,它具有较强的淬灭单线态氧和消除自由基能力,拥有抗氧化、防癌、抗癌、预防心血管疾病、抗衰老及美容等功效,已广泛应用于饲料添加剂、保健品、医药、化妆品及其它生物行业。目前,番茄红素的开发已经成为目前国际上研究的热点。
在现有科研基础上,本论文主要进行了以下内容的研究:
进行了B.trispora发酵条件研究。结合单因素水平实验、Plackett-Burman设计试验及响应面分析,对B.trispora产番茄红素发酵条件进行了研究。确定了最佳发酵条件:玉米粉30 g/L、大豆粉20 g/L、pH6.5、温度26℃、装液量54.0 mL、转速180 r/min、接种量9.3%、正负菌比1:4。在最佳条件下,发酵96 h,番茄红素产量达0.7423 g/L。
研究了小分子效应物对番茄红素产量的影响。主要包括环化酶阻断剂、表面活性剂、抗氧化剂、三孢酸。通过小分子效应物的优化添加,使番茄红素产量得到了提高。
对5L罐发酵条件进行了研究,主要确定了其最佳搅拌速度和最佳通气量,分别为800 r/min和3 L/min,最终,番茄红素产量达到0.7761 g/L。
在5 L发酵罐的基础上,联合几何相似放大、搅拌器叶尖速度相同准则和单位培养液体积的空气流量相同原则,进行了从5 L小试向3T中试生产发酵罐的放大,确定了其发酵条件,为:初始pH6.5、温度26℃、装液系数60%、搅拌转速95 r/min、通气量108 m3/h、接种量10%、正负菌比值1:4,罐压0.06MPa。在此条件下,B.trispora在3 T发酵罐中发酵96 h后番茄红素产量达到0.8201g/L。经过成本核算,得出每批利润率为19.06%,一台3 T发酵罐每年可盈利31.22万元,为规模化生产提供了基础。