全合成虾青素的工业生产.doc

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1、全合成虾青素的工业生产新技术的研究可行性研究报告二○一二年二月一、立项的背景和意义类胡萝卜素是具有多个共轭双键的萜烯基团类化合物，迄今发现了600多种类胡萝卜素。虾青素就是一种重要的类胡萝卜素，它广泛存在于生物界，特别是鱼、虾、蟹等水生生物之中。虾青素早在20世纪30年代已从虾蟹壳中分离出来，直到2O世纪8O年代中期才对其生物学功能进行广泛研究。由于虾青素重要的生理功能及经济价值，近年来受到国内外的广泛研究。虾青素属于类胡萝卜素，主要用于高档水产养殖业，合成难度较大，但市场潜力也相当广阔。研究表明，虾青素在促进抗体的产生、增强宿主的免疫功能，用硫代巴比妥

2、酸法检测各受试类胡萝卜素、α-生育酚等的抗氧化性，结果表明虾青素抗脂氧化的能力比β-胡萝卜素高10倍，比维生素E高100倍。虾青素对鱼类的生长繁殖有很重要的作用，虾青素可作为激素促进鱼卵受精，减少胚胎的死亡率，促进个体生长，增加成熟速度和生殖力。在欧美国家鲑鱼和鲟鱼的养殖发展很快，红鲑鱼的虾青素含量通常为5-20mg/kg鲜重，而其虾青素的喂养浓度为40-150mg/kg饵料，以此来计算，每年虾青素的产量需求既可达数十万吨，总价值达数亿美元。目前，我国的水产养殖发展很快，添加虾青素，生产高档水产品，前景十分广阔。由于虾青素的生理功能强大，应用也广泛，近年

3、来国内外对虾青素的需求量也越来越大，目前虾青素在国际上主要由BASF、DSM所垄断。美国，加拿大，欧盟等国的许多生物技术公司致力于开发生产这类产品，但还远远不能满足市场需求，故价格较高。研发该产品对于增强国内类胡萝卜素色素类的国际竞争力，增加出口创汇，必将得到巨大的经济效益和社会效益，有着十分重要的意义。二、国内外研究现状和发展趋势（一）虾青素的国外研究现状：1、化学合成法生产虾青素。据文献报道，虾青素的化学合成有以下几条路线：（1）帝斯曼公司采用的合成工艺路线：C9+C6→C15，C15+2C10→C40路线图如下：（2）巴斯夫公司采用的合成工艺路线：

4、C9+C6→C15，C15+2C10→C40与帝斯曼公司采用的合成工艺路线大同小异，主要不同在C15合成单元部分，其路线图如下：（3）2C10+C20→虾青素路线在Lewis酸催化下C10烯醇醚与C20双缩醛缩合反应得到C40骨架，再经碱处理得到虾青素，路线图如下：（4）以角黄素为原料的路线2、生物提取和微生物发酵生产：从生物体内提取的虾青素大多为反式结构，使用安全并具有环境友好性，有广阔的发展前景，当前虾青素的生物来源主要是：从水产品加工工业的废弃物中提取以及用微生物发酵生产。(1)从水产加工废弃物中提取虾青素。当前国外蟹虾加工工业每年有1000万吨的

5、甲壳纲水产品废弃物，用聚合剂提取系统可从中提取虾青．虾青素酯和虾红素，其产率可达153rag／g废弃物。应当指出，废弃物中的石灰质会影响虾青素的产量，因此在提取时应尽量将其除去。近年来，挪威等国采用青贮技术处理水产废弃物，使回收率提高了18％，且纯度大大提高。实践证明，在青贮过程中加入无机酸或有机酸，会破坏虾青素与蛋白质或骨骼部分的结合，从而增加虾青素的释放量。从水产加工废弃物中提取虾青素的主要生产工艺如下：首先，在生产虾青素时，将贮存于双层乙烯袋中，在一70℃保存的废弃物，粉碎成膏状物：按重量比1：l加人大豆油，搅拌均匀后，用铅或铂把容器围起来避光，缓

6、缓加热到90℃停止，利用低温离心技术，收集油溶液，使之分层，虾青素存在于上层色素液中，用分液装置分离，提纯，即得虾青素，此法生产条件要求苛刻，生产成本高，产量较低，产品纯度不高，因此，目前仅有少数国家应用这种技术生产虾青索。(2)利用藻类生产虾青素。在许多能产虾青素的藻类中，雨生红球藻(HaematoCOCCUS．Pluvialis)是很重要的虾青素产生菌。曾被认为是一种很有虾青素商业生产前景的微藻。该藻类既能进行自养，也能够进行异养生活在培养过程中，若氮源缺乏，则在藻体内积累虾青素。目前，国外优良的雨生红球藻体中虾青素含量高达0．2％-2％，一般约占类

7、胡萝卜素总量的90％以上。另外，Chlorocccum．SP．具有耐高温，极端pH值，较快的生长速率和易在户外培养等优点，被认为是一种极具潜力的用于虾青素大规模生产的藻类，但藻类的自养周期长，由于需要光明，生产场所在一定程度上受到限制，并且藻类破壁释放虾青素困难。因此进行大规模生产也比较困难。(3)利用细菌生产虾青素。已知有2株能产生虾青素的细菌：乳酸分支杆菌(Mycobacterinm，l~cticola)，只在烃类培养基上产生虾青素，而在营养琼脂上不产虾青素；另一菌株短杆菌103(Bev．hactedI1rII)在石油里生长．发酵终了时生物量为3g／

8、L，色素量仅有0．03mg／g。考虑到烃类发酵的不利之处和其较低的产量以及发夫酵