【正文】 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 工藝流程 28 h 48 h 流加糖 正負(fù)菌混合 60 h 添加阻斷 工藝說明 （ 1） PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)菌種：將三孢布拉氏霉菌（ +）、（ ）原菌經(jīng)活化后，分別接種于斜面培養(yǎng)基上，在 28℃ 條件下，培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 72 h。 （ 8）皂化：溫度控制在 50℃ 60℃之間，皂化時間為 30 min。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)三孢布拉氏霉菌生物量最高的培養(yǎng)溫度是 26℃，但在此時，細(xì)胞生產(chǎn)β－胡蘿卜素的能力并沒有達(dá)到最大；而在 28℃時，細(xì)胞合成β－胡蘿卜素的能力達(dá)到最佳；但再隨著溫度的升高，菌體合成β－胡蘿卜素的能力開始下降。在搖瓶培養(yǎng)過程中，可以通過轉(zhuǎn)速和裝液量來考察溶氧對發(fā)酵的影響。采用較大的接種量可以縮短菌絲體達(dá)到高峰的時間，使得產(chǎn)物提早形成。一方面是菌體的生長指標(biāo)，即菌體干重；另一方面則是菌體的代謝指標(biāo)，即β－胡蘿卜素的產(chǎn)在發(fā)酵前 48 h，細(xì)胞合成β－胡蘿卜素的酶系還為完全建立，β－胡蘿卜素含量較低；而在 48 h 以后，菌體開始大量合成β－胡蘿卜素，在 120 h 達(dá)到最大，此時，菌體干重雖然開始下降，但單位發(fā)酵液中β－胡蘿卜素 含量仍然保持較高的水平。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 ⑥操作參數(shù)：發(fā)酵周期 120 h，發(fā)酵溫度 28℃，攪拌速速 250r/min。95%247。400mg/L= ： 已知發(fā)酵液需求量為 玉米淀粉量： 10g/L=149182480g= 玉米漿量： 40g/L=149182480g= 棉籽油量： 50ml/L=186478100ml=186478L 磷酸二氫鉀量： 1g/L== 硫酸鎂量： VB1量： 300g/L可得： 已知發(fā)酵液需求量為 ，流加糖液量為發(fā)酵培養(yǎng)基的 10%，則 葡萄糖量： 10%300g/L= 1g/L可得： 已知發(fā)酵液需求量為 ，則 煙草廢棄物量： 1g/L== 10%可得： 已知發(fā)酵液需求量為 ，則 接種量： 10%= 20ml/g菌粉可得： 干燥的菌粉約等于發(fā)酵后的番茄紅素的量，已知 發(fā)酵后的番茄紅素量 ，則石油醚的量： 10320ml/g菌粉 =29836400mL= TBHQ5%可得： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 已知萃取劑用量 ，則 TBHQ量： 5%= ，甲醇溶液為 80%的水溶液其配比為 400g/L，可得：干燥的菌粉約等于發(fā)酵后的番茄紅素的量，已知 發(fā)酵后的番茄紅素量，則：氫氧化鉀的量： 103 甲醇水溶液的量： 149182g247。 ℃ )；玉米漿的比熱容為 (kg 1kg/L247。75%247。90%= 精制階段的收率 98%可得：皂化后番茄紅素量： 1000kg247。 阻斷劑最佳添加時間的確立 我們選擇吡啶作為阻斷劑。大量的體外水解酶類，有利于基質(zhì)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 的利用。隨著轉(zhuǎn)速的提高，菌體中β－胡蘿卜素的含量增加，這說明三孢布拉氏霉菌對氧的需求量是很大的。因而，在后續(xù)實驗中，我們就控制溫度變化范圍為177。 （ 10）低溫結(jié)晶：無水乙醇的用量為濃縮液體積的 10 倍，溫度控制在 0℃ 5℃，結(jié)晶 12h。 （ 3）發(fā)酵：將培養(yǎng)良好的（ +）、（ ）菌孢子懸浮液在無菌條件下按 1:10的體積比混合制成種子液，在無菌條件下接入種子液，在 28℃ 條件下進(jìn)行發(fā)酵。皂化時，溫度控制在 50℃60℃之間，皂化時間為 30 min。 流加工藝的確定 在發(fā)酵時，按一定的時間一定的速度流加糖液，且在發(fā)酵 60 h 時，添加阻斷劑采用正交實驗的方法分別考察糖液流加起始時間流加糖量發(fā)酵時間 對發(fā)酵生物量以及番茄紅素含量的影響，并利用正交實驗的結(jié)果優(yōu)化流加條件 [21]。 