Что такое метод производства бета порошка каротина?

Бета-каротин является естественным пигментом, который широко встречается в различных растениях, водорослях, грибах и бактериях. Антиоксидантные и красочные функции бета-каротина используются в медицине, пищевой, косметической и других областях. Антиоксидантные свойства бета-каротина [1] имеют большое значение для здоровья человека. В последние годы открытие новых медицинских и лечебных функций антракт-каротин и рост спроса на натуральные пищевые добавки привели к ежегодному росту спроса на антракт-каротин. Ниже приводится краткая информация о процессе производства грау-каротин.

1. Химический синтез

В первые дни промышленного производства грава-каротина органическое химическое сырье использовалось главным образом для синтеза грава-каротина через химические реакции [2]. В настоящее время в большинстве отраслей промышленности в качестве сырья для производства используется гравитационный ионон или витамин а и его производные. Например, BASF в германии использует β-ionone в качестве сырья и синтезирует его способом C15+C10+C15 через реакцию виттига, с доходностью 25%. Химически синтезированные продукты имеют высокую чистоту, хорошую стабильность пигмента, просты в смешивании и имеют низкую стоимость. В контексте акцента на зеленом здоровье химически синтезированный грануловый каротин оказывает определенное токсичное воздействие на организм человека и имеет такие недостатки, как его трудно абсорбировать и он не подходит для долгосрочного потребления, и поэтому он вскоре будет ликвидирован. В настоящее время индустриально синтезированный граван-каротин используется главным образом в качестве красителя.

2 метод микробной ферментации

Метод микробной ферментации использует технологию микробной культуры для того, чтобы микроорганизмы могли синтезировать грау-каротин в своем организме, а затем изолировать грау-каротин от микроорганизмов. Широко используемые микробные штаммы включают триходерма рисей, родоторула, родопсеодоминас палустрис, лактобацилл гельветик, родобактерские спаероиды, бацилл бревис, микобактерий туберкулез, микобактерий смегматис и аспергилл Нигер [3-6]. Например, Feng Yiping et al. [7] изучали культивирование искусственных бактерий для производства грава-каротина и пришли к выводу, что этот метод имеет идеальную эффективность производства. Преимущества метода микробной ферментации заключаются в коротком производственном цикле и высокой чистоте продукта, однако условия производства этого метода относительно строги. В целом этот метод все еще имеет определенный потенциал развития.

3 метод выращивания водорослей

Водоросли используются для производства микроводорослей путем отбора высокоурожайных гравитационных каротиновых растений после мутагенеза и скринирования. Широко используемые микроводоросли включают дуналиэллу салину, фаодактилум трикорнутум и спирулину. Среди них дуналиелла салина и спирулина чаще используются водоросли. Дуналиелла салина-это соленосные микроводоросли, богатые грау-каротином. Плавает в морской воде и соленых озерах. Обычно используется Dunaliella salina (D. salina) и Dunaliella bardawil (D. bardawil). Среди них дуналиелла салина принадлежит к семейству хлорофита, хлорококковые. В настоящее время насчитывается более десяти видов. Чжу юэхуэй и др. [8] изучили и сравнили оптимальные условия извлечения каротеноидов в дуналиэлле салина и обнаружили, что содержание грава-каротина может достигать 13% сухого веса клеток. Таким образом, это идеальное сырье для извлечения природного грава-каротина. Содержание грава-каротина в штамме мутантов, получаемое путем индуцирования дунальеллы салины ультрафиолетовым излучением, в 15,5 раза превышало первоначальный штамм.

Спирулина представляет собой многоклеточные филейные сине-зеленые водоросли, которые в основном распространены в высокотемпературных щелочных озерах в тропиках. Спирулина быстро растет и имеет короткий цикл выращивания. Некоторые исследования показали, что содержание грау-каротина в спирулине в 10 раз превышает содержание грау-каротина в моркови. Yu Ping [9] для извлечения грау-каротина из спирулинового плаценза с помощью растворителя с помощью микроволн. Исследование показало, что коэффициент извлечения грава-каротина составил 833,6 грава/г при оптимальных условиях. Однако выращивание водорослей ограничено в зависимости от района производства и сезона, а производственный процесс является относительно сложным. Трудно повысить урожайность грава-каротина, добываемого из водорослей. Кроме того, водоросли содержат высокий уровень глицерола и белка, что затрудняет использование водорослей для производства высокочистых грау-каротин.

