リコピンパウダーの製造方法に関する研究

リコピン is an important carotenoid that belongs にのterpene family のtetraterpenoids. It is found でnature mainly でtomatoes, tomato products, とfruits such as watermelons とgrapefruits. It is のmain pigment in ripe tomatoes. Lycopene is a strong antioxidant with physiological functions such as anti-oxidation, anti-cancer とlowering blood lipids. It is widely usエドin health foods, medicine, cosmetics とother fields [1-2]. At present, リコピンhas been widely used as a nutritional supplement とcoloring agent in many countries [3]. The global cumulative sales のリコピンraw materials are increasing year によってyear, とthe market prospects are broad.

リコピン粉生産mainly relies on two methods: plant extractionと化学synthesis. The plant extraction 方法is limited によってthe season, とthe long plant growth cycle and low product content cannot ensure intensive and large-scale 生産のthe product. The chemical synthesis method has problems such as chemical reagent residues, multiple isomeric forms, and environmental pollution. The biotechnology synthesis method has the advantages のlow cost, short cycle, stable supply, and environmentally friendly and sustainable development. In recent years, it has attracted more and more attention from researchers.

現在、biotechnological合成に関する研究トマトの红素粉進展していたが、など、中間宿主細胞微生物の選択の多様化技術と革新代謝経路を改造総合研究や発酵プロセスおよび増幅技術を探求する大幅に向上して利益がリコピン合成された生物科学技术のた。しかし、ほとんどの研究は単一の技術分野におけるブレークスルーに焦点を当てており、リコピンのバイオ技術合成に関する体系的な研究や概要は比較的少ない。

だから、本稿は、好评から物理化学のトマトの红素・現職生产技术を体系的に研究をまとめて生リコピンを生物科学技术の、合成生物学で表されるフォーカスの方法の発酵の比較リコピンと违う菌株かつ正確な量子化の方法の提案した問題を用いてリコピンを製造したバイオテクノロジーおよび今後の調査のための方向性、バイオテクノロジーを利用したリコピンの工業生産や、バイオテクノロジーを利用した他の高付加価値天然物の生合成のための参考資料を提供することを目的としています。

1. リコピン粉末の物理的および化学的性質と応用

リコピン(lycopene)は、テトラテルペン化合物、不飽和アルケニル化合物、および酸素原子を含まないカロテノイドである。リコピンの分子式はc40h56で、相対分子量は536.85である。分子構造は11の共役二重結合と2の非共役二重結合を持ち、しばしばcis-トランス異性体に存在する。自然界では、天然リコピンは主にオールトランスであり、cisの量は非常に少ない。

Lycopene powder is a fat-soluble pigment that is insoluble in water, but soluble in lipids and non-polar organic solvents. Its molecular structure contains a chromophore, which corresponds to a unique absorption region in the ultraviolet-visible absorption spectrum. The color depth varies from orange-yellow to dark red depending on the concentration のlycopene, and may slightly change with the solvent. For example, リコピンcrystals dissolved in sunflower oil appear a visible dark red, while dissolved in petroleum ether appear yellow. Due to the relatively large number のdouble bonds in the molecule, lycopene is very reactive and prone to oxidation and structural isomerization reactions under light, oxygen, and high temperature conditions, which can lead to a decrease in physiological activity [4]. Therefore, when lycopene is extracted, antioxidants such as vitamin C, vitamin E, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT), and tert-butylhydroquinone (TBHQ) are often added [5].

と違ってβ-carotene, lycopene does not have the pro-active properties のvitamin A, so its アプリケーションwas not valued in the early days. However, in recent years, as the physiological functions のlycopene have gradually become better known, its application has become more widespread. Lycopene is a powerful antioxidant that can scavenge oxygen free radicals in the human body and quench singlet oxygen. Its antioxidant capacity is about 100 times that のvitamin E and twice that of -カロテン[6-9]. It has also been shown to have anti-tumor, prevent prostate disease and reduce the risk of cardiovascular disease [10-11]. It is widely used in cosmetics, health products and food. Lycopene has currently obtained the “novel food” approval of the European Union and the “generally recognized as safe” (GRAS) status in the United States. With the improvement of people'の生活水準と健康への重点の増加、米国は、リコピンの売上高が年間35%の割合で成長すると予測しています。したがって、リコピンの効率的な生合成技術は大きな市場応用価値を持っています。

