荚膜红假单胞菌类胡萝卜素的提取与表征研究

论文摘要

本文以荚膜红假单胞菌（Rhodopseudomonas capsulatus）为菌株,通过对发酵培养基成分与培养条件的优化提高菌种的类胡萝卜素产量,并在此基础上进行类胡萝卜素的提取、分离及基本成分的初步鉴定等表征研究。结果表明: （1）荚膜红假单胞菌产类胡萝卜素的最优培养基配方为:柠檬酸钠3.9 g、氯化铵0.4 g、磷酸二氢钾1.36 g、酵母膏0.1 g、无水硫酸镁0.3 g、硫酸亚铁9 mg、蒸馏水1000ml,pH 6.0;最佳培养条件为:35 ℃的培养温度下,光照强度为500 lx,静置培养;荚膜红假单胞菌在优化的培养条件下,类胡萝卜素的含量由原来的0.49 mg/g 湿菌体提高到1.05 mg/g 湿菌体,而培养基成分减少了6 种。（2）使用超声波破碎法、酸热破壁法和碱性裂解法破碎荚膜红假单胞菌细胞,试验发现使用超声波破碎法破碎细胞能够获得更高的类胡萝卜素收率。超声波破碎的最佳条件为:提取溶剂为8:1 的丙酮:甲醇（v/v）溶液,破碎功率200 w,破碎时间4 min,浸提时间为1 h。（3）荚膜红假单胞菌类胡萝卜素的最佳提取工艺为:往破碎细胞的离心上清液中加入等体积的10% 的NaOH甲醇溶液进行皂化,振荡后于黑暗处静置2～3 min,继续加入与粗提液等体积的石油醚进行萃取,并注入蒸馏水以促进分层,排放掉下层的萃余液后, 用蒸馏水对上层的石油醚溶液进行洗涤。（4）荚膜红假单胞菌类胡萝卜素的分离:使用氧化铝常压柱层析色素的石油醚溶液后得到五种成分,按照洗脱的顺序,五种组份的最大吸收峰波长依次为470.2 nm、481 nm 、491.6 nm、470.8 nm、482.2 nm。根据吸收光谱和文献报道,λmax 为491.6 nm 的成分为单甲基螺菌黄素和/或螺菌黄素,λmax 为470.8 nm的组分为番茄红素,λmax 为482.2 nm 的组分与3,4-脱氢紫菌红素、脱水紫菌红醇、紫菌红醇的吸收峰相似。λmax 为470.2 nm 和481 nm 的组份未知,需要进一步定性。从色素的含量来看,五种色素占总色素的含量依次为4.5%、8.0%、13.7%、32.5%、38.5%。（5）荚膜红假单胞菌的色素易溶于石油醚、正己烷、氯仿,溶于乙酸乙酯,部分溶于甲醇;该色素溶液对热具有一定的稳定性,但是较长时间的高温会引起类胡萝卜素的大量损失;对光较敏感,在暗处保藏较好;除了K+、Na+、Ca2+、

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 光合细菌
• 1.1.1 光合细菌（photosynthetic bacteria）的类群和生化特征
• 1.1.2 光合细菌应用概况
• 1.1.2.1 在水产养殖中的应用
• 1.1.2.2 在农业上的应用
• 1.1.2.3 在新能源生产中的应用
• 1.1.2.4 在有机废水处理中的应用
• 1.1.2.5 在医药、保健方面的应用
• 1.2 类胡萝卜素
• 1.2.1 类胡萝卜素的生理功能
• 1.2.2 微生物产类胡萝卜素的研究
• 1.2.3 类胡萝卜素的提取、分析检测
• 1.2.3.1 类胡萝卜素的提取
• 1.2.3.2 类胡萝卜素的分析检测
• 1.3 本课题选题依据
• 1.4 主要研究内容与创新之处
• 1.4.1 本课题的主要研究内容
• 1.4.2 创新点
• 第2章 材料与方法
• 2.1 主要材料与仪器设备
• 2.1.1 主要材料
• 2.1.1.1 光合细菌与培养基
• 2.1.1.2 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器与设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 光合细菌培养方法
• 2.2.2 提高光合细菌产类胡萝卜素的发酵条件优化
• 2.2.2.1 培养基优化
• 2.2.2.2 培养条件优化
• 2.2.3 类胡萝卜素提取
• 2.2.3.1 总的提取路线
• 2.2.3.2 细胞破碎方法优化
• 2.2.3.3 提取溶剂优化
• 2.2.3.4 类胡萝卜素提取工艺
• 2.2.4 类胡萝卜素的分离纯化
• 2.2.5 类胡萝卜素表征
• 2.2.5.1 溶解性表征
• 2.2.5.2 稳定性表征
• 2.2.5.3 类胡萝卜素鉴定
• 2.2.6 基本分析方法
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 荚膜红假单胞菌菌体生长与色素生成的关系
• 3.2 提高类胡萝卜素产量的发酵条件优化
• 3.2.1 培养基优化
• 3.2.1.1 碳源优化
• 3.2.1.2 氮源优化
• 3.2.1.3 生长因子和无机盐的优化
• 3.2.1.4 采用正交实验设计优化
• 3.2.2 环境条件优化
• 3.2.2.1 光照强度的优化
• 3.2.2.2 起始pH 优化
• 3.2.2.3 氧浓度的影响
• 3.2.2.4 培养温度优化
• 3.3 类胡萝卜素的提取
• 3.3.1 细胞破壁研究
• 3.3.1.1 超声波破碎
• 3.3.1.2 碱性裂解法
• 3.3.1.3 酸热破壁法
• 3.3.2 皂化研究
• 3.4 类胡萝卜素的分离、纯化和表征
• 3.4.1 类胡萝卜素的分离纯化
• 3.4.1.1 常压柱层析
• 3.4.1.2 色素的高效液相色谱分析
• 3.4.2 色素的表征
• 3.4.2.1 热稳定性表征
• 3.4.2.2 光稳定性表征
• 3.4.2.3 酸碱稳定性表征
• 3.4.2.4 离子稳定性
• 3.4.2.5 氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响
• 3.4.2.6 溶解性表征
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历