RU2270868C1 - METHOD FOR PREPARING LICOPIN, PHOSPHOLIPIDS, FATTY ACIDS AND ERGOSTEROL BY COMBINED CULTURING (+)= AND (-)-STRAINS OF FUNGUS Blakeslea trispora - Google Patents
METHOD FOR PREPARING LICOPIN, PHOSPHOLIPIDS, FATTY ACIDS AND ERGOSTEROL BY COMBINED CULTURING (+)= AND (-)-STRAINS OF FUNGUS Blakeslea trispora Download PDFInfo
- Publication number
- RU2270868C1 RU2270868C1 RU2004119099/13A RU2004119099A RU2270868C1 RU 2270868 C1 RU2270868 C1 RU 2270868C1 RU 2004119099/13 A RU2004119099/13 A RU 2004119099/13A RU 2004119099 A RU2004119099 A RU 2004119099A RU 2270868 C1 RU2270868 C1 RU 2270868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- licopin
- ergosterol
- phospholipids
- fatty acids
- lycopene
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии и касается производства витаминов и антиоксидантов, в частности производства ликопина, эргостерина, фосфолипидов, жирных кислот.The invention relates to the field of biotechnology and relates to the production of vitamins and antioxidants, in particular the production of lycopene, ergosterol, phospholipids, fatty acids.
В настоящее время установлено, что биологически активные соединения, такие как ликопин, эргостерин, фосфолипиды, жирные кислоты и др., успешно используются для лечения и профилактики различных заболеваний.It has now been established that biologically active compounds, such as lycopene, ergosterol, phospholipids, fatty acids, etc., are successfully used for the treatment and prevention of various diseases.
Ликопин относится к классу природных соединений - каротиноидам. Это пигмент, который придает здоровую красную окраску фруктам и овощам, таким как помидоры, арбузы, розовые грейпфруты, облепиха и др. Исследования последних лет свидетельствуют о том, что ликопин наряду с красящей функцией имеет самостоятельное значение как биологически активная добавка. Ликопин оказывает общеукрепляющее действие на организм и обладает большим набором ценных фармакологических свойств. Подавляя в организме свободнорадикальное окисление, ликопин стабилизирует иммунный статус организма, улучшает протекание ряда важнейших биологических процессов в организме, в том числе нормализует уровень глюкозы в крови, липидный обмен, зрение и контролирует пролиферацию (новообразование) клеток. Была установлена высокая эффективность использования ликопина при лечении заболеваний предстательной железы, легких, желудка, катаракты, ишемической болезни сердца, атеросклероза [1-3]. Биологическая активность ликопина связана, прежде всего, с его антиоксидантными свойствами, т.е. способностью ингибировать свободнорадикальные процессы в клетках. При этом было показано, что ликопин обладает более выраженной способностью устранять вредное воздействие синглетного кислорода по сравнению с β-каротином [4].Lycopene belongs to the class of natural compounds - carotenoids. This is a pigment that gives a healthy red color to fruits and vegetables, such as tomatoes, watermelons, pink grapefruits, sea buckthorn, etc. Recent studies show that lycopene, along with the coloring function, has an independent value as a dietary supplement. Lycopene has a general strengthening effect on the body and has a large set of valuable pharmacological properties. Suppressing free radical oxidation in the body, lycopene stabilizes the body’s immune status, improves the course of several important biological processes in the body, including normalizes blood glucose, lipid metabolism, vision and controls cell proliferation (neoplasm). It was found that lycopene is highly effective in the treatment of diseases of the prostate gland, lungs, stomach, cataract, coronary heart disease, and atherosclerosis [1-3]. The biological activity of lycopene is associated primarily with its antioxidant properties, i.e. ability to inhibit free radical processes in cells. It was shown that lycopene has a more pronounced ability to eliminate the harmful effects of singlet oxygen compared to β-carotene [4].
Эргостерин - предшественник витамина Д2, который получается при облучении эргостерина ультрафиолетовыми лучами. Д2 играет важную роль в обеспечении организма кальцием, прежде всего за счет правильного использования кальция, поступающего с пищей. При недостатке витамина Д2 в организме происходит нарушение минерализации в процессе костеобразования, что приводит к серьезным изменениям в костном скелете.Ergosterol is a precursor of vitamin D 2 , which is obtained by irradiating ergosterol with ultraviolet rays. D 2 plays an important role in providing the body with calcium, primarily due to the proper use of calcium from food. With a lack of vitamin D 2 in the body, there is a violation of mineralization in the process of bone formation, which leads to serious changes in the skeleton.
Любые заболевания печени независимо от этиологии (действие алкоголя, лекарственных препаратов, промышленных и бытовых токсинов, неправильного питания, вирусных инфекций и т.д.) вызывают повреждение мембран клеток с потерей фосфолипидов, которые являются основными структурными компонентами мембран. Потеря собственных фосфолипидов приводит сначала к инактивации, а затем и к гибели клеток печени. Фосфатидилхолин (лецитин), входящий в состав фосфолипидов, является основным структурным компонентом всех клеточных мембран. При пероральном введении в организм фосфатидилхолин восстанавливает целостность мембран клеток, в первую очередь печени. Фосфатидилхолины используют во многих отраслях промышленности благодаря их прекрасным диспергирующим и эмульгирующим свойствам.Any liver disease, regardless of the etiology (the effect of alcohol, drugs, industrial and household toxins, malnutrition, viral infections, etc.) causes damage to cell membranes with the loss of phospholipids, which are the main structural components of the membranes. Loss of intrinsic phospholipids leads first to inactivation, and then to the death of liver cells. Phosphatidylcholine (lecithin), which is part of phospholipids, is the main structural component of all cell membranes. When administered orally, phosphatidylcholine restores the integrity of cell membranes, primarily the liver. Phosphatidylcholines are used in many industries due to their excellent dispersing and emulsifying properties.
