β-胡萝卜素发酵实验指导书
（70升）
一、实验目的
1. 了解和掌握微生物代谢产物发酵生产的一般工艺流程和方法。
2. 掌握发酵罐的操作使用方法。
3. 了解和掌握β-胡萝卜素发酵生产的基本方法和步骤。
二、实验原理
发酵主要是指利用微生物的新陈代谢作用来生产各种代谢产物或菌体的过程。发酵根据发酵培养基物理状态的不同可分为固态发酵和液态发酵两大类，根据发酵过程中是否需要氧气可分为有氧发酵