4 метод генной инженерии

Применение генной инженерии значительно повысило биосинтез- о, каротинВ организмах, тем самым увеличивая количество грава-каротина, который может быть извлечен. Поскольку фарнезилпирофосфат (FPP) является предшественником каротеноидов, генетически модифицированные бактерии, которые в основном используются, являются микроорганизмами, которые могут синтезировать фарнезилпирофосфат. Ji Jing etal. [10] получили пять генов в биосинтетическом пути растений каротеноидов из лепестков Gentiana lutea: GGPS, PSY, ZDS, LycB, и LycE. Которые расположены вверх по течению от генов, которые производят грау-каротин и грау-каротин в пути синтеза каротеноидов. Основные гены фермента PSY и ZDS были перенесены в табак через Agrobacterium tumefaciens. Результаты показали, что пси может увеличить содержание грава-каротина на 108%. В настоящее время технология генетической модификации не применяется к крупномасштабному производству гравитационного каротина. Это объясняется тем, что метод производства все еще является незрелым, а воздействие генетически измененных пищевых продуктов на организм человека еще четко не определено.

5 метод экстракции растений

Бета-каротинМогут быть получены путем использования природных растений, богатых бета-каротином или их отходами, в качестве сырья и их извлечения с помощью органических растворителей (таких, как нефтяной эфир, хлороформ, ацетон, эфир, этанол и т.д.). Есть много растительных тел, которые могут быть использованы в качестве сырья для извлечения грава-каротина, такие как морковь [11], ладони, морской окунь, картофель, кукуруза [12] и т.д. В настоящее время добыча природного грава-каротина осуществляется главным образом с использованием органического растворителя, однако существуют такие проблемы, как причинение серьезного вреда организму человека в результате остаточных количеств исходного растворителя, уничтожение пигмента, низкая эффективность ингредиентов в сырье, высокие производственные издержки и обусловленные этим низкие экономические выгоды, что затрудняет крупномасштабное производство.

5.1 ультразвуковой метод

Ультразвуковые волны могут генерировать кавитацию внутри клеток растений, которая может разрушить стенки клеток растений и растворить активные ингредиенты. Кроме того, он может ускорить рассеивание и высвобождение активных ингредиентов в клетках и хорошо смешивать их с растворителем, что облегчает извлечение. По сравнению с традиционным методом экстракции, он имеет преимущества высокой урожайности, короткого производственного цикла и отсутствия повреждений активных ингредиентов [13-14]. Лю сюгуанг и др. [15] использовали криогенно-ультразвуковой метод экстракции для извлечения грау-каротина из моркови. Температура ультразвуковой экстракции составила 40 градусов, соотношение жидкости к материалу — 1:6, время ультразвуковой обработки — 20 минут, и ультразвуковая обработка повторялась три раза, при этом коэффициент экстракции гравия-каротина превышал 85%.

5.2 метод микроволновой связи

Микроволновая экстракция является быстрой, энергосберегающей, использует меньше растворителей, вызывает меньше загрязнения и полезна для извлечения термонеустойчивых веществ [16]. Он был успешно использован для извлечения различных активных ингредиентов из растений. Li Yaping et al. [17-18] использовали анализ поверхности ответной реакции для оптимизации технологических условий микроволновой экстракции грава-каротина из моркови.

Как ультразвуковые, так и микроволновые методы могут сократить время производства и повысить коэффициент экстракции грава-каротена, однако оба метода используют органические растворители в качестве экстракционных агентов, что неизбежно приводит к проблеме остатков органических растворителей. Поэтому эти два метода все еще нуждаются в совершенствовании.

5.3 сверхкритическая технология извлечения CO2

Сверхкритическая технология извлечения CO2 является новой технологией разделения и очистки, которая является нетоксичной, безвредной, свободной от остатков и загрязнения. Широко используется в разделении и экстракции активных ингредиентов в пищевой, фармацевтической и ароматической промышленности. Например, Sun Jian et al. [19] использовали Xushu 22-5, который имеет высокое содержание грационного каротина, в качестве сырья и провели систематическое исследование его сверхкритического извлечения CO2 грационного каротина. Результаты показали, что добыча грау-каротина может достигать 3,45 мг/г, и что энтрейнер может значительно увеличить добычу грау-каротина из сырья. Ван давей и др. [20] показали в своем исследовании по извлечение грау-каротина из кукурузного белка, что метод может извлечь до 88,70% грау-каротина в сырье. Сверхкритическая технология извлечения CO2 является новой технологией, которая не использует органические растворители, вредные для человеческого организма как экстрагенты. Она имеет высокие показатели добычи и очень хорошие перспективы развития.

6 перспективы на будущее

В обществе, где каждый ценит свое здоровье, многие превосходные свойства грава-каротина становятся все более заметными, особенно с точки зрения клеточных антиоксидантов. Для людей, едят продукты, богатые β- каротин может достичь очень хорошего антиоксидантного эффекта. Растет спрос в области пищевых добавок, здравоохранения и косметики. В настоящее время задача состоит в Том, чтобы найти методы, подходящие для крупномасштабного промышленного производства, удовлетворяющего потребности людей#39;s требование о грау-каротине.