Жирные кислоты имеют широкий спектр применения в парфюмерии, фармакологии, медицине. Наиболее ценными являются полиненасыщенные жирные кислоты. Они должны поступать в организм человека с пищей. При их недостаточности наблюдается отставание в росте, развиваются характерные поражения со стороны кожи и волосяного покрова.Fatty acids have a wide range of applications in perfumery, pharmacology, medicine. The most valuable are polyunsaturated fatty acids. They must be ingested with food. With their insufficiency, a growth lag is observed, characteristic lesions from the skin and hair cover develop.
Известны многочисленные способы получения отдельных биологически активных соединений, в частности ликопина, эргостерина, фосфолипидов, жирных кислот с использованием различных микроорганизмов - продуцентов.Numerous methods are known for producing individual biologically active compounds, in particular lycopene, ergosterol, phospholipids, fatty acids using various producer microorganisms.
Известен способ получения эргостерина из дрожжей (Авт. свид. СССР №465812) [5]. Описан штамм микроскопического гриба Hypomyces rosellus, который используется для получения липидов с высокой степенью ненасыщенности жирных кислот (патент РФ №2020155) [6]. Известен штамм Streptomyces chrostomyceticus, который на минеральной среде накапливает 20-50 мг/кг ликопина (патент Италии №343773) [7]. Описан штамм бактерий Mycobacterium rubrum, который на среде с мелассой и кукурузным экстрактом накапливает до 7,05 мг/г суммарных каротиноидов. При этом в пигментном комплексе бактерий помимо ликопина обнаружены α, β и γ-каротин, ауроксантин, лютеин, криптоксантин, виолоксантин, зеаксантин, антераксантин, рубиксантин, лепротеин, неоксантин (А.с. СССР №1071636) [8].A known method of producing ergosterol from yeast (Auth. Certificate. USSR No. 465812) [5]. A strain of the microscopic fungus Hypomyces rosellus is described, which is used to obtain lipids with a high degree of unsaturation of fatty acids (RF patent No. 2020155) [6]. A known strain of Streptomyces chrostomyceticus, which accumulates 20-50 mg / kg of lycopene on a mineral medium (Italian patent No. 343773) [7]. A bacterial strain Mycobacterium rubrum is described, which accumulates up to 7.05 mg / g of total carotenoids on a medium with molasses and corn extract. Moreover, in the pigment complex of bacteria, in addition to lycopene, α, β, and γ-carotene, auroxanthin, lutein, cryptoxanthin, violoxanthin, zeaxanthin, anteraxanthin, rubixanthin, leprotein, neoxanthin were found (AS USSR No. 1071636) [8].
Наиболее активными продуцентами ликопина являются грибы Phycomyces blakesleanus и Blakeslea trispora. У гриба Phycomyces blakesleanus в зависимости от особенностей штамма и условий культивирования уровень накапливания ликопина колеблется в интервале 192-600 мкг/г АСВ [9].The most active lycopene producers are Phycomyces blakesleanus and Blakeslea trispora. In the fungus Phycomyces blakesleanus, depending on the characteristics of the strain and cultivation conditions, the level of lycopene accumulation varies in the range of 192-600 μg / g ASV [9].
Известны способы получения ликопина из биомассы гриба Blakeslea trispora [10-12]. В соответствии с описанными способами выход кристаллического ликопина составляет 31-56% от количества его в биомассе.Known methods for producing lycopene from the biomass of the fungus Blakeslea trispora [10-12]. In accordance with the described methods, the yield of crystalline lycopene is 31-56% of its amount in biomass.
Согласно изобретению, описанному в патенте РФ №2102416, выращивают штаммы гриба Blakeslea trispora А-732-3 (+) и А-731-3 (-) или 8А (+) и 8А (-) на кукурузно-соевой среде с добавлением в качестве стимуляторов ликопинообразования соединений класса аминометилпиридинов или табачной крошки. Выращивание (+) и (-) штаммов ведут в течение 48 часов, полученный посевной материал используют в соотношении 1:9 для последующей ферментации. Получение целевого продукта осуществляют экстракцией подсолнечным маслом, кристаллизацией с использованием этанола и толуола и последующей колоночной хроматографией в системе н-гексан - ацетон 50:1.According to the invention described in the patent of the Russian Federation No. 2102416, strains of the fungus Blakeslea trispora A-732-3 (+) and A-731-3 (-) or 8A (+) and 8A (-) are grown on corn-soybean medium with the addition of as stimulants of lycopene formation of compounds of the class of aminomethylpyridines or tobacco chips. The cultivation of (+) and (-) strains is carried out for 48 hours, the resulting seed is used in a ratio of 1: 9 for subsequent fermentation. Obtaining the target product is carried out by extraction with sunflower oil, crystallization using ethanol and toluene and subsequent column chromatography in the n-hexane - acetone 50: 1 system.
В соответствии с описанным способом выход ликопина составляет 0,7 г/л среды. Соотношение ликопина и β-каротина составляет 11:1 или 92% и 8% соответственно. К сожалению, в патенте не указан уровень накопления биомассы гриба в единице объема питательной среды, что не дает возможность оценить ликопинсинтезирующую активность культуры - продуцента. Кроме того, для накопления ликопина культурой гриба Blakeslea trispora указанными штаммами в среду добавляют стимуляторы: аминометилпиридин или табачную крошку. При этом табачная крошка является более слабым стимулятором в сравнении с аминометилпиридином, так при ее добавлении в среду культивирования уровень накопления ликопина грибом Blakeslea trispora составляет 0,4 г/л, что в 1,7 раза ниже по сравнению с аминометилпиридином. Добавление в среду культивирования производных пиридина несмотря на их низкие концентрации (0,01-0,005%) нежелательно.In accordance with the described method, the yield of lycopene is 0.7 g / l of medium. The ratio of lycopene and β-carotene is 11: 1 or 92% and 8%, respectively. Unfortunately, the patent does not indicate the level of accumulation of the biomass of the fungus per unit volume of the nutrient medium, which makes it impossible to evaluate the lycopsynthesis activity of the producer culture. In addition, for the accumulation of lycopene by the culture of the Blakeslea trispora fungus, the indicated strains add stimulants to the medium: aminomethylpyridine or tobacco chips. At the same time, tobacco crumb is a weaker stimulant compared to aminomethylpyridine, so when it is added to the culture medium, the level of lycopene accumulation by Blakeslea trispora fungus is 0.4 g / l, which is 1.7 times lower compared to aminomethylpyridine. The addition of pyridine derivatives to the culture medium despite their low concentrations (0.01-0.005%) is undesirable.
