【正文】 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。 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。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。 （ 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。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。 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。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)。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。 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(jī)制之一。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。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。最佳發(fā)酵周期為 120 h，轉(zhuǎn)速為 250 轉(zhuǎn) /分。 。 設(shè)計思路 ： ，并掌握番茄紅素生產(chǎn)的國內(nèi)外研進(jìn)展。 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?、縮印、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)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。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。 7. 初步完成設(shè)計說明書的撰寫。目前，在自然界的植物中被發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)抗氧化劑就數(shù)番茄紅素。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。 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。利用這一特性， 一般選用親油性有機(jī)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(jī)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。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。 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。 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。皂化時，溫度控制在 50℃60℃之間，皂化時間為 30 min。 （ 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。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。 阻斷劑最佳添加時間的確立 我們選擇吡啶作為阻斷劑。75%247。 ℃ )；玉米漿的比熱容為 (kg95%247。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。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。 （ 8）皂化：溫度控制在 50℃ 60℃之間，皂化時間為 30 min。 萃取過程中番茄紅素的損失主要在于番茄紅素的降解，因而在萃取過程中添加抗氧化劑 TBHQ（叔丁基對苯二酚，是一種安全食品添加劑），可使萃取率提高近 20%，而且萃取損失率只有 5%左右。誘變菌種的生產(chǎn)性狀不穩(wěn)定，導(dǎo)致番茄紅素的 產(chǎn)量低，而基因工程技術(shù)雖可以從實驗室規(guī)模走向小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但由于工程細(xì)胞所攜帶的質(zhì)粒對于過程控制條件要求苛刻，那么在中試規(guī)模甚至大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化過程中，其所攜帶的質(zhì)粒容易脫落，從而導(dǎo)致產(chǎn)量大幅降低，是嚴(yán)重制約番茄紅素工程生產(chǎn)菌種走向產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。 國內(nèi)外對番茄紅素的研究進(jìn)展 1873 年， Hartsen[15]最早從 Tamus 1875 年， Millardet[16]從番茄中獲得一種含有番茄紅素的粗提物，當(dāng)時命名為 Solanorubin. Schunck（ 1930 年）命名的“ lycopene”名稱（中文即番茄紅素）一直沿用至今。到現(xiàn)在，能用化學(xué)法合成的類胡蘿卜素已很多。近年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，酶反應(yīng)法和超臨界流體萃取等方法也被用于番茄皮中番茄紅素的提取，此外，微生物發(fā)酵法作為一種新型的方法將是未來發(fā)展的方向 [9]。 1990 年 Paolo 等 [5]報道了類胡蘿卜素和生育酚等 30 余種生物抗氧化劑猝滅單線態(tài)氧的作用，番茄紅素是猝滅單線態(tài)氧最強(qiáng)的。番茄紅素對氧化反應(yīng)很敏感，其溶液經(jīng)日光照射一段時間后，番茄紅素基本上損失殆盡。主要存在于茄科植物西紅柿的成熟果實中。 設(shè)計合理的年產(chǎn) 15 噸番茄紅素生產(chǎn)工藝流程。自 20xx 年 3 月 — 20xx 年 4 月，圍繞不同制備方法及不 同方法對番茄紅素產(chǎn)量的影響進(jìn)行資料收集，做好論文的前期準(zhǔn)備工作，在畢業(yè)論文開始兩周內(nèi)提交詳細(xì)論文寫作大綱。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 ，論證本設(shè)計的可行性。 