2 .リコピンパウダーの製造方法

2.1リコペン粉末製造方法の比較

現在は3人methods ため生産lycopene: plant extraction, chemical synthesis, and biosynthesis. The plant extraction method mainly involves extracting and purifying lycopene from ripe plant fruits such as tomatoes. However, this method is affected によってvarious factors such as region, season, tomato variety, and maturity, and is therefore unstable. In China, lycopene is mainly extracted from tomatoes grown in Xinjiang (with long days of sunshine). However, the lycopene content in tomatoes is very low, generally only 20 mg/kg, and even in the tomato skin, where the content is higher, it is less than 0.4 g/kg [12].

抽出コストが高く、抽出物には多くの場合、製品の純度に影響を与える他のカロテノイドが含まれています。また、抽出工程では含有量が少ないため、有機溶剤を大量に消費し、環境汚染への影響が大きくなります。化学合成法は、主にオクタトリエンジールと塩化トリフェニルホスフィンまたは硫化トリフェニルホスフィンのウィッティグ反応を用いてリコピンを合成する[13]。化学合成法は、高収率(65%以上)、安価でリサイクル可能な原料、穏やかな反応条件などの特徴を持つ。この化学合成法は、高収率・低コストであるが、リコピン構造に多くの二重結合があるため異性化しやすく、生成物に溶媒残基が含まれている可能性があるため、安全性へのリスクがある。生合成法とは、微生物が糖類、コーンシロップ、無機塩類などの豊富で入手しやすい原料を用いて発酵し、リコピンを生産するプロセスです。微生物発酵法は、植物抽出法の安全性(いずれも生物の代謝に由来する自然由来であり、人為的に合成されない)だけでなく、化学合成法を低コストで大量生産できるというメリットがある。将来のリコピン製造のための理想的な方法と考えられています。

2.2リコピンパウダーの生合成経路

リコペン(lycopene)は、他のテルペノイドと同様のテトラテルペノイド化合物である。生合成の共通の前駆体は、互いに異性体である2つのイソペンテニル単位ipp(イソペンテニル二リン酸)とdmapp(ジメチルアリル二リン酸)である[14]。現在、自然界でippとdmappを合成するには、原核生物や植物のmep(2-メチル-エリトリトール-4-リン酸)経路と真核生物のmva(メバロン酸)経路の2つの方法があります。

原核生物と植物ではmep(2-メチル-エリトリトール-4-リン酸)経路、真核生物ではmva(メバロン酸)経路である。

mep経路はピルビン酸と3-ホスホグリセリン酸を出発基質としてippとdmappを合成する[15]が、mva経路はアセチル補酵素aを出発基質として7段階の酵素反応を経てippとdmappを合成する[16]。mep経路と比較して、mva経路の研究は先行しており、その反応機構はより詳細である。リコピンの生合成経路は2つのモジュールに分けられる。上流のモジュールはippとdmappの前駆物質を合成するプロセスであり、下流のモジュールはippとdmappからリコピンを合成するプロセスです(概要は図1参照)。IPP下に结露教えと反応を行うDMAPP isopentenyl GGPPを生成するアシル基の転移酵素の動きをそしてGGPP (geranylgeranyl酸)の動作をによってoctahydro-lycopeneにoctahydro-lycopeneシンターゼ(phytoeneシンターゼ、CrtB)の動作にはリコピンにまで減ってoctahydro-lycopeneデヒドロゲナーゼ(phytoene desaturase、CrtI)。

2.3リコピンを合成する微生物

リコペンを生産するために発酵する微生物として知られているものには、リコペン自体を合成できるパントア、blakeslea trispora、代謝操作された酵母yarrowia lipolytica、escherichia coliがある。このうち、Blakeslea trisporaさらに〔17〕や収纳のはも研究されてきの産業生産の減少、なんとなく緊張こそβ-carotene。リコピン、中間製品。を合成するのにβ-carotene、蓄積されたできるリコピンcyclase攻撃開始発酵過程を加えようとしています。いくつかの研究によると、blakeslea trisporaによるリコピンの生産は継続的に改善されており、最も高いリコピン生産量は3.4 g/ lである[18]。しかし、トリコテセンのカビはサブカルチャー中に退化しやすく、収量が不安定になる。さらに、長い成長サイクルは生産性を低下させ、生産中に阻害剤を追加する必要もまた、リコピンをトリコテセンカビで発酵させるプロセスを大幅に制限する[19]。