Во всех вышеперечисленных способах получения биологически активных соединений используется, как правило, один конкретный штамм микроорганизма - продуцента того или иного вида соединения.In all of the above methods for producing biologically active compounds, as a rule, one specific strain of a microorganism is used - a producer of one or another type of compound.
Наиболее близкими к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ликопина, описанный в Евразийском патенте №002468 [13] и способ получения антиоксидантов и биологически активных соединений липидной природы, описанный в Евразийском патенте №003212 [14]. Согласно изобретению [13] ликопин получают при совместном выращивании штаммов гетероталличного гриба Blakeslea trispora ВСБ-129(-) ВСБ-130(+). Выращивание ведут по 2-стадийной схеме культивирования на минеральной среде с глюкозой или кукурузно-соевой среде.Closest to the claimed invention in technical essence and the achieved result is a method for producing lycopene described in Eurasian patent No. 002468 [13] and a method for producing antioxidants and biologically active compounds of lipid nature described in Eurasian patent No. 003212 [14]. According to the invention [13], lycopene is obtained by co-growing strains of the heterotallic fungus Blakeslea trispora VSB-129 (-) VSB-130 (+). Cultivation is carried out according to a 2-stage cultivation scheme on a mineral medium with glucose or corn-soybean medium.
На минеральной среде с глюкозой на 1-ой стадии выращивают (-) штамм гриба в течение 20 часов, затем на 2-ой стадии в среду культивирования добавляют 3% глюкозы и (+) штамм гриба. Совместное выращивание (+) и (-) штаммов ведут в течение 36 часов. При этом в биомассе накапливается до 35 мг ликопина в пересчете на 1 г абсолютно сухого веса (АСВ) биомассы.On the mineral medium with glucose in the 1st stage, a (-) strain of the fungus is grown for 20 hours, then at the 2nd stage 3% glucose and (+) the strain of the fungus are added to the culture medium. Co-cultivation of (+) and (-) strains is carried out for 36 hours. In this case, up to 35 mg of lycopene is accumulated in the biomass in terms of 1 g of absolutely dry weight (ASV) of the biomass.
На кукурузно-соевой среде на 1-ой стадии выращивают (-) штамм в течение 32 часов, далее, на 2-ой стадии в среду культивирования вносят (+) штамм гриба. Совместное выращивание ведут в течение 48 часов. При этом в биомассе накапливается до 30 мг ликопина в расчете на 1 г абсолютно сухого веса (АСВ) биомассы.In the corn-soybean medium at the 1st stage, a (-) strain is grown for 32 hours, then at the 2nd stage a (+) strain of the fungus is introduced into the culture medium. Co-cultivation is carried out for 48 hours. In this case, up to 30 mg of lycopene is accumulated in the biomass per 1 g of absolutely dry weight (ASW) of the biomass.
Экстракцию из биомассы гриба проводят смесью растворителей этанол : гексан в соотношении 4:1 в 3 ступени при температуре 60°С в течение 30 минут на каждую ступень. Соотношение биомассы и растворителя 1:5. Кристаллизацию ликопина ведут в этиловом спирте при температуре 5°С в течение 20 часов. При этом выход ликопина составляет 55% от содержания его в биомассе. Доля основного вещества - 90%.Extraction from the biomass of the fungus is carried out with a mixture of solvents ethanol: hexane in a ratio of 4: 1 in 3 steps at a temperature of 60 ° C for 30 minutes per step. The ratio of biomass and solvent is 1: 5. Crystallization of lycopene is carried out in ethyl alcohol at a temperature of 5 ° C for 20 hours. The yield of lycopene is 55% of its content in biomass. The proportion of the main substance is 90%.
