發(fā)布時間:2012-07-25 14:49:02
1933年Kuhn等首先從乳清中分離得到核黃素，1935年搞清了它的結(jié)構(gòu)。在乳中核黃素以游離態(tài)存在，其它食物（如肝、心、腎和蛋等）以黃素蛋白存在。動物缺少核黃素將引起生長受阻、皮炎和眼睛受損。它是動物的生長促進(jìn)因子，起著許多氧還原酶的輔酶作用。
核黃素的生產(chǎn)，以其發(fā)展過程來看有抽提法、發(fā)酵法和合成法三種。抽提法是將富含核黃素的物質(zhì)如牛肝、蛋、酵母、蠶蛹等所含的核黃素提取出來。合成法是利用化學(xué)的方法并配合使用核黃素發(fā)酵消泡劑使核黃素的中間體結(jié)合而成。目前發(fā)酵法和合成法并存。
核黃素的生物合成途徑尚未完全查明，不過根據(jù)用各種微生物進(jìn)行測定的實驗，已證實嘌呤堿基作為維生素B2的前體密切參與合成，已發(fā)現(xiàn)這樣兩個事實：①阿舒假囊酵母在添加核黃素發(fā)酵消泡劑與嘌呤堿基的培養(yǎng)基中能增加維生素B2的生成；②在放射性腺嘌呤中生成的維生素B2 里，腺嘌呤分子中的嘧啶環(huán)原封不動地被組入維生素B2的異咯嗪環(huán)，而咪唑環(huán)斷裂之后被取用。另外，在棉阿舒囊霉中參與異咯嗪環(huán)，嘧啶環(huán)生成的物質(zhì)是甘氨酸、蟻酸、CO2等材料，這情況也同嘌口令環(huán)的生成極為相似。還有，在嘌呤堿基中，特別是鳥嘌呤與核黃素發(fā)酵消泡劑起重要作用的事實，已在醭膜假絲酵母突變株的實驗中得到證明。
核黃素可由很多微生物合成，包括細(xì)菌、酵母和絲狀真菌，可用于工業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)菌種，實際上，商業(yè)生產(chǎn)的是兩個子囊菌，阿舒假囊酵母和棉阿舒囊霉。
關(guān)于營養(yǎng)條件，最初都以葡萄糖為主；其次是蔗糖、麥芽糖及其他合適的碳源。當(dāng)類脂用作碳源后，產(chǎn)量迅速增加。培養(yǎng)基中除少量葡萄糖外，在添加油脂與核黃素發(fā)酵消泡劑為碳源的場合，維生素B2產(chǎn)量猛增4倍，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因，是由于緩慢地逐漸利用核黃素發(fā)酵消泡劑與碳源的結(jié)果，避免葡萄糖及其代謝產(chǎn)物對維生素B2生成的阻遏。
以脂肪烴為碳源的研究也有所報道，曾以畢赤氏屬、假絲酵母屬、棒桿菌、假單胞菌屬和阿舒假囊酵母等進(jìn)行了研究，到目前為止還沒有達(dá)到能同糖質(zhì)原料匹敵的產(chǎn)量。有點值得注意的是：菌體內(nèi)的累積和菌體外的泄漏量之比同以糖質(zhì)為碳源的場合比較，菌體外的量較大。原因可能由于碳源不同，菌體細(xì)胞膜或細(xì)胞壁上的某些差別所致。
采用葡萄糖和麥芽糖混合發(fā)酵（或流加葡萄糖），可以防止菌體迅速自溶。
碳源多以玉米漿、明膠、魚粉、花生餅粉等有機(jī)氮為主。棉阿舒囊霉的基本培養(yǎng)基為玉米漿2.25%，工業(yè)蛋白胨3.5%，豆油4.5%；阿舒假囊酵母的基本配合是米糠油2.3%，玉米漿1.5%，骨膠2%，KH2PO40.1%，NaCl0.2%，CaCl20.1%，魚粉（或花生餅粉）0.3%。從以上配方可以看出，核黃素發(fā)酵的碳源必須豐富。
曾經(jīng)研究過很多促進(jìn)核黃素生成的物質(zhì)，表明有效的有酶解的骨膠原、酪素、油酸鈉、扁豆粉、米胚芽、米糠、蠶蛹、酵母和麥芽根。Fe3+對一些菌種如梭菌屬的某些種影響是明顯的，1mg/kgFe3+可引起75%的合成受抑制，則認(rèn)為存在組成性的核黃素合成酶。
阿舒假囊酵母是生長力很弱的菌，所以，需要特別注意提放發(fā)酵中雜菌的污染。為此，培養(yǎng)基應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格滅菌，但滅菌的時間不能過長，因為這樣會影響維生素B2的產(chǎn)量。
種子培養(yǎng)基宜用蛋白胨、葡萄糖和玉米漿等易利用物質(zhì)，使菌生長旺盛，接種后，在30℃下約培養(yǎng)36h，然后以約1%(0.75%-2%)的比例接入發(fā)酵培養(yǎng)基，進(jìn)行通氣攪拌發(fā)酵，約20h后開始旺盛地生成維生素B2，約80h達(dá)到最高產(chǎn)量。
采用減料配方及中問補(bǔ)料，以降低菌體濃度，并加強(qiáng)通氣量，降低罐溫，才能獲得高產(chǎn)核黃素。這是因為發(fā)酵罐生產(chǎn)時，往往因菌體濃度過大，通氣不足，熱量不易散出，罐溫上升很快，所以菌體很快自溶，pH迅速上升，核黃素生成量很低。
棉阿舒囊霉膨大菌體是核黃素高產(chǎn)的生理指標(biāo)，適宜的核黃素發(fā)酵消泡劑與通氣量能促進(jìn)大量膨大菌體的形成，發(fā)酵后期使用核黃素發(fā)酵消泡劑與補(bǔ)油可形成第二代膨大體，進(jìn)一步提高產(chǎn)量。除了使用霉菌的發(fā)酵生產(chǎn)，也可采用枯草桿菌生成D-核糖，再用半合成法進(jìn)行轉(zhuǎn)化生成。
核黃素的回收：固體發(fā)酵時一般在培養(yǎng)完成后，需在0.5kg的蒸氣壓力下加熱0.5h時進(jìn)行滅菌，然后80-90℃烘干至含水量3%以下，這樣就可以進(jìn)行粉碎和貯存。
液體使用核黃素發(fā)酵消泡劑發(fā)酵得到的培養(yǎng)液，核黃素存在于菌絲和液體中，120℃加熱1h可釋放菌絲內(nèi)被束縛的核黃素，并且溶解發(fā)酵液中析出的結(jié)晶，然后用離心等方法除去菌絲和不溶物，得到濃度在1-1.5mg／ml的維生素B2粗溶液。提取核黃素的方法，有重金屬鹽沉淀法、吸附法、還原法、抽出法、離子交換法等。通常采用還原和酸處理相結(jié)合的精制方法。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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