3リコピンのバイオ合成に関する研究

3.1リコピンを合成するための主要な微生物の工学的改変

大腸菌は、テルペノイドの異種合成のために最も一般的に使用される微生物宿主の1つである。明確な遺伝的背景、急速な細胞成長、豊富な遺伝子操作ツールなどの利点により、大腸菌は工業製品開発のための理想的なホストプラットフォームとなっています。一部の研究者は、代謝工学および合成生物学的手法を用いて、大腸菌を操作して高収量のカロテノイドを異種生産することに成功している[20-21]。しかし、大腸菌はファージ感染症にかかりやすく、エンドトキシンが存在するというリスクがあるため[22]、リコピンを生産するために大腸菌を使用することは、現在一定の食品安全上のリスクをもたらすため、その工業的応用は限られている。

saccharomyces cerevisiaeは、ゲノムが解読され、細胞生物学がよく特徴付けられ、成熟した遺伝子操作ツールと方法がある真核生物のモデル生物である。saccharomyces cerevisiaeの大規模発酵ではファージ汚染のリスクはなく、一般的には大腸菌よりも安全とされている。そのため、リコペンの異種生産を目的としたsaccharomyces cerevisiaeの代謝工学への応用が期待されています。大腸菌と同様に、saccharomyces cerevisiaeは単独でカロテノイドを合成することができず、関連する合成遺伝子を導入しなければなりません[23-26]。

yarrowia lipolyticaは、大量の脂質を生産し、安全と考えられている非在来型微生物ホストです。カロテノイドを直接合成することはできないが、前駆体であるアセチル補酵素aを大量に生成することができ、外因性のキー酵素を導入することでカロテノイドの合成を達成することができる。研究者らは、mva経路を介したカロテノイドの生産のための有望な宿主であると考えられているリポマイス酵母を操作するための多くの遺伝的ツールを開発している[27-28]。

真核生物の微細藻類は、独立栄養微生物として、バイオマスを生産するために光エネルギーと二酸化炭素を利用することができ、したがって、テルペノイドの持続的生産のための大きな代謝ポテンシャルを有する。しかし、現在行われている高レベル藻類の代謝工学研究は、他の宿主に比べて大きく遅れており、その応用がある程度制限されている[29]。

赤い酵母Rhodosporidiumなどの各種の具をtoruloidesが顔料生産できるβ-caroteneとγ-carotene内生。研究者らは、培養条件の最適化と変異誘発によりカロテノイド生産能力を向上させた。しかし、赤酵母の研究は現在非常に限られている[30]。これは、利用可能なゲノムデータの限界や、重要な遺伝子の機能的なアノテーションの欠如が原因と考えられ、高収量のカロテノイドの代謝工学を大きく妨げている。エタノールを蓄積せずに高密度で生育できるピヒア・パストなどの他の非カロテノイド酵母も、カロテノイドを合成するように操作されているが、収量は低く、研究が必要である[31]。

3.2微生物工学によるリコピン合成の戦略

1)上流モジュール(前駆ipp / dmappの供給)強化

リコペンのようなカロテノイドの高収率を達成するためには、一般的な前駆体ippおよびdmappの合成を増やすことが有効な戦略である。ippとdmappの合成には、mep経路とmva経路という2つの自然経路がある。(a) mep経路は主に原核生物に見られる。dxsおよびidiは、一般的にこの経路における主要なレート制限酵素であると考えられており、イソプレノイド合成を強化するために過剰発現されている[32]。liらは[33]、ispa、isphおよびispeがdxsおよびidi過剰発現系統で経路の流路をさらに増加させることを明らかにした。ispgの過剰発現は、細胞内のmecの流出を効果的に減少させ、下流のイソプレノイド産生を有意に増加させることができる[34]。これに基づき、liら[35]はispgとisphを活性化してmep中間体の蓄積を除去することでリコピンの生産量を77%増加させることに成功した。(b) mva経路は主に真核生物に存在する。hmg-coaレダクターゼは、mva経路を介したイソプレノイド化合物の生合成の最初のステップである[36]。saccharomyces cerevisiaeにおけるhmg-coa還元酵素触媒領域(thmg1)の過剰発現は、リコピンの産生を増加させる[24]。さらに、mep経路の最適化によるカロテノイドの生成にはいくつかの進歩が見られますが、mep経路における天然宿主の制御機構は、その適用を制限しています[37]。zhu fayinらは、この経路を迂回するために、完全なmva経路と外来遺伝子を大腸菌に導入し、バッチ給餌と発酵の最適化により、1.44 g/ lのリコピン収量を得た[20]。