Согласно изобретению [14] биологически активные соединения липидной природы из биомассы гриба Blakeslea trispora получают экстракцией полярным растворителем (например, ацетоном или этанолом) или смесью полярного и неполярного растворителей (например, ацетон : гексан или этанол : гексан) при температуре 40-70°С в три ступени при соотношении биомасса : экстрагент, равном 1:3,5 на первой ступени, до 1:1,5 на последней. Отделяют полученный экстракт от биошрота путем его горячей фильтрации при 50-60°С. После чего экстракт ставят на кристаллизацию каротиноидов в смеси полярного и неполярного растворителей при 5-20°С в течение 3-24 часов при слабом перемешивании. Выпавшие кристаллы каротиноидов отделяют фильтрованием и промывают этанолом. После отделения кристаллов каротиноидов из раствора липидов выделяют фосфолипиды при температуре 5-20°С в течение 1-5 часов при слабом перемешивании. Кристаллизацию фосфолипидов проводят в ацетоне или смеси ацетона и неполярного растворителя (например, гексана). Полученные фосфолипиды направляются на дальнейшее фракционное разделение в растворе этанола с целью выделения фракции лецитина. Полученный раствор нейтральных липидов омыляют в среде ацетона в водном растворе гидроксида калия при 50-70°С в течение 20-60 минут. Затем омыленную фракцию разбавляют водой и гидролизуют серной кислотой для получения смеси жирных кислот. Неомыленную фракцию упаривают, перерастворяют в гексане и кристаллизуют эргостерин при 0-20°С в течение 4 часов при соотношении гексан : неомыляемая фракция, равном 1:3-1:50, а затем отфильтровывают полученный в процессе кристаллизации эргостерин. Эргостерин на фильтре промывают органическим растворителем или проводят, при необходимости, повторную кристаллизацию. Далее эргостерин счищают с фильтра и высушивают при 60°С.According to the invention [14] biologically active compounds of a lipid nature from the biomass of Blakeslea trispora fungus are obtained by extraction with a polar solvent (eg, acetone or ethanol) or a mixture of polar and non-polar solvents (eg, acetone: hexane or ethanol: hexane) at a temperature of 40-70 ° C in three steps with a biomass: extractant ratio of 1: 3.5 in the first step, up to 1: 1.5 in the last. The extract obtained is separated from bio-meal by hot filtration at 50-60 ° C. After which the extract is placed on the crystallization of carotenoids in a mixture of polar and non-polar solvents at 5-20 ° C for 3-24 hours with gentle stirring. Precipitated carotenoid crystals were separated by filtration and washed with ethanol. After separation of the carotenoid crystals from the lipid solution, phospholipids are isolated at a temperature of 5-20 ° C for 1-5 hours with gentle stirring. Crystallization of phospholipids is carried out in acetone or a mixture of acetone and a non-polar solvent (e.g. hexane). The obtained phospholipids are sent for further fractional separation in a solution of ethanol in order to isolate the lecithin fraction. The resulting solution of neutral lipids is saponified in acetone in an aqueous solution of potassium hydroxide at 50-70 ° C for 20-60 minutes. Then the saponified fraction is diluted with water and hydrolyzed with sulfuric acid to obtain a mixture of fatty acids. The unsaponifiable fraction is evaporated, redissolved in hexane and ergosterol is crystallized at 0-20 ° C for 4 hours at a hexane: unsaponifiable fraction ratio of 1: 3-1: 50, and then the ergosterol obtained during crystallization is filtered off. Ergosterol on the filter is washed with an organic solvent or, if necessary, recrystallization is carried out. Next, ergosterol is cleaned from the filter and dried at 60 ° C.
Задачей данного изобретения является получение новых высокоэффективных штаммов - продуцентов биологически активных соединений, в частности ликопина, эргостерина, фосфолипидов, жирных кислот, разработка более эффективного способа их получения, расширение числа продуцентов, упрощение и удешевление процесса экстракции.The objective of the invention is to obtain new highly effective strains producing biologically active compounds, in particular lycopene, ergosterol, phospholipids, fatty acids, developing a more effective method for their preparation, expanding the number of producers, simplifying and reducing the cost of the extraction process.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в результате многоступенчатой селекции и отбора получена пара гриба Blakeslea trispora Б-1(-) и Б-2(+), которая при совместном глубинном культивировании на минеральной среде с глюкозой через 26 часов культивирования накапливает до 40 мг/г АСВ ликопина, на среде с гидролом и кукурузным экстрактом (отходами крахмалопаточного производства) через 30 часов от начала культивирования - до 50 мг/г АСВ ликопина. Содержание ликопина составляет 92-96% от суммы каротиноидов.The essence of the invention lies in the fact that as a result of multi-stage selection and selection, a pair of Blakeslea trispora B-1 (-) and B-2 (+) fungus is obtained, which, when combined with the cultivation in a mineral medium with glucose, accumulates up to 40 after 26 hours of cultivation mg / g ASB lycopene, on a medium with hydrol and corn extract (waste starch production) after 30 hours from the start of cultivation, up to 50 mg / g ASB lycopene. The lycopene content is 92-96% of the total carotenoid content.
Штаммы гриба Б-1(-) и Б-2(+) получены из штаммов гриба Blakeslea trispora ВКПМ F - 414 (-) и ВКПМ F - 414 (+) в результате многоступенчатой селекции с последовательным применением ультрафиолетовых лучей, N-метил-N-нитро-N-нитрозогуанидина и дифениламина в качестве мутагенных факторов и рассевом на чашки Петри с питательной средой сусло-агар (7°Б). Через 18-24 часа выращивания изолированные колонии отсевали в пробирки на скошенный сусло-агар. Отбор колонии производили после 8-10 дневного выращивания их в пробирках при 26°С по признаку наибольшего пигментообразования с последующим определением продуктивности выделенных вариантов. Штаммы Б-1 и Б-2 имеют следующие морфологические характеристики:The strains of the fungus B-1 (-) and B-2 (+) were obtained from the strains of the fungus Blakeslea trispora VKPM F - 414 (-) and VKPM F - 414 (+) as a result of multi-stage selection with sequential use of ultraviolet rays, N-methyl- N-nitro-N-nitrosoguanidine and diphenylamine as mutagenic factors and sieving on Petri dishes with wort-agar nutrient medium (7 ° B). After 18-24 hours of cultivation, isolated colonies were seeded into test tubes on mown wort agar. Colonies were selected after 8-10 days of growing them in test tubes at 26 ° C according to the sign of the highest pigmentation with subsequent determination of the productivity of the selected variants. Strains B-1 and B-2 have the following morphological characteristics:
Сусло-агар. Штамм Б-2(+) форма. Рост штамма интенсивный. Воздушный мицелий развит слабо. Субстратный мицелий хорошо развит, плотный, желтовато-бежевого цвета. Спорообразование слабое.Wort agar. Strain B-2 (+) form. The growth of the strain is intense. Aerial mycelium is poorly developed. The substrate mycelium is well developed, dense, yellowish-beige. Spore formation is weak.
Штамм Б-1(-) форма. Рост менее активный по сравнению со штаммом Б-2. Воздушный мицелий отсутствует. Спорообразования на данной среде не обнаруживается. Субстратный мицелий штамма красновато-оранжевого цвета.Strain B-1 (-) form. Growth is less active compared to strain B-2. Aerial mycelium is absent. Spore formation in this environment is not detected. The substrate mycelium of the strain is reddish-orange.
