【正文】 ℃ )； 棉籽油的比熱容為 kJ/(kg（ 110%） = 無(wú)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(jì)（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(duì)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(wú)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(jì)（論文） 17 發(fā)酵過(guò)程中蒸汽耗量的計(jì)算 ①計(jì)算公式 整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程采用蒸汽加熱，蒸汽耗用量計(jì)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(kāi)始料頁(yè)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。95%= 番茄紅素產(chǎn)量 400mg/L可得： 發(fā)酵液需求量： 1000kg247。80%= 番茄紅素萃取收率 95%可得： 發(fā)酵后的番茄紅素量： 1000kg247。90%247。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%?？疾熳钄鄤┨砑拥臅r(shí)間我們可以看出，在發(fā)酵前 36 h添加阻斷劑（吡啶），會(huì)造成對(duì)菌體的毒害，從而菌體自溶；當(dāng)發(fā)酵 48 h 時(shí)，從鏡檢結(jié)果可以看出，菌體顏色開(kāi)始轉(zhuǎn)為黃色；因而，可以推測(cè)在發(fā)酵 48 h 左右，菌體進(jìn)入生產(chǎn)期，在生產(chǎn)前期添加阻斷劑可以有效地阻遏番茄紅素環(huán)化酶的環(huán)化反應(yīng)，從而細(xì)胞合成番茄紅素。為此，我們主要從兩方面來(lái)確立發(fā)酵時(shí)間的。但是，如果接種量過(guò)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(shí)，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。 接種量對(duì)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(guò)程中生長(zhǎng)繁殖的速度。但由于受到設(shè)備的限制，我們無(wú)法繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，考察轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)酵的影響。 轉(zhuǎn)速和裝液量對(duì)發(fā)酵的影響 溶氧是影響微生物發(fā)酵的重要因素之一。 ℃。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(shí)的培養(yǎng)溫度。 （ 11）洗滌干燥晶體：結(jié)晶物經(jīng)過(guò)洗滌干燥后得到含有 90%番茄紅素純品。 （ 7）萃?。狠腿囟葹?60℃ 70℃之間，萃取劑用量 20 ml/g，添加 5%抗氧化劑TBHQ，萃取直至無(wú)色為止。在發(fā)酵的 48 h的時(shí)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。結(jié)晶物經(jīng)過(guò)洗滌干燥后得到含有 90%番茄紅素純品，真空、低溫、避光保存。皂化 液為氫氧化鉀甲醇溶液，氫氧化鉀的量為 g/g菌粉，甲醇溶液為 80%的水溶液，其配比為 400 g/L，皂化收率為 80%。此時(shí)番茄紅 素溶在石油醚中，為油相；細(xì)胞壁等雜物在下水相中。 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(guò)程中并沒(méi)有分泌到胞外，經(jīng)過(guò)過(guò)濾機(jī)過(guò)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。 發(fā)酵培養(yǎng) 將培養(yǎng)良好的（ +）（ ）菌孢子懸浮液在無(wú)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(wú)菌條件下接入種子液，在 28℃條件下進(jìn)行發(fā)酵。 發(fā)酵培養(yǎng)基 淀粉 40 g/L、棉籽油 50 ml/L、玉米漿 40 g/L、 g/L、 g/L、 VB少許， 。此外還可通過(guò)基因工程技術(shù)，構(gòu)建高產(chǎn)工程菌株生產(chǎn)番茄紅素。由于本設(shè)計(jì)選用玉米淀粉作為培養(yǎng)基來(lái)發(fā)酵番茄紅素，選用的玉米產(chǎn)自當(dāng)?shù)?，便于隨時(shí)購(gòu)買，且減少了運(yùn)費(fèi)。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(huì)使微生物發(fā)酵法更經(jīng)濟(jì)高效。1994 年， Franceschi[17]發(fā)現(xiàn)消化道癌的發(fā)生與番茄紅素的攝入有關(guān)隨后，對(duì)番茄紅素功能的研究成為一大熱點(diǎn) 1995 年 20xx 年，與番茄紅素有關(guān)的報(bào)道達(dá) 800 多篇，內(nèi)容涉及番茄紅素的吸收運(yùn)輸及新陳代謝的動(dòng)力學(xué)，番茄紅素與癌癥心臟病及其他多種疾病的關(guān)系，番茄紅素的提取測(cè)定及番茄產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究等。相信隨著科技的發(fā)展和研究的深入這些技術(shù)會(huì)更加完善和成熟。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。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(lái)發(fā)展的方向。近年來(lái)的研究表明，他們是人體內(nèi)血液中主要類胡蘿卜素，具有防癌和抗癌作用 [13]。 化學(xué)合成法 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 從 1831 年在胡蘿卜中首次分離胡蘿卜素到 1950 年首次完成 p 一胡蘿卜素的合成經(jīng)歷了 100 年的時(shí)間。采用微波輻射萃取 (MicrowaveAssisted Extraction．簡(jiǎn)稱 MAE)可以提高其萃取效率近年來(lái)，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(shí)間 80 s，液固比 2:1 二級(jí)提取，此條件下提取率為 。 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(xiàng)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(jiǎn)單，能耗低，萃取劑便宜，無(wú)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。 Yen 等 [10]以苦瓜為原料，采用混合溶劑 (石油醚：丙酮 =l： 1)提取高純度的番茄紅素，不需要復(fù)雜的純化工藝?？蓪⒏稍镞^(guò)的番茄皮粉碎后直接作為著色劑食用；也可利用番茄紅素的特性，用有機(jī)溶劑浸提 。