(2) 下流モジュールの研究(リコピン異種合成経路)。一般的な戦略は、非カロテノイド宿主に異種経路遺伝子を導入してカロテノイドを生産し、テルペン合成の前駆体であるippとdmappをカロテノイドに変換することである。verwaalら[38]は、大腸菌でゲラニルゲラニルピロリン酸合成酵素およびオクタヒドロ-リコペン合成酵素をコードする遺伝子、ならびにリコペンのデサチュラーゼをコードするcdnaを含むプラスミドを発現させ、最終的にリコペンの蓄積を観察した。導入のコピーをCrtI carotenoid-synthesizing酵母細胞にtHMG1に増加させ、β-carotene内容だ。異種経路遺伝子の高レベルかつ遺伝的に安定した発現を達成するために、tyoらは、化学的に誘導された染色体進化のためのプラスミドフリーで高遺伝子コピー発現システムを確立した。このシステムは、遺伝子操作された大腸菌で使用され、最終的にプラスミド発現システムと比較してリコピン産生量を60%増加させた。研究によると、リコピンの合成経路を最適化することは、異種の高収量リコピンにとって非常に重要である。

3)バイパス経路のダウンレギュレーション

4)リコペン合成の前駆体であるfppは、多くの酵母代謝物(ユビキノン、テルペンアルコール、スクアレンなど)の前駆体でもある。しかし、これらの前駆体競合経路遺伝子(スクアレン合成遺伝子など)の直接ノックアウトは、細胞の成長に大きな影響を与える。そのため、多くの研究者はこれらの競合経路を抑制してリコピンの合成を促進することに取り組んでいる。置換downregulateへのプロモーターは天然のプロモーターは弱い競合スクアレンシンターゼ遺伝子のsqs1のβのtitratable収益を増進させることが出来るから-carotene(453.9±20.2)mg / L(797.1±572)mg / L Yarrowiaでlipolytica(40)。謝Wenpingら[41]プロモーターから弾圧高ブドウ糖誘導/低ブドウ糖使わpHXT1制御を達成するSaccharomyces属cerevisiaeは順次におけるerg9遺伝子や遺伝子カロテノイド通路作り表現ブドウ糖濃度の変化に応じて文化による酵母のリコピン生産の大幅に増加。hongら[42]は、ファレネゾール産生の競合経路を抑制するために出芽酵母saccharomyces cerevisiaeのdpp1およびlpp1遺伝子をノックアウトし、erg9の発現を低下させることによってエルゴステロール産生を抑制した。上記の研究は、競合経路を抑制することがリコピンの生産を増加させる効果的な戦略であることを十分に実証しています。

4)シャシーセルの変形

リコピンの異種合成経路の最適化に加えて、宿主シャーシ細胞の形質転換も異種合成経路に合わせて行う必要があります。シャーシ細胞の修飾には、アセチルcoa前駆体のフラックスの増強[43]、atpやnadphなどの補因子の供給の強化、特定の非必須遺伝子のノックアウト、および株の適応的進化が含まれる。アセチルcoaはカロテノイド生合成の基質である。chen yanらは[24]、saccharomyces cerevisiaeにおいてypl062w遺伝子の作用機序を詳細に研究した。ypl062wを欠損させると、アセチル補酵素aのフラックスが増加し、最終的にリコピンの産生量が1.65 g/ lまで増加する。zhouら[26]は、saccharomyces cerevisiaeの適応進化と代謝工学技術を組み合わせて、8.15 g/ lリコペンのバッチ発酵収率を達成した。エネルギーとしてのatpと還元力としてのnadphの供給は、カロテノイド合成に影響を与える重要な要因である。中央代謝モジュールを修正して炭素ソースアドレス同化によって(电磁パルスに送り経路PPP)が続き、ATP供給NADPH強化が図ら大腸菌人工染色体を2.1 g / Lβ-caroteneバッチ発酵[44]。sucab遺伝子とsdhabcd遺伝子の発現を調節すると、tcaサイクルの炭素流束が増加し、atpの供給が増加する。さらに、talb遺伝子を調節するとnadphの供給量が増加し、大腸菌によるリコピン合成量が3.52 g/ lに増加する[45]。