При совместном росте на среде сусло-агар в месте соприкосновения (+) и (-) штаммов не образуется характерной полосы черных зигоспор. После соприкосновения с (+) штаммом вся поверхность мицелия (-) штамма окрашивается в бордово-красный цвет.With joint growth on the wort-agar medium at the point of contact of (+) and (-) strains, a characteristic band of black zigospores does not form. After contact with the (+) strain, the entire surface of the mycelium of the (-) strain becomes burgundy red.
Штаммы хранятся в коллекции компании ООО «Биосинтез-Мт», авторами штаммов является коллектив авторов Авчиева П.Б., Буторова И.А. и др.The strains are stored in the collection of the company Biosynthesis-Mt LLC, the authors of the strains are a team of authors Avchieva PB, Butorova I.A. and etc.
Для получения биомассы с наивысшим содержанием жирорастворимых биологически активных соединений - ликопина, фосфолипидов, жирных кислот и эргостерина процесс культивирования штаммов Blakeslea trispora Б-1(-) и Б-2(+) проводят на специально подобранных питательных средах и режимах выращивания. Питательная среда должна содержать в своем составе легкодоступные источники углерода и азота, а также микроэлементы.To obtain biomass with the highest content of fat-soluble biologically active compounds - lycopene, phospholipids, fatty acids and ergosterol, the cultivation of Blakeslea trispora strains B-1 (-) and B-2 (+) is carried out on specially selected nutrient media and growing conditions. The nutrient medium should contain readily available sources of carbon and nitrogen, as well as trace elements.
Подготовку посевного материала осуществляют путем раздельного выращивания Б-1(-) и Б-2(+) форм на косяках с сусло-агаром в течение 10 суток при температуре 26-28°С. Далее штаммы раздельно засевают в качалочные колбы со стерильными средами, содержащими в своем составе кукурузную и соевую муку в количестве 1-10% каждого компонента, КН2PO4 от 0,01 до 1,00%, тиаминхлорида - 2×10-5-2×10-4%, оптимальным значением рН для роста культур является рН 6,0-8,0. На данной среде (-) штамм гриба Blakeslea trispora Б-1 выращивают в течение 60-92 часов при температуре 26-28°С, при оборотах качалки 150-250 об/мин. (+) Штамм гриба выращивают при тех же условиях, но в течение 36-72 часов. Полученная в результате раздельного культивирования биомасса используется в дальнейшем для совместной ферментации Б-2(+) и Б-1(-) штаммов граба Blakeslea trispora. Совместную ферментацию проводят в стерильных условиях на минеральной среде, содержащей легко доступные источники углерода и азота, а также микроэлементы, или на средах, содержащих отходы крахмалопаточного производства (гидрола и кукурузного экстракта), при тех же значениях рН, температуры и оборотах качалки, причем сначала в среду культивирования вносят (-) штамм гриба и только после 12-36 часов от начала культивирования вносят (+) штамм в количестве 0,1-20% (объем.) от первоначально внесенного объема (-) штамма. Совместное культивирование (+) и (-) форм ведут в течение 24-72 часов.Sowing material is prepared by separately growing B-1 (-) and B-2 (+) forms on jambs with wort agar for 10 days at a temperature of 26-28 ° C. Next, the strains are separately seeded in rocking flasks with sterile media containing corn and soy flour in an amount of 1-10% of each component, KH 2 PO 4 from 0.01 to 1.00%, thiamine chloride - 2 × 10 -5 - 2 × 10 -4 %, the optimal pH for crop growth is pH 6.0-8.0. In this medium (-), the strain of the fungus Blakeslea trispora B-1 is grown for 60-92 hours at a temperature of 26-28 ° C, with a swing of 150-250 rpm. (+) The strain of the fungus is grown under the same conditions, but for 36-72 hours. The biomass obtained as a result of separate cultivation is further used for the joint fermentation of B-2 (+) and B-1 (-) strains of the hornbeam Blakeslea trispora. Co-fermentation is carried out under sterile conditions on a mineral medium containing readily available sources of carbon and nitrogen, as well as trace elements, or on media containing starch production waste (hydrol and corn extract), at the same pH, temperature and rocking speed, and first the (-) strain of the fungus is added to the culture medium, and only after 12-36 hours from the start of cultivation is the (+) strain added in the amount of 0.1-20% (volume) of the originally introduced volume of the (-) strain. Co-cultivation of (+) and (-) forms is carried out within 24-72 hours.
Способы получения биомассы гриба Blakeslea trispora, содержащей в своем составе ликопин, фосфолипиды, жирные кислоты и эргостерин, иллюстрируются в примерах 1 и 2.Methods for obtaining the biomass of the fungus Blakeslea trispora, containing lycopene, phospholipids, fatty acids and ergosterol, are illustrated in examples 1 and 2.
Для получения биологически активных соединений (ликопина, эргостерина, фосфолипидов, жирных кислот) биомассу совместно выращенных (+) и (-) штаммов отделяют от культуральной жидкости и высушивают. Экстракцию липидов из биомассы (влажностью 10-15%) проводят любым гидрофобным растворителем при температуре 40-65°С в несколько ступеней при соотношении биомасса : экстрагент от 1:1 до 1:20 (мас.). Наиболее подходящими экстрагентами являются: нефрас, гексан, четыреххлористый углерод, хлороформ. Полученный экстракт отделяют от биошрота путем его горячей фильтрации при 50-60°С.To obtain biologically active compounds (lycopene, ergosterol, phospholipids, fatty acids), the biomass of co-grown (+) and (-) strains is separated from the culture fluid and dried. The extraction of lipids from biomass (humidity 10-15%) is carried out by any hydrophobic solvent at a temperature of 40-65 ° C in several stages with a ratio of biomass: extractant from 1: 1 to 1:20 (wt.). The most suitable extractants are: nefras, hexane, carbon tetrachloride, chloroform. The extract obtained is separated from the bio-meal by hot filtration at 50-60 ° C.