研究表明，番茄紅素對(duì)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 []。實(shí)驗(yàn)還表明，人體 3 個(gè)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。實(shí)驗(yàn)表明，番茄紅素通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞間連接，增強(qiáng)正常細(xì)胞之間的 GJIC，控制細(xì)胞生長(zhǎng)和誘導(dǎo)細(xì)胞分化來(lái)抑制腫瘤的增長(zhǎng)。單線態(tài)氧是具有很強(qiáng)活性的氧自由基，具細(xì)胞毒性作用，以線粒體、細(xì)胞膜等部位對(duì)其最為敏感，能與大多數(shù)生物大分子發(fā)生作用，通過(guò)與分子結(jié)合造成細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷；番茄紅素能夠接受不同電子激發(fā)態(tài)的能量，吸收光能并通過(guò)單線態(tài) — 單線態(tài)能量轉(zhuǎn)移過(guò)程使單線態(tài)氧的蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 能量轉(zhuǎn)移到番茄紅素，生成基態(tài)氧分子和三重態(tài)番茄紅素分子，三重態(tài)番茄紅素通過(guò)與溶劑的一系列旋光和振動(dòng)反應(yīng)得到再生，并在此過(guò)程中將能量散發(fā)；類胡蘿卜素的猝滅能力與其分子中所含有的共軛雙鍵的數(shù)目有著密切的關(guān)系，番茄紅素分子中有 11 個(gè)共軛雙鍵，一個(gè)番茄紅素分子可以清除數(shù)千個(gè)單線態(tài)氧，其猝滅單 線態(tài)氧的速率常數(shù)較β胡蘿卜素高 2 倍。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(shí)，溶解越困難。當(dāng)番茄紅素的結(jié)晶形成時(shí)，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(shí)，可以看到小粒狀的有色體，說(shuō)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。結(jié)果表明，番茄紅素對(duì)堿比較穩(wěn)定，對(duì)酸則不穩(wěn)定，故番茄紅素作為色素使用時(shí)并不適合于酸性飲料。 番茄紅素的理化性質(zhì) 穩(wěn)定性 番茄紅素分子中有 11 個(gè)共扼雙鍵及 2 個(gè)非共軛雙鍵，使得番茄紅素的穩(wěn)定性比較蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 差，它在一定條件下可發(fā)生氧化降解和順?lè)串悩?gòu)化。有報(bào)道稱秋橄欖果實(shí)的番茄紅素含量也很高，可以達(dá) 15— 54mg/100g。番茄紅素是西方膳食中類胡蘿卜素最主要的來(lái)源，也是人體血清中含量較高的類胡蘿卜素之一?？茖W(xué)證明，人體內(nèi)的單線態(tài)氧和氧自由基是侵害人體自身免疫系統(tǒng)的罪魁禍?zhǔn)?。s mold production process Process design 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目錄 1 緒論 ............................................................................. I 番茄紅素的簡(jiǎn)介 .............................................................. 1 番茄紅素的來(lái)源 .............................................................. 1 番茄紅素的分子結(jié)構(gòu) .......................................................... 1 番茄紅素的理化性質(zhì) .......................................................... 1 穩(wěn)定性 ............................................................... 1 呈色能力 ............................................................. 2 溶解性 ............................................................... 2 番茄紅素的生物學(xué)特性 ........................................................ 2 番茄紅素具有抗氧化性 ................................................. 2 番茄紅素對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)代謝起調(diào)控作用 ..................................... 3 番茄紅素可以調(diào)節(jié)膽固醇的代謝 ......................................... 3 番茄紅素的保健作用 .......................................................... 3 預(yù)防和抑制腫瘤的作用 ........................................................ 3 番茄紅素的提取原理 .......................................................... 4 直接粉碎法 ........................................................... 4 有機(jī)溶劑提取法 ....................................................... 4 超臨界流體萃取 ....................................................... 5 微波輻射法 ........................................................... 5 化學(xué)合成法 ........................................................... 5 酶反應(yīng)法 ............................................................. 6 微生物發(fā)酵法 ......................................................... 6 其他方法 ............................................................. 6 國(guó)內(nèi)外對(duì)番茄紅素的研究進(jìn)展 .................................................. 7 國(guó)外對(duì)番茄紅素的研究現(xiàn)狀 ............................................