應(yīng)用背景
蝦青素是一種酮式類胡蘿卜素，化學(xué)名為3,3′-二羥基-4,4′-二酮基-β,β′-胡蘿卜素，紅色固體粉末，具脂溶性，不溶于水，可溶于有機(jī)溶劑。蝦青素可作為脂溶性的色素，具有艷麗的紅色和強(qiáng)的抗氧化性能，在食品工業(yè)中，不僅能有效起到保鮮、保色、保味、保質(zhì)等作用，而且能為多類食品著色，增加食品的色澤美感，另外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明蝦青素有抑制腫瘤發(fā)生、增強(qiáng)免疫功能等多方面的生理作用，因此在功能食品和醫(yī)藥等方面應(yīng)用廣泛。雨生紅球藻細(xì)胞內(nèi)天然蝦青素的含量相對(duì)較高，其中80%以上為蝦青素及其酯類。雨生紅球藻的生活周期主要分為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和厚壁孢子。一般認(rèn)為環(huán)境有利時(shí)，主要以綠色，能運(yùn)動(dòng)的藻體形式存在；環(huán)境不利時(shí)，形成厚壁孢子并大量累積蝦青素。
應(yīng)用案例
蝦青素的生產(chǎn)方法包括天然提取和化學(xué)合成兩種。蝦青素除利用生物提取法獲得外，也可用化學(xué)合成法，也可利用藻類、細(xì)菌、酵母等生產(chǎn)。如此大量的蝦青素需求量主要來源于化學(xué)合成、甲殼類動(dòng)物、微藻、真菌、細(xì)菌和原生動(dòng)物，其中雨生紅球藻細(xì)胞內(nèi)天然蝦青素的含量相對(duì)較高。由于雨生紅球藻的厚壁孢子具有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，若直接利用將導(dǎo)致其生物有效利用率降低，而厚壁孢子結(jié)構(gòu)又阻礙了有機(jī)溶劑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)提取蝦青素，因而蝦青素提取率較低。在蝦青素提取前必須先進(jìn)行孢子態(tài)細(xì)胞的破壁處理，以破壞雨生紅球藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，特別是其細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)。因此，開發(fā)雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的技術(shù)屬于微藻生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藻類的破壁方法及其工藝條件。
解決方案
根據(jù)高壓均質(zhì)原理，選定均質(zhì)壓力，均質(zhì)次數(shù)和均質(zhì)溫度3個(gè)因素，采用3因素設(shè)計(jì)，研究均質(zhì)條件對(duì)細(xì)胞破壁率和蝦青素提取率的影響，從而選取最佳均質(zhì)工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，均質(zhì)壓力對(duì)細(xì)胞破壁率及蝦青素提取率均有顯著影響；均質(zhì)循環(huán)次數(shù)對(duì)細(xì)胞破壁率有顯著性影響，但對(duì)蝦青素提取率沒有顯著性影響；而均質(zhì)溫度對(duì)細(xì)胞破壁率和蝦青素提取率的影響均不顯著。從試驗(yàn)結(jié)果分析，破壁率和蝦青素提取率均隨均質(zhì)壓力和次數(shù)的增大而增大。
應(yīng)用設(shè)備
高壓細(xì)胞破碎儀是生物工程中一種重要的實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)設(shè)備，能夠快速、高效地將細(xì)胞破碎并釋放其胞內(nèi)物質(zhì)。高壓細(xì)胞破碎儀具有破碎組織、細(xì)菌、病毒、孢子及其它細(xì)胞結(jié)構(gòu)，均質(zhì)、乳化、混合、消泡、分散、提取、加速反應(yīng)等功能，故廣泛應(yīng)用于生物工程、基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程、微生物工程、生物化學(xué)、表面化學(xué)、藥物化學(xué)、生物醫(yī)藥、生物制品等等實(shí)驗(yàn)室研究或企業(yè)生產(chǎn)。高壓細(xì)胞破碎儀是胞內(nèi)物質(zhì)（蛋白質(zhì)、酶、核酸、DNA/RNA）的提取和均質(zhì)主要的樣品制備手段，可用于蛋白質(zhì)研究、核酸萃取、破碎不同prokaryotic（原核）、eurkaryotic細(xì)胞等，是生物工程及生物制藥等行業(yè)研發(fā)及生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
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