Кристаллизацию ликопина ведут при 5-20°С в течение 3-24 часов при слабом перемешивании в среде того же органического растворителя, что и процесс экстракции. Данное техническое решение позволяет использовать на первых двух стадиях технологического процесса один и тот же органический растворитель, что приводит к упрощению аппаратурного оформления и снижению затрат на производство целевых продуктов. Выпавшие кристаллы ликопина отделяют фильтрованием. Выход кристаллического ликопина с чистотой 92-96% в результате проведения предлагаемого процесса составляет 70-72% от содержания этого каротиноида в биомассе. После отделения кристаллов ликопина последовательно осуществляют следующие стадии:Crystallization of lycopene is carried out at 5-20 ° C for 3-24 hours with gentle stirring in the medium of the same organic solvent as the extraction process. This technical solution allows the use of the same organic solvent in the first two stages of the technological process, which simplifies the hardware design and reduces the cost of producing the target products. The precipitated lycopene crystals are separated by filtration. The yield of crystalline lycopene with a purity of 92-96% as a result of the proposed process is 70-72% of the content of this carotenoid in the biomass. After separation of the lycopene crystals, the following steps are carried out sequentially:
- выделение и очистка фосфолипидов;- isolation and purification of phospholipids;
- выделение и очистка жирных кислот;- isolation and purification of fatty acids;
- выделение и очистка эргостерина.- isolation and purification of ergosterol.
Выделение и очистку указанных выше веществ осуществляют методами, предложенными нами ранее [15, 16], которые проиллюстрированы примерами 3 и 4.The isolation and purification of the above substances is carried out by methods proposed by us earlier [15, 16], which are illustrated by examples 3 and 4.
Пример 1.Example 1
Подготовка посевного материала:Seed preparation:
Штаммы гриба Blakeslea trispora Б-1 и Б-2 выращивают на косяках сусло-агар в течение 10 суток. Далее штаммы засевают в качалочные колбы на кукурузно-соевой среде следующего состава:The strains of the fungus Blakeslea trispora B-1 and B-2 are grown on jambs of wort agar for 10 days. Next, the strains are seeded in rocking flasks on a corn-soybean medium of the following composition:
Выращивание (-) штамма ведут при 26-27°С на качалке при 200 об/мин в течение 72 часов, (+) штамм выращивают в течение 48 часов. Выросшую культуру гриба Б-1(-) использовали как засевной материал для основной ферментации.The cultivation of (-) strain is carried out at 26-27 ° C on a rocking chair at 200 rpm for 72 hours, (+) the strain is grown for 48 hours. The grown culture of the fungus B-1 (-) was used as an inoculum for basic fermentation.
Ферментацию ведут на минеральной среде с глюкозой следующего состава:Fermentation is carried out on a mineral medium with glucose of the following composition:
На минеральной среде (-) штамм гриба Blakeslea trispora Б-1 выращивают 18 часов при 27-28°С. Затем в среду культивирования добавляют предварительно выращенный на кукурузно-соевой среде в течение 48 часов (+) штамм гриба в количестве 1% от объема среды и далее ведут совместное выращивание штаммов в течение 28 часов. Через 26 часов от начала совместного выращивания в биомассе накапливается 40 мг ликопина в расчете на 1 грамм абсолютно сухой биомассы.On the mineral medium (-), the strain of the fungus Blakeslea trispora B-1 is grown for 18 hours at 27-28 ° C. Then, a fungal strain in the amount of 1% of the medium volume pre-grown on corn-soybean medium for 48 hours is added to the culture medium, and the strains are then grown together for 28 hours. After 26 hours from the start of co-cultivation, biomass accumulates 40 mg of lycopene per 1 gram of absolutely dry biomass.
Пример 2.Example 2
То же, что и в примере 1, но для основной ферментации используют среду на основе отходов крахмалопаточного производства (гидрола и кукурузного экстракта) следующего состава:The same as in example 1, but for the main fermentation using a medium based on waste starch production (hydrol and corn extract) of the following composition:
На данной среде (-) штамм гриба Blakeslea trispora Б-1 выращивают 20 часов при 27-28°С. Затем в среду культивирования добавляют предварительно выращенный на кукурузно-соевой среде в течение 48 часов (+) штамм гриба в количестве 1% от объема среды и далее ведут совместное выращивание штаммов в течение 30 часов. Через 30 часов от начала совместного выращивания в биомассе накапливается 50 мг ликопина в расчете на 1 грамм абсолютно сухой биомассы.In this medium (-), the strain of the fungus Blakeslea trispora B-1 is grown for 20 hours at 27-28 ° C. Then, a fungal strain in the amount of 1% of the medium volume preliminarily grown on corn-soybean medium is added to the cultivation medium for 48 hours in the amount of medium and then the strains are co-grown for 30 hours. After 30 hours from the start of co-cultivation in biomass, 50 mg of lycopene is accumulated per 1 gram of absolutely dry biomass.
Пример 3.Example 3
Биомассу гриба Blakeslea trispora в количестве 110 г (влажность 10,0%) экстрагируют в три ступени гексаном (соотношение биомасса : экстрагент - 1:6) при 60,0°С. Затем полученные экстракты объединяют. В результате получают 29,7 грамм липидов, имеющих представленный фракционный состав (см. табл.1).The biomass of Blakeslea trispora fungus in an amount of 110 g (humidity 10.0%) is extracted in three steps with hexane (biomass: extractant ratio - 1: 6) at 60.0 ° C. Then the obtained extracts are combined. The result is 29.7 grams of lipids having the presented fractional composition (see table 1).
Фракционный состав липидов гриба Blakeslea trispora (экстрагент гексан).*Table 1.
