DEEL 1
Wat is Astaxanthine
Astaxanthine, ook bekend als bonte algenflavine of astaxanthine, is een terpeen-onverzadigde verbinding, de chemische naam is 3,3′-dihydroxy-4,4′-diketo-β, β′-caroteen, de moleculaire formule voor de C40H52O4. onder de omstandigheden van 100 kPa, het smeltpunt van 216 ° C, het kookpunt van 774 ° C.
Astaxanthine wordt veel aangetroffen in dieren (bijvoorbeeld waterdieren, vogels), planten, schimmels, algen en bacteriën, en staat bekend als het "Rode Wonder" vanwege de duidelijke voordelen voor de menselijke gezondheid. Momenteel wordt astaxanthine verpakt als gezondheidsvoedsel dat op de markt te koop is, met antioxiderende, antiverouderings-, antitumor- en hart- en vaatziektenpreventie-effecten.
DEEL 2
Hoe astaxanthine wordt geproduceerd
1, chemische synthesemethode
Volgens de verschillen in de synthesemethode is de astaxanthinesynthesemethode verdeeld in twee soorten: de ene is de indirecte synthesemethode, dat wil zeggen door de oxidatie van andere carotenoïden; de tweede is de directe synthesemethode, dat wil zeggen door de algemeen gebruikte synthese van direct gesynthetiseerde carotenoïdenmonomeren.
Chemische synthese van astaxanthine heeft de voordelen van lagere productiekosten, hoge opbrengst, de zuiverheid van astaxanthine kan meer dan 96% bereiken, maar de absorptie en het gebruik van synthetische astaxanthine in organismen is laag, de stabiliteit, veiligheid en antioxiderende activiteit zijn lager dan die van natuurlijk geëxtraheerde astaxanthine .
2, natuurlijke extractiemethode
Natuurlijke astaxanthine komt vooral voor in mariene organismen. De natuurlijke extractiemethode bestaat uit het gebruik van gemalen garnalen en krabben en andere astaxanthinerijke bijproducten, het verwijderen van kalk, het gebruik van organische oplosmiddelen en andere manieren om astaxanthine te extraheren. Deze methode kan de ontwikkeling van de aquacultuursector bevorderen en de vervuiling van het milieu door aquatische afvalproducten verminderen. Vanwege het hoge gehalte aan as en chitine in de schaaldieren van weggegooide garnalen en krabben, en het lage gehalte aan astaxanthine, zal het extractieproces echter gecompliceerd worden, en bestaat er het probleem van de hoge extractiekosten.
3. Microbiële fermentatie
Het gebruik van gist, algen en bacteriën om de astaxanthinemethode te produceren wordt microbiële fermentatie genoemd. De belangrijkste stammen zijn onder meer eencellige groene algen, rode algen, Chlorella vulgaris, rode Fife-gist, kleverige rode gist, rode gomgist en Paracoccidioides.
Astaxanthine geproduceerd door een bioreactorfermentatiemachine heeft een goed gedefinieerde structuur, weinig bijproducten en is milieuvriendelijk. Deze wordt echter beperkt door factoren als een lage opbrengst, strikte teeltomstandigheden en hoge teeltkosten. Het gebruik van goedkope kweekgrondstoffen en de selectie van hoogwaardige stammen met een hoge opbrengst, zodat ze kunnen worden toegepast op de industriële productie, zijn de sleutelfactoren bij de productie van astaxanthine door microbiële fermentatie.
DEEL3
Astaxanthine-producerende micro-organismen
1. Algen
Veel algen kunnen astaxanthine produceren, zoals roodalgen, chlamydospermum, paraplualgen, naaktalgen enzovoort. Rode algen zijn zoetwater eencellige groene algen, de intracellulaire astaxanthine bestaat voornamelijk uit dubbele verestering van astaxanthine en er bestaat enkele verestering van astaxanthine, er bestaat een kleine hoeveelheid vrije vorm, is de belangrijkste productie van astaxanthine door algen.
De groeitijd van Robodocs is echter regenachtiger, de teeltomstandigheden zijn veeleisend en vereisen licht, de productielocatie is beperkt en astaxanthine komt voor in dikwandige sporen, met een lage extractiesnelheid en een slechte continuïteit.
2. Bacteriën
Astaxanthine wordt aangetroffen in een verscheidenheid aan bacteriën, zoals Pseudomonas aeruginosa, Paracoccidioides spp. en Bacteroides lactis. Hoewel het astaxanthinegehalte van de meeste bacteriën veel lager is dan dat van algen en rode gist, kan het probleem van de lage bacteriële astaxanthineproductie worden verbeterd door genen die verband houden met de astaxanthinesynthese in bacteriën te introduceren.
De productie van astaxanthine door bacteriële fermentatie kan de productiekosten van natuurlijk astaxanthine aanzienlijk verlagen, wat belangrijk is voor de toekomstige industriële productie van astaxanthines.