(5) saccharomyces cerevisiaeの系統的代謝工学により高収量リコピンを生産する。その概要を図2と図3に示します。

shi binらは、代謝工学によってリコペンを効率的に生合成するためにsaccharomyces cerevisiaeを系統的に操作し、4つの重要な課題を挙げた。(a)二次代謝物の蓄積と宿主細胞の成長のバランスが必要;(b)酵母では、リコペンの異種合成経路が強化される必要がある。(c)酵母のシャーシ細胞は、より多くの前駆物質を提供し、電力を低減するために変更する必要があります;(d)酵母発酵技術の最適化が必要である。、提案し対応策を有する。系のギャル(a)上映グループの発起人は、合理的制御リコピンheterologous合成路を切り離せ酵母細胞増殖トマトの红素製品タイミングの蓄積で発起人の力もの制定強いプロモーター(gdp)に匹敌する合成時代(b)リコピン異種合成経路の主要な3つの遺伝子源を網羅的にスクリーニングし、saccharomyces cerevisiaeで効率的に機能するpacrte、pagcrtb、btcrtiの新しい最適な組み合わせを得た。(c)リコピン合成のための十分な前駆体、アセチルコエンザイマaと還元力nadph(還元コエンザイマii)を提供するためにsaccharomyces cerevisiaeシャーシ細胞にも一連の修飾が行われ、さらにリコピンの生産を増加させるためにリコピン蓄積に影響を与える特定の内因性の非必須遺伝子をノックアウトした;(d)これらのシステムを介して代謝工学的手法を組み合わせて、効率的にリコピンを生合成するためにsaccharomyces cerevisiae発酵プロセスの変換。

(a)二次代謝物の蓄積と宿主細胞の成長のバランスをとる必要がある。(b)酵母では、リコペンの異種合成経路を強化する必要がある。(c)酵母のシャーシ細胞は、より多くの前駆物質を提供し、電力を低減するために変更する必要があります;(d)酵母発酵技術の最適化が求められる。、提案し対応策を有する。系のギャル(a)上映グループの発起人は、合理的制御リコピンheterologous合成路を切り離せ酵母細胞増殖トマトの红素製品タイミングの蓄積で発起人の力もの制定強いプロモーター(gdp)に匹敌する合成時代(b)リコピン異種合成経路の主要な3つの遺伝子源を網羅的にスクリーニングし、saccharomyces cerevisiaeで効率的に機能するpacrte、pagcrtb、btcrtiの新しい最適な組み合わせを得た。(c)リコピン合成のための十分な前駆体を提供するために、saccharomyces cerevisiaeシャーシ細胞にも一連の修飾が行われました。例えば、アセチル補酵素aや還元力nadph(還元コエンザイムii)などです。(d)これらのシステムの代謝工学的手法と、saccharomyces cerevisiaeによる合成培地の発酵の最適化を組み合わせることにより、リコペンの生産量は3.28 g/ lに達し、当初の産業レベルに達した。現在、漢詩文の規模発酵が滞りなく行われ、量産化に成功したのlまた、6000工学Saccharomyces属cerevisiae開発戦略代謝biotechnological合成ヵ所の他の事にも成功いたしておりテルペン化合物などβ-farnesene (46) bergapten(47)などsesquiterpenesβ-caryophyllene。このうち、deng xiaominらは、このシステム工学的手法を用いて、saccharomyces cerevisiae株の代謝工学によって生産されたbergaptenの収量を34.6 g/ lまで増加させた[47]。