Fractional composition of lipids of the fungus Blakeslea trispora (hexane extractant). *
Раствор липидов в гексане охлаждают до +5°С и выдерживают в течение 3 часов при слабом перемешивании, выпавшие кристаллы ликопина отфильтровывают. Полученный ликопин в количестве 2,9 г промывают этиловым спиртом, в результате получают кристаллы с содержанием основного вещества не менее 92-96%. После отделения ликопина из раствора липидов выделяют фосфолипиды при -5°С, для чего к раствору липидов приливают трехкратный объем ацетона. Кристаллизуют фосфолипиды в течение 2,5 часов. В результате процесса получают 6,1 г фосфолипидов. Раствор липидов в ацетоне упаривают, а затем перерастворяют в этаноле и омыляют в 25% водном растворе гидроксида калия при 50°C в течение 20 минут. Омыленную фракцию разбавляют 200 мл воды и гидролизуют H2SO4. Полученные жирные кислоты экстрагируют гексаном, в результате получают 4,8 грамм смеси жирных кислот. Неомыленную фракцию экстрагируют гексаном в три ступени по 150 мл на каждой, экстракты объединяют, частично упаривают и кристаллизуют эргостерин при 0°С и соотношении гексан : липиды, равном 1:3. Выпавший в осадок эргостерин фильтруют, промывают и сушат при 60°С, в результате получают 0,9 г эргостерина. Содержание основного вещества в образце эргостерина составляет 85,0%.The solution of lipids in hexane is cooled to + 5 ° C and maintained for 3 hours with gentle stirring, the precipitated lycopene crystals are filtered off. The obtained lycopene in the amount of 2.9 g is washed with ethyl alcohol, as a result, crystals with a basic substance content of at least 92-96% are obtained. After separation of lycopene from the lipid solution, phospholipids are isolated at -5 ° C, for which a triple volume of acetone is added to the lipid solution. Phospholipids crystallize within 2.5 hours. As a result of the process, 6.1 g of phospholipids are obtained. The lipid solution in acetone was evaporated, and then redissolved in ethanol and saponified in a 25% aqueous potassium hydroxide solution at 50 ° C for 20 minutes. The saponified fraction is diluted with 200 ml of water and hydrolyzed with H 2 SO 4 . The resulting fatty acids are extracted with hexane, resulting in 4.8 grams of a mixture of fatty acids. The unsaponifiable fraction is extracted with hexane in three steps of 150 ml each, the extracts are combined, ergosterol is partially evaporated and crystallized at 0 ° C and a hexane: lipid ratio of 1: 3. The precipitated ergosterol is filtered, washed and dried at 60 ° C, resulting in 0.9 g of ergosterol. The content of the main substance in the ergosterol sample is 85.0%.
Пример 4.Example 4
То же, что и в примере 3, но экстракцию биомассы проводят в среде нефраса (t кип. = 70-80°С) при соотношении биомасса : экстрагент, равном 1:3, при температуре 65°С, в четыре ступени, длительностью 40 минут каждая. При охлаждении объединенных экстрактов на фильтре собирают осадок, содержащий комплексную фракцию фосфолипидов и ликопина в количестве 11,8 г. Полученный осадок является конечным продуктом технологии, поскольку значительное содержание фосфолипидов защищает ликопин от окисления, т.е. увеличивает его срок хранения.The same as in example 3, but the extraction of biomass is carried out in nephras medium (t boiling. = 70-80 ° C) with a ratio of biomass: extractant equal to 1: 3, at a temperature of 65 ° C, in four steps, lasting 40 minutes each. When the combined extracts are cooled, a precipitate is collected on the filter containing a complex fraction of phospholipids and lycopene in an amount of 11.8 g. The obtained precipitate is the final product of the technology, since a significant phospholipid content protects lycopene from oxidation, i.e. increases its shelf life.
Список литературы.Bibliography.
1. Minthy L., Steven J. Shwartz // Lycopene: Chemical and Biological Properties. Foodtechnology, 1999, vol.53, №2, p.33-43.1. Minthy L., Steven J. Shwartz // Lycopene: Chemical and Biological Properties. Foodtechnology, 1999, vol. 53, No. 2, p. 33-43.
2. Патент ЕП 00544.2. Patent EP 00544.
3. American Journal of Epidemiology 1999; 149: 168-176.3. American Journal of Epidemiology 1999; 149: 168-176.
4. MacioP.D., Devasagayam T.P.A., Kaiser S., Sies H. // Biochem. Soc. Transactions. - 1990 - v.18. N6. - p.1055-1056.4. MacioP.D., Devasagayam T.P.A., Kaiser S., Sies H. // Biochem. Soc. Transactions. - 1990 - v. 18. N6. - p.1055-1056.
5. A.с. СССР №465812.5. A.s. USSR No. 465812.
6. Патент РФ №2020155.6. RF patent No. 2020155.
7. Патент Италии №343773.7. Italian patent No. 343773.
8. А.с. СССР №1071636.8. A.S. USSR No. 1071636.
9. B.J.Mehta. E.Cerda-Olmedo // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 1995. - № 42. - p.836-838.9. B.J. Mehta. E.Cerda-Olmedo // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 1995. - No. 42. - p. 836-838.
10. Патент РФ 2112747.10. RF patent 2112747.
11. Патент РФ №2126806.11. RF patent No. 2126806.
12. Патент РФ №2102416.12. RF patent No. 2102416.
13. Прототип Евразийский патент №002468.13. Prototype Eurasian patent No. 002468.
14. Прототип Евразийский патент №003212.14. Prototype Eurasian patent No. 003212.
15. Деев С.В., Буторова И.А., Авчиева П.Б. // Биотехнология. - 2000 - №5 - с.36-40.15. Deev S.V., Butorova I.A., Avchieva P.B. // Biotechnology. - 2000 - No. 5 - p. 36-40.
