Что такое метод производства бета порошка каротина?

Бета-каротинis a natural pigment that is widely found in various plants, algae, fungi and bacteria. The antioxidant and coloring functions of beta-carotene are used in medicine, food, cosmetics and other fields. The antioxidant properties of beta-carotene[1] are of great significance to human health. In recent years, the discovery of more health and medicinal functions of β-carotene and the increasing demand for natural Пищевые добавки have led to an annual increase in the demand for β-carotene. Here is a summary of the production process of β-carotene.

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

The microbial fermentation method uses microbial culture technology to enable microorganisms to synthesize β-carotene within their bodies, and then isolate β-carotene from the microorganisms. Commonly used microbial strains include Trichoderma reesei, Rhodotorula, Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus helveticus, Rhodobacter sphaeroides, Bacillus brevis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium smegmatis, and Aspergillus niger [3-6]. For example, Feng Yiping et al. [7] studied the cultivation of engineered bacteria to produce β-carotene, and found that this method has an ideal production efficiency. The advantages of the microbial fermentation method are its short production cycle and high product purity, but the production conditions for this production method are relatively strict. Overall, this method still has certain development potential.

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

The application of genetic engineering technology has greatly increased the biosynthesis of β-carotene in organisms, thereby increasing the amount of β-carotene that can be extracted. Since farnesyl pyrophosphate (FPP) is a precursor of carotenoids, the genetically engineered bacteria that are mainly used are microorganisms that can synthesize farnesyl pyrophosphate. Ji Jing et al. [10] obtained five genes in the biosynthetic pathway of plant carotenoids from the petals of Gentiana lutea: GGPS, PSY, ZDS, LycB, and LycE. which are located upstream of the genes that produce α-carotene and β-carotene in the carotenoid synthesis pathway. The main enzyme genes PSY and ZDS were transferred to tobacco via Agrobacterium tumefaciens. The results showed that PSY can increase the β-carotene content by 108%. At present, genetic modification technology has not been applied to large-scale β-carotene production. This is because the production method is still immature, and the impact of genetically modified foods on the human body has not yet been clearly defined.

5 метод экстракции растений

Бета-каротин может быть получен 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. Спрос растет в таких областях, какfood additivesЗдравоохранение и косметика. 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.