完成任務(wù)所具備的條件及因素： 利用圖書館的 資料、文獻(xiàn)，查閱的各種期刊和網(wǎng)絡(luò)資源，不斷提出問題，同指導(dǎo)老師探討，并融合所學(xué)的相關(guān)知識。 該工藝所用設(shè)備 簡單 ，易于操作，提取時間短，生產(chǎn)成本低，提取率高。有報道稱秋橄欖果實的番茄紅素含量也很高，可以達(dá) 15— 54mg/100g。番茄紅素在各種溶劑中的溶解度隨著溫度的上升而增大，然而當(dāng)樣品越純時，溶解越困難。研究表明，番茄紅素對消化道癌、宮頸癌、乳腺癌、皮膚癌、膀胱癌等均有一定的抑制作用 []。采用微波輻射萃取 (MicrowaveAssisted Extraction．簡稱 MAE)可以提高其萃取效率近年來，微波輻射技術(shù)已有所應(yīng)用．其最佳的工藝條件是：提取劑為 6溶劑油，功率 200 W，萃取時間 80 s，液固比 2:1 二級提取，此條件下提取率為 。利用產(chǎn)蛋白假絲酵母的重組 體培養(yǎng)生產(chǎn)番茄紅素 (產(chǎn)蛋白假絲酵母是一種不能天然合成類胡蘿卜素的食品酵母 )，可得到 758 g/1000 g 干重的八氫番茄紅素。由于本設(shè)計選用玉米淀粉作為培養(yǎng)基來發(fā)酵番茄紅素，選用的玉米產(chǎn)自當(dāng)?shù)?，便于隨時購買，且減少了運費。 固液分離 番茄紅素是三孢布拉氏霉菌的胞內(nèi)產(chǎn)物，在發(fā)酵過程中并沒有分泌到胞外，經(jīng)過過濾機(jī)過濾得到深紅色菌體；再將菌體真空干燥 24 h，菌體基本恒重可以稱量菌體干重。在發(fā)酵的 48 h的時候加入流加糖液，在發(fā)酵的第 60 h加入阻斷劑，發(fā)酵 120 h停止。 ℃。但是，如果接種量過多，往往使菌體隨著接種比例的增加，發(fā)酵液中β－胡蘿卜素的含量也在逐漸增加，當(dāng)接種量達(dá)到 10％時，β－胡蘿卜素的含量達(dá)到最大；而隨著接種量的繼續(xù)增加，細(xì)胞內(nèi)β－胡蘿卜素的含量卻在下降。90%247。（ 110%） = 無水乙醇的量： 10= 原料日消耗量和年總消耗量 已知番茄紅素日生產(chǎn)量： ；年產(chǎn)量 15t 可得： 日需量 103=104t 年需量 10315= 186478L=11190L 年需量 186478L15=2797170L = 年需量 15= = 年需量 15= = 年需量 15= = 年需量 15=5594343L = 年需量 15= 103= 103t 年需量 10315= = 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 年需量 15= = 年需量 15= = 年需量 1 5=447546L = 年需量 15= = 年需量 15= （叔丁基對二苯酚）日需量 = 年需量 15= 表 1產(chǎn) 15噸番茄紅素消耗物料 物料名稱 每噸產(chǎn)品耗物量 年產(chǎn) 15噸番茄紅素耗物量 每天的 耗物量 每年的耗物量 接種量 5594343L 甲醇溶液 無水乙醇 VB1 104t 棉籽油 186478L 11190L 2797170L 玉米漿 硫酸鎂 葡萄糖 玉米淀粉 氫氧化鉀 103t 煙草廢棄物 磷酸二氫鉀 石油醚 447546L TBHQ 主要階段的能量衡算 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 發(fā)酵過程中蒸汽耗量的計算 ①計算公式 整個生產(chǎn)過程采用蒸汽加熱，蒸汽耗用量計算公式為： ?? ?? ?? CtittCGD ??????? 212 1 ? 式中：η為蒸汽損失效率，取η =10%； i為蒸汽熱焓，千焦 /千克； G 為發(fā)酵培養(yǎng)基，千克； C 為發(fā)酵培養(yǎng)基比熱容，千焦 /(千克攝氏度 )； T1 為加熱開始料頁溫度，攝氏度； t2 為加熱到的料液溫度，攝氏度； ②基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 在 28℃下查得：淀粉的比熱容為 (kg95%106247。250= t/d； ④ 發(fā)酵水平：番茄紅素產(chǎn)量 400 mg/L； ⑤番茄紅素萃取收率為 95%；皂化收率為 80%；精制階段的收率為 98%；產(chǎn)品純度 90%。 接種量對發(fā)酵的影響 接種量的大小決定于生產(chǎn)菌種在發(fā)酵過程中生長繁殖的速度。因此，需要考察三孢布拉氏霉菌達(dá)到最佳的生產(chǎn)能力時的培養(yǎng)溫度。結(jié)晶物經(jīng)過洗滌干燥后得到含有 90%番茄紅素純品，真空、低溫、避光保存。 發(fā)酵培養(yǎng) 將培養(yǎng)良好的（ +）（ ）菌孢子懸浮液在無菌條件下按 1:2 的體積比混合制成種子液在 30 L 的發(fā)酵罐中加入 5 L 初始發(fā)酵培養(yǎng)基，經(jīng) 121℃， 30 min 滅菌后，在無菌條件下接入種子液，在 28℃條件下進(jìn)行發(fā)酵。在優(yōu)化發(fā)酵條件和保證菌株高產(chǎn)的前提下，結(jié)合各種發(fā)酵促進(jìn)劑的研究及利用，將會使微生物發(fā)酵法更經(jīng)濟(jì)高效。從品質(zhì)、技術(shù)、生產(chǎn)、資源成本等分析，利用微生物技術(shù)生產(chǎn)番茄紅素等天然類胡蘿卜素將是未來發(fā)展的方向。 超臨界流體萃取 超臨界流體萃取技術(shù) []使食品工業(yè)新興的項萃取，分離和純化技術(shù)，與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法相比，其工藝簡單，能耗低，萃取劑便宜，無毒，易回收，它是低溫處理，適于提取番茄紅素等熱敏極性成分。實驗還表明，人體 3 個月內(nèi)每天補(bǔ)充 60 mg 番茄紅素，可減少 14%的胞質(zhì) LDL 膽固醇濃度。當(dāng)番茄紅素的結(jié)晶形成時，質(zhì)體膜消失，色素結(jié)晶自由分散在原生質(zhì)中，在顯微鏡下觀察時，可以看到小粒狀的有色體，說明了有色體所顯現(xiàn)的顏色；另外一小部分（ 10%左右）則與蛋白質(zhì)形成復(fù)合體存在于細(xì)胞中。番茄紅素是西方膳食中類胡蘿卜素最主要的來源，也是人體血清中含量較高的類胡蘿卜素之一。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘要 本文在對番茄紅素的特性以及作用進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上，分析對比了各種提取方法的優(yōu)劣，并設(shè)計出了一套以玉米漿為原料，利用三孢布拉氏霉菌生產(chǎn)番茄紅素的發(fā)酵工藝。 。 設(shè)計目的 ： 通過分析發(fā)酵法生產(chǎn)番茄紅素及不同