16. Деев С.В., Буторова И.А., Авчиева П.Б. // Биотехнология. - 2001 - №4 - С.22-31.16. Deev S.V., Butorova I.A., Avchieva P.B. // Biotechnology. - 2001 - No. 4 - C.22-31.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004119099/13A RU2270868C1 (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | METHOD FOR PREPARING LICOPIN, PHOSPHOLIPIDS, FATTY ACIDS AND ERGOSTEROL BY COMBINED CULTURING (+)= AND (-)-STRAINS OF FUNGUS Blakeslea trispora |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004119099/13A RU2270868C1 (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | METHOD FOR PREPARING LICOPIN, PHOSPHOLIPIDS, FATTY ACIDS AND ERGOSTEROL BY COMBINED CULTURING (+)= AND (-)-STRAINS OF FUNGUS Blakeslea trispora |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004119099A RU2004119099A (en) | 2006-01-10 |
| RU2270868C1 true RU2270868C1 (en) | 2006-02-27 |
Family
ID=35871679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004119099/13A RU2270868C1 (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | METHOD FOR PREPARING LICOPIN, PHOSPHOLIPIDS, FATTY ACIDS AND ERGOSTEROL BY COMBINED CULTURING (+)= AND (-)-STRAINS OF FUNGUS Blakeslea trispora |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2270868C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2415916C1 (en) * | 2009-10-22 | 2011-04-10 | Учреждение Российской академии наук Центральная клиническая больница РАН | Method for preparing biologically active agent of lycopin |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2102416C1 (en) * | 1995-03-22 | 1998-01-20 | Акционерное общество открытого типа "Уралбиофарм" | Method of lycopine producing |
| RU2126806C1 (en) * | 1996-05-28 | 1999-02-27 | Акционерное общество открытого типа "Уралбиофарм" | Method of crystalline licopin preparing |
| EA002468B1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-04-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Био-3" | A pair of strains of heterothallic fungus "blakeslea trispora" vsb-129 (-) and vsb-130 (+), producing lycopene and process for lycopene production |
| EA003212B1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-02-27 | Ооо "Био-3" | Method of obtaining of antioxidants and bioactive compounds of lipidic nature |
| RU2211862C2 (en) * | 2001-10-29 | 2003-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" | (-)-strain of heterothallic phycomycetus blakeslea trispora producing lycopin in pair with different (+)-strains of blakeslea trispora and method for micribiological synthesis of lycopin |
-
2004
- 2004-06-24 RU RU2004119099/13A patent/RU2270868C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2102416C1 (en) * | 1995-03-22 | 1998-01-20 | Акционерное общество открытого типа "Уралбиофарм" | Method of lycopine producing |
| RU2126806C1 (en) * | 1996-05-28 | 1999-02-27 | Акционерное общество открытого типа "Уралбиофарм" | Method of crystalline licopin preparing |
| EA002468B1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-04-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Био-3" | A pair of strains of heterothallic fungus "blakeslea trispora" vsb-129 (-) and vsb-130 (+), producing lycopene and process for lycopene production |
| RU2211862C2 (en) * | 2001-10-29 | 2003-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" | (-)-strain of heterothallic phycomycetus blakeslea trispora producing lycopin in pair with different (+)-strains of blakeslea trispora and method for micribiological synthesis of lycopin |
| EA003212B1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-02-27 | Ооо "Био-3" | Method of obtaining of antioxidants and bioactive compounds of lipidic nature |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2415916C1 (en) * | 2009-10-22 | 2011-04-10 | Учреждение Российской академии наук Центральная клиническая больница РАН | Method for preparing biologically active agent of lycopin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004119099A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5328845A (en) | Fungal negative microorganism capable of producing high levels of beta-carotene | |
| CA2996386C (en) | Improved process for producing fucoxanthin and/or polysaccharides from microalgae | |
| EP2143800B1 (en) | Formulations of lycopene and uses thereof | |
| JP4969370B2 (en) | Method for producing carotenoid | |
| WO2012159446A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING NATURAL β-CAROTENE BY FERMENTATION AND USE THEREOF | |
| US20130309719A1 (en) | Heterotrophic microbial production of xanthophyll pigments | |
| EP0608172B1 (en) | Phaffia rhodozyma mutants, process for the production of beta-caroten and use of a beta-caroten rich biomass | |
| WO2007114461A1 (en) | Process for production of carotenoid | |
| EP1676925B1 (en) | Process for producing zeaxanthin and beta-cryptoxanthin | |
| US8859228B2 (en) | Method for the production of beta-carotene | |
| ES2252009T3 (en) | LICOPENO PRODUCTION METHOD. | |
| RU2270868C1 (en) | METHOD FOR PREPARING LICOPIN, PHOSPHOLIPIDS, FATTY ACIDS AND ERGOSTEROL BY COMBINED CULTURING (+)= AND (-)-STRAINS OF FUNGUS Blakeslea trispora | |
| RU2102416C1 (en) | Method of lycopine producing | |
| US20080293097A1 (en) | Biological Production of Zeaxanthin and Carotenoid Biosynthesis Control | |
| RU2230466C1 (en) | Method for manufacturing biologically active supplement | |
| KR101804727B1 (en) | Method for manufacturing fermented safflower pill | |
| EP0525361B1 (en) | Novel antibiotics NK374186A, NK374186B, NK374186B3 and NK374186C3, process for producing the same, and use of the same | |
| JP2015204764A (en) | Colorless carotenoid producing method | |
| CZ2009795A3 (en) | Strain of Penicillium oxalicum var. Armeniaca microscopic fungus, cultivation method and use thereof | |
| Sharma et al. | Enhanced Production of Cordycepin by Medium Engineering in Cordyceps Militaris | |
| KR20240026429A (en) | Novel Schizochytrium sp. strain producing a biomass containing high protein content, antioxidant pigments and omega-3 fatty acid and uses thereof | |
| EA003212B1 (en) | Method of obtaining of antioxidants and bioactive compounds of lipidic nature | |
| JPH0374380A (en) | New substance cl190y2, production thereof and antioxidant containing the same as active ingredient |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20091119 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110625 |