3.3リコピン加工細菌の発酵過程

現在、微生物による高収量のリコピン発酵の研究も大きく進展している。菌株によって使用される発酵原料、工程、スケールは異なり(表1に要約)、発酵過程で使用される基質マトリックスは微生物の種類によって異なります。より成熟したリコペンの異種合成を伴う発酵宿主は、一般にescherichia coliとsaccharomyces cerevisiaeである。一般的に、大腸菌発酵はグリセリンを炭素源として利用します[20,45]が、saccharomyces cerevisiaeは主にグルコースを炭素源として利用します[23-26]。

zhu fayinら[20]は、改変大腸菌の炭素源としてグリセロールを用い、5 l発酵槽中の完全合成培地を用いて1.44 g/ lのリコピン収量を得た。その後、発酵スケールを150 lに拡張し、1.32 g/ lを得て、この菌株が生産のためにスケールアップできることを示した。sunら[45]は、大腸菌を操作し、グリセロールを炭素源とする7 l発酵槽でバッチ給餌し、最終的に3.52 g/ lのリコピンを得た。chen yanら[24]は、バッチ給餌を用いて、グルコースとエタノールを炭素源として、酵母エキスとペプトンを窒素源として5 l発酵機で発酵させるために、設計されたsaccharomyces cerevisiaeを用いた。

リコピン価は1.65 g/ lであった。shi binら[25]は、グルコースとエタノールを炭素源とし、硫酸アンモニウムを窒素源とする7リットルの発酵槽で二段階fed-batch発酵を行った。発酵培養液中のグルコース残渣とエタノール残渣を厳密に管理し、最終的なリコピン価3.28 g/ lを得た。saccharomyces cerevisiaeは、大腸菌に比べて食品の安全性が高く、ファージ感染に強いなど多くの利点を有しているため、リコペン発酵の研究が期待されている。現在、ペプトンと酵母エキスを酵母発酵の窒素源としてよく使用する天然ypd培地[24,26]、混合窒素源として硫酸アンモニウム、酵母エキス、ペプトンを使用した半合成培地[23]、窒素源として硫酸アンモニウムを使用した完全合成培地[25]があります。完全合成媒体には、安価で繰り返し発酵してスケールアップすることが容易で、後の最適化に便利な明確な組成を有するという利点がある。将来的には、合成酵母培地の発酵について、より多くの研究が行われ、リコピン生産の高安定性、再現性、拡張性を実現し、その後の産業応用のための強固な基盤を築く必要があります。

3.4微生物によって合成されたリコピンの抽出と定量

カロチノイド色素などリコピンには強い抗酸化作用がありますまた、抽出過程では酸化や異性化のリスクを最小限に抑える必要がある[49]。例えば、光で保護された条件下で動作することを選択した研究[20,45]や、抽出剤に抗酸化物質bhtを添加した研究[24-25,27]があります。一般的に使用される抽出溶媒は、アセトン、石油エーテル、クロロホルム、ヘキサン、酢酸エチルなどです[49]。リコピンは細胞内生成物であるため、細胞壁の破壊が必要であり、その方法は宿主細胞壁の厚さによって異なります。例えば、大腸菌の細胞壁は比較的薄く、アセトン蘇生法が一般的に使用され、55°cの水浴中に細胞壁を破壊する[20,45];脂質可溶性酵母やsaccharomyces cerevisiaeなどの真核生物の細胞壁は厚く、通常、ガラスビーズや抽出試薬を添加して細胞を振動させて破壊する[25,27];酵母の細胞壁は、塩酸を加えた水浴で煮沸することでも破られる[23-24]。

リコピンなどのカロテノイドを検出し定量するために使用される方法も、既存の研究で異なる。多くの研究で高性能液体宇宙(HPLC)を使ってカロチノイド色素リコピンなどβ-carotene(23 - 26、45、)を使うのは極一握りながらultraviolet-spectrophotometry[20、27】。紫外線分光光度計の検出は同じ吸収波長の不純物に干渉されるため、hplc法ではまず異なる物質を分離して吸収値を検出する。相対的に言えば、hplcによるリコペンなどのカロテノイドの正確な定量がより正確である一方、uv分光光度計の検出は、発酵中の収量変化の傾向を最初に評価するための補助手段として使用することができます。