培養(yǎng)基的選擇 PDA 培養(yǎng)基 葡萄糖 g/L 、玉米漿 g/L、 g/L、 g/L、 VB 少許， 種子培養(yǎng)基 淀粉 40 g/L、玉米漿 40 g/L、葡萄糖 25 g/L、 KH2PO4 g/L、 g/L、 VB少許， 初始。如何選育產(chǎn)量高、遺傳穩(wěn)定性好的番茄紅素生產(chǎn)菌株及優(yōu)化發(fā)酵生產(chǎn)工藝仍是現(xiàn)在研究的重點。 國外對番茄紅素的研究現(xiàn)狀 1989 年， Mascio 發(fā)現(xiàn)番茄紅素在所有類胡蘿卜素中對單線態(tài)氧的猝滅速度最高。另有資料表明：添加煙草的廢棄物于霉菌的發(fā)酵液中，經(jīng) 110 h 發(fā)酵，可得到番茄紅素約 6080 mg/100 mL。另據(jù)資料報道，以乙酸松油酯為原料，經(jīng)過系列化學(xué)反應(yīng)，合成番茄紅素的代謝五： 2,6環(huán)番茄紅素 1,5二醇和 5,6二羥基 5,6氫番茄紅素。 微波輻射法 番茄紅素是脂溶性色素，而脂溶性色素的提取特點是提取時間較長，原因是有機溶劑不易滲透穿過物質(zhì)的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，所以不能很好的將提取物從細(xì)胞器中溶出。利用這一特性， 一般選用親油性有機溶劑提取番茄紅素工藝為： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 濾渣 — 二次浸提 番茄皮 — 干燥 — 有機溶劑浸提 — 提取液 — 過濾 — 濾液 提取液 — 色素 — 包裝 選用此法提取番茄皮中的色素，采用石油醚室溫浸泡 l0～ 24 h。實驗發(fā)現(xiàn)，番茄紅素可影響乳腺、肺和子宮癌細(xì)胞周期的 S 階段；番茄紅素通過抑制細(xì)胞周期中 Gl到 S 的轉(zhuǎn)化階段來影響細(xì)胞的生長；番茄紅素通過可抑制 LDL膽固醇的氧化和煎烤肉、魚的褐色反應(yīng)中產(chǎn)生的雜環(huán)胺類的形成，從而有效地抑制致癌物的產(chǎn)生及誘發(fā)腫瘤。 番茄紅素對細(xì)胞生長代謝起調(diào)控作用 通常細(xì)胞間隙之間有膜蛋白構(gòu)成的通道，具有選擇通透性，允許第二信使及生長調(diào)節(jié)物質(zhì)通過，細(xì)胞之間通過細(xì)胞間隙 連接通訊（ GJIC）傳輸細(xì)胞群體內(nèi)生長調(diào)控信號，調(diào)節(jié)細(xì)胞的正常增殖與分化。 溶解性 番茄紅素是脂溶性色素，可溶于其他脂類和非極性溶劑中，不溶于水，難溶于強極性溶劑如甲醇、乙醇等，可溶于脂肪烴、芳香烴和氯代烴如乙烷、苯、氯仿等有機溶劑。此外， pH值對番茄紅素也有影響，當(dāng)用乙醇溶解番茄紅素，并調(diào)制成 PH 值 1～ 14。我國新疆產(chǎn)加工用番茄的番茄紅素含量很高，番茄含量為 400 mg/100 g 以上，番茄皮中含量為 20 mg/100g[2]。目前，在自然界的植物中被發(fā)現(xiàn)的最強抗氧化劑就數(shù)番茄紅素。發(fā)酵完成后，經(jīng)過過濾，干燥，破碎細(xì)胞，石油醚萃取，濃縮結(jié)晶，精制后為 90%番茄紅素純品。 7. 初步完成設(shè)計說明書的撰寫。在 6 月 10 號前交畢業(yè)論文終稿。詳細(xì)提綱經(jīng)指導(dǎo)老師審定后，在 3 月 20 日前完成開題報告。 ； ，有機溶劑提取法，超臨界流體萃取，微生物發(fā)酵法及它們各自的優(yōu)缺點，確定番茄紅素生產(chǎn)方案； ； 。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7） 參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 設(shè)計思路 ： ，并掌握番茄紅素生產(chǎn)的國內(nèi)外研進(jìn)展。 。 。 翻譯了一篇與番茄紅素相關(guān)的外文文獻(xiàn)。最佳發(fā)酵周期為 120 h，轉(zhuǎn)速為 250 轉(zhuǎn) /分。它是許多類胡蘿卜素生物合成的中間體，類胡蘿卜素是由細(xì)菌、藻類及植物生物合成的類菇烯，動物無法生物合成，只能靠食物攝取 [1]。一般說來，加工用番茄中番茄紅素的含量是鮮食用番茄的 — 倍，成熟度越高，番茄 紅素的含量越高。溶液中的 Fe3+和 Cu2+會對番茄紅素的光氧化反應(yīng)起催化作用，而其它金屬離子如 Mg2+、 K+、 Zn2+、 Ca2+等則對其影響不大，所以天然番茄紅素在提取和應(yīng)用過程中應(yīng)盡量避免使用銅制和鐵制容器。