Ссылки на статьи

[1] лю юнфенг, шао бин. Активность и идентификация натуральных и синтетических витаминов [J]. Пищевые добавки китая, 2004 (2): 32-37.

[2] чжан бо, лю у, го цян и др. Исследование условий процесса извлечения грава-каротина с помощью микроволн [J]. Современное сельское хозяйство, 2009 (2): 79-80.

[3] сунь фучжэн, лю гуанфа, чэнь цюэй и др. Идентификация и анализ штамма мутантов дуналиэллы салины с высоким производством грава-каротина [J]. Журнал далянского университета рыболовства, 2004, 19 (3): 230-233.

[4] Dai Dehui, Hu Weilian, Lv Guiyuan, et al. Исследование условий ферментации для биосинтеза грау-каротина [J]. Наука о еде, 2008, 29(2): 247 — 251.

[5] лю юйин, чэнь сяоцян, се чжун и др. Отбор дрожжей для производства каротина [J]. Промышленная микробиология, 2000, 30(2): 38-40.

[6] дю гикай. Влияние различных культурных условий на производство грау-каротина Escherichia coli [J]. Наука о еде, 2008, 29(7): 272 — 276.

[7] фэн ипин, ли чжэнь, ван цзяньмэй. Исследования по накоплению грава-каротина искусственными бактериями и оптимизации условий извлечения [J]. Шаньси сельскохозяйственная наука, 2010, 38(4): 21-24.

[8] чжу юэхуэй, фан кетенг, цзян цзяньго. Исследование и сравнение оптимальных условий извлечения грау-каротина из дуналиеллы салины [J]. Guangzhou Food Industry Science and Technology, 2003, 19(4): 18-19.

[9] ю пин, ли цзяньжун. Исследование по вопросу об экстракции грава-каротина из спирулина-платенсис с помощью микроволн [J]. Китайский журнал пищевой науки, 2008, 8(2): 81-83.

[10] чжи цзин, ямамура сабуро, нисихара масахиро и др. Увеличение биосинтеза грава-каротина через генетическую модификацию [J]. Китайский журнал биохимии и молекулярной биологии, 2004, 20 (4): 440-444.

[11] янь юанфан, ни хуэй, чэнь сяохуа. Оптимизация условий экстракции водорастворимых каротиноидов в моркови [J]. Наука и техника пищевой промышленности, 2006 (2): 128 — 130.

[12] ван давей, ли ся, лю тинтинг. Исследование технологии извлечения грава-каротина из порошка кукурузного белка [J]. Наука о еде, 2008, 29 (11): 135 — 136.

[13] чжао фэнгли, шэнь синькан, чжан юнге. Исследование ультразвукового извлечения грава-каротина из листьев хурмы и его антиоксидантной активности [J]. Пивоварение в китае, 2008 (12): 45 — 48.

[14] цинь хунвей, ян хонхуа, ши чунью и др. Исследование по вопросу о процессе ультразвуковой экстракции грава-каротина из сладкого картофеля [J]. Продовольствие и питание в китае, 2006 год (9): 37-39.

[15] лю сюгуан, хан кефэн, фэн цуошан. Оптимизация условий извлечения грава-каротина путем замораживания-ультразвуковой экстракции [J]. Пищевые добавки китая, 2008 (1): 139-141.

[16] ю яньцинь, че чжэньминь, чжу сюль ин. Использование микроволнового метода для увеличения содержания грава-каротина в морковном соке [J]. Пищевая промышленность и ферментация, 2006 (1): 144-146.

[17] ли япин, чэн вейдун, чжан пин и др. Оптимизация экстракции грава-каротина методом экстракции с помощью микроволн с использованием метода поверхностной реакции [J]. Journal of Food and Biotechnology, 2009, 28(4): 488-491.

[18] чжай цзиньлан, чжоу хон, ли япин и др. Исследования по оптимизации сверхкритической экстракции CO2 методом поверхностного реагирования [J]. Переработка сельскохозяйственной продукции, 2009 (6): 51-56.

[19] сунь цзянь, чжан айцзюнь, сюй фей и др. Исследования по сверхкритическому извлечению CO2 из грава-каротина из сладкого картофеля [J]. Цзянсу сельскохозяйственная наука и техника, 2008 (6): 247 — 248.

[20] ван давей, хуан баокси, лю тинтинг. Исследования по вопросу о применении сверхкритической экстракции CO2 при экстракции линолевой кислоты из кукурузы [J]. Наука о еде, 2007, 28 (7): 219 — 222.