過去の最も研究は発信器付きの標準的対応するリコピン曲線β-carotene基準[23 - 26、45、]に収量を算出すると、購入であるかを示したり、トマトの红素ず/β-carotene基準は砕けた標準曲線を描く前に、標準溶液の濃度が調整されていると明言した研究者はわずかしかいなかった[25]。準備理由濃度標準次善策を講じなければならに較正されるは正確体重が難しい少量のリコピンやβ-carotene基準は容易ではない性格を正確にで保管しているか否かをトマトの红素結晶であり,有機溶剤の完全に溶損だなまた、保管方法や時間によっては、購入した規格の純度も変わる場合があります。これらの客観的な要因によって、リコペンの標準曲線の描画に大きな誤差が生じる可能性があり、計算された歩留まりはあまり正確ではない。を解消するためようなことの干渉し、共通の方法は第一の分光カメラを使って措置準備absorbanceトマトの红素などカロテノイド標準液絶対カロチノイド色素の内容を算出する解決策の絶滅に応じ、係数[25、50-51]される。この方法では、不正確な計量やサンプルの不完全な溶解によるエラーを排除できます。要約すると、サンプル中のリコピンを正確に検出するためにhplcを使用し、校正された標準溶液を使用して標準曲線をプロットし、定量的な結果はより正確になります。

4まとめと展望

リコピンは強力な抗酸化剤として多くの優れた生理機能を持っており、広い市場の見通しを持っています。この紙提供详しい复习のphysicochemical的特性、リコピンと製法な生体機能を重点的に現在の研究結果をまとめ、バイオテクノロジーによるリコピン製造が前進し多様性選択宿主細胞微生物を含む最新の代謝工学戦略発酵方法やリコピン抽出かつ正確な量子化方法。

リコピンの生物学的合成にはある程度の進歩が見られますが、リコピンの生合成プロセスは多くの影響要因を持つ複雑な工学研究プロジェクトであるため、多くの問題があります。今後の研究の方向性は以下の通りです。

(1) 発酵生産のスケールアップと安定した複製。現在、リコピンのバイオ技術合成に関する研究は、まだ小規模な発酵タンクの実験室で行われているが、産業研究は、多くの場合、トンまたは数十トンの大規模な発酵生産に基づいている。小規模生産からパイロット生産への発酵スケールアップは、単にタンク容積を直線的に増やすだけでなく、不均一な熱移動、物質移動、酸素移動、株の成長モデルの変更など、多くの課題があります。^原作では「&」#39の実用的な経験は、操作された株の発酵増幅の過程で、このような早期の株老化、株の表現型劣化、供給戦略の変化、および不安定な発酵収量などの問題が発生する可能性があります。研究者は、発酵プロセス増幅のパラメータと条件を個別に調整する必要があります。発酵生産規模の拡大に関する今後の研究は、バイオ技術を用いたリコピン工業生産の問題解決の鍵となる。

(2)微生物由来リコピンの抽出精製。リコピンは細胞内生成物であり、抽出・精製工程には細胞破壊、不純物除去、リコピンの結晶化など多くの工程が含まれます。この過程でリコピンは酸化されやすくなり、構造変化を起こします。そのため、抽出速度を確保することは困難であり、微生物源からのリコピンの抽出と精製プロセスについて詳細な研究が必要である。

(3) Research on quality testing of 微生物lycopene. Although microbial lycopene is also a product of enzymatic catalysis, it is not derived from natural tomatoes and may involve issues such as genetic modification. Therefore, microbial lycopene must first be structurally identified to ensure that it is consistent with natural tomato sources, and then quality testing of product quality such as heavy metal residues and microbial content is required. Ensuring the structure and quality of the product is also an important factor affecting the market application of microbial lycopene.

(4) Production cost control: If it is to compete in the market with naturally extracted lycopene, biotechnologically synthesized lycopene must have a significant cost advantage. The main costs of biologically fermenting to produce lycopene include 発酵raw materials, depreciation of equipment, extraction and purification, labor, and marketing. Cost factors must be considered when designing and optimizing production 過程conditions, such as using cheaper fully synthetic fermentation media, spreading costs by scaling up fermentation, and using more advanced methods such as enzymatic cell disruption to extract lycopene to reduce production costs.

これらの問題を解決することは、バイオテクノロジーによるリコペン生産の工業化を促進する上で大きな理論的、実践的意義があり、他の高付加価値天然物のバイオテクノロジー生産に関する研究の参考にもなります。

参照

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