例如，溶解在石油醚中的番茄紅素呈黃色，在二硫化碳中則呈紅色。番茄紅素還能通過與其他形式的活性氧的化學(xué)反應(yīng)消除氧化自由基，如過氧化氫、亞硝酸根等氧化自由基，而氧化自由基能引起脂質(zhì)過氧化形成多種產(chǎn)物，這些產(chǎn)物與人體老化、癌癥發(fā)生、自身免疫病及貧血等疾病都有關(guān)系。 預(yù)防和抑制腫瘤的作用 番茄紅素具有預(yù)防和抑制腫瘤作用，一方面是因為它的抗氧化作用；另一方面是番蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 茄紅素能夠阻斷組織細(xì)胞在外界誘變劑的作用下發(fā)生基因突變過程，這是腫瘤生成的重要機制之一。 直接粉碎法 將番茄皮粉碎，作為著色劑直接添加于食品中，工藝為： 番茄籽 原料 番茄皮 晾干 粉碎 包裝一著色粉 有機溶劑提取法 番茄紅素不溶于水，難溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、三硫化碳、苯等有劑溶劑。此外，日本另一專利報道了超臨界流體萃取精制番茄紅素，將粗番茄紅色粉末和己烷 (1:2)放入抽提罐，形成均質(zhì)混合系，使原料中的紅素從己烷中溶出，在 35～50 ℃， 300 kg/cm的條件下，接觸超臨界 CO，用減壓法進(jìn)行色素回收，在分離罐中得到精制番茄紅素 (含量為 ％ )，沒有臭味，在油中著色時，呈非常鮮明的橙色，而且在 15℃放置一個月，無異味、異臭，也不變色。目前，番茄紅素在瑞士羅氏公司和德國的巴地斯化工公司也都在開發(fā)當(dāng)中，他們的生產(chǎn)與 VA 的生產(chǎn)類似，一般以 p紫羅酮作為原料來合成。利用霉菌 Blakesleacrispora 的發(fā)酵可生產(chǎn)番茄紅素，但需加入一些雜環(huán)氮化物如咪啶等來抑制番茄紅素的環(huán)化反應(yīng)。番茄紅素具有淬滅單線態(tài)氧，清除自由基，阻斷亞硝胺形成抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞分化，增加免疫力，減少 DNA 損傷，以及對細(xì)胞間隙連接通訊的影響等多種生理功能，起到防癌抗癌預(yù)防心血管疾病，提高免疫功能和延緩衰老等作用。 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)番茄紅素與傳統(tǒng)的番茄提取法相比具有占用土地資源少、生產(chǎn)受季節(jié)和環(huán)境影響小等優(yōu)點。在產(chǎn)業(yè)化過程中，研究者更多的傾向于選擇天然生產(chǎn)菌種，如具有較高生產(chǎn)能力的三孢布拉氏霉菌 (B． trispora)，這樣就可以避免發(fā)酵工程上。發(fā)酵液經(jīng)固液分離后，收集菌體并將菌體破碎；初步純化采用石油醚萃取技術(shù)，得到富含番茄紅素的萃取液；精致工藝采用真空濃縮、結(jié)晶技術(shù)后干燥可達(dá)到含量 90%番茄紅素晶體。 皂化 在萃取過程中，萃取劑會將菌體細(xì)胞壁中的脂肪酸和其他脂類物質(zhì)萃取到萃取液中，而且菌體合成的少量水溶性類胡蘿卜素也會被萃取到萃取液中，采用皂化法將上述雜質(zhì)轉(zhuǎn)移到水相中，而脂溶性類胡蘿卜素繼續(xù)留在油相中。 （ 2）種子培養(yǎng) 基培養(yǎng)菌種：有氧、有光的環(huán)境中，于 18℃再繼續(xù)培養(yǎng) 28 h可得生長良好的（ +）、（ ）菌孢子。 （ 9）真空濃縮：溫度在 40℃下，真空度 MPa 條件下濃縮直至有部分晶體（含水 10%）析出為止。因此可以看出，三孢布拉氏霉菌對于溫度 的要求是比較苛刻的。三孢布拉氏霉菌是好氧菌，而且配制的發(fā)酵培養(yǎng)基粘度比較高，如果培 養(yǎng)條件不合適，會造成發(fā)酵液中溶氧水平低，細(xì)胞攝氧率低，無法合成大量的目標(biāo)產(chǎn)物；因而，我們必須對轉(zhuǎn)速和裝液量進(jìn)行考察。同時，種子液中含有生長過快、培養(yǎng)液粘度增加，造成溶解氧不足，而影響產(chǎn)物合成。因而，綜合以上因素，我們確立發(fā)酵時間為 120 h。 原料消耗計算 (以一噸成品番茄紅素為基準(zhǔn) ) 90%可得： 番茄紅素純品量： 1000kg247。98%247。400g/L= 甲醇溶液的量： 8 0%= 10倍可得： 已知 皂化后番茄紅素量： ，其濃縮后的番茄紅素含水量為 10%，濃縮液密度按水的密度計算，則有 濃縮液體積為： 247。℃ )； ③培養(yǎng)基的比熱容 已知淀粉的密度為 ；玉米漿的密度 ； 培養(yǎng)基中淀粉的比例：