3. Gist
Gistfermentatieproductie van astaxanthine, de belangrijkste gebruikte stammen zijn rode Fife-gist, kleverige rode gist, mariene rode gist en karmozijnrode gist. De productie van Red Fife-gistastaxanthine heeft de volgende voordelen:
1. Kan een verscheidenheid aan koolstof- en stikstofbronnen gebruiken om astaxanthine te produceren.
2. Snelle celgroei en reproductie, cultuur met hoge dichtheid kan worden bereikt
3. Korte productiecyclus en lage kosten
4. Gemakkelijk op te nemen door het menselijk lichaam, en de geëxtraheerde gist kan direct worden gebruikt als toevoegingsmiddelen.
De route van de gistbiosynthese van astaxanthine is verdeeld in twee fasen: de eerste fase is de synthese van β-caroteen; de tweede fase is de vorming van astaxanthine uit β-caroteen door middel van oxidatie en hydroxylatie. De synthetische route van gist astaxanthine is als volgt:
Syntheseroute van gist astaxanthine
DEEL4
Zuiveringsmethode voor astaxanthine
1, Astaxanthine muurbrekende verwerkingsmethode
Astaxanthine is een intracellulair product dat doorgaans de stappen van het breken van de muur, extractie en zuivering moet doorlopen voordat het uit het gistlichaam kan worden geëxtraheerd. Veelgebruikte methoden voor het breken van muren zijn onder meer de mechanische methode, de chemische methode, de enzymatische methode en warmtebehandeling.
Mechanische methode is het gebruik van mechanische apparatuur om de celwand te scheuren, door de osmotische druk van de cel om insluitsels vrij te maken, de belangrijkste manier van ultrasone breekmethode, kraalfreesmethode, sproei-impact breekmethode en hogedrukhomogenisatiemethode. De werking is eenvoudig, maar gemakkelijk omdat een deel van de locatie van de oplossing te hoog is, wat resulteert in verlies van astaxanthine.
Chemische methoden omvatten voornamelijk de dimethylsulfoxidemethode, de zure en alkalische verwarmingsmethode en de penetratie van organische oplosmiddelen. Het doorbreken van de muur bij alkalische extractie en zuurvertering vereist de consumptie van een grote hoeveelheid alkali en organisch zuur, waardoor de hoeveelheid afvalwater toeneemt, milieuvervuiling veroorzaakt en het sterkere zuur en alkali schade aan astaxanthine veroorzaken. Het gebruik van een melkzuurconcentratie van 5,55 mol/l en een breektemperatuur van 30 ℃ voor muurbrekende extractie kan de schade aan astaxanthine verminderen.
De omstandigheden voor de enzymatische behandeling zijn mild, de vereisten voor apparatuur zijn laag, het proces veroorzaakt minder vervuiling van het milieu en de geëxtraheerde astaxanthine is stabieler dan astaxanthine die met andere methoden wordt verkregen.
Er is een verscheidenheid aan moderne extractiemethoden ontwikkeld voor de extractie van actieve componenten, zoals gepulseerde elektrische velden, hogedrukmicrofluïdisatie, ionische vloeistoffen en andere opkomende technologieën.
2, Astaxanthine-extractiemethode
Astaxanthine is een in vet oplosbare stof, oplosbaar in organische oplosmiddelen die onoplosbaar zijn in water en kan worden geëxtraheerd met aceton, ethanol, methanol, petroleumether en andere polaire organische oplosmiddelen. Vanwege het beperkte extractie-effect van een enkel oplosmiddel ontdekten de onderzoekers dat het gehalte aan astaxanthine geëxtraheerd door de zuurwarmtemethode met een 2:1 mengsel van ethylacetaat en ethanol als extractieoplossing aanzienlijk hoger was dan dat van een enkele oplossing. .
3, Astaxanthine-zuiverings- en detectiemethoden
Zuivering van astaxanthine voornamelijk met dunnelaagchromatografie en kolomchromatografie, dunnelaagchromatografie kan worden gebruikt voor het eenvoudig bepalen van de samenstelling van het ruwe extract, kolomchromatografie is de meest gebruikte zuiveringsmethode vanwege de goedkope apparatuur, het vervangen van stationaire fasen en mobiele fasen is handig.
Dunnelaagchromatografie en kolomchromatografie zijn geschikt voor het voorzuiveringsproces, en preparatieve krachtige vloeistofchromatografie (HPLC) kan worden gebruikt voor het nazuiveringsproces, waardoor het zuiveringseffect meer dan 98% kan zijn, maar de voorbereiding kosten zijn hoger. Om snel de hoeveelheid astaxanthineproductie in het experiment te bepalen, wordt gewoonlijk UV-zichtbare spectrofotometrie gebruikt.
DEEL 5
Slotopmerkingen
Astaxanthine heeft een breed ontwikkelingspotentieel, in de geneeskunde, cosmetica, gezondheidsproducten, toevoegingsmiddelen voor diervoeding en andere aspecten hebben een grote gebruikswaarde en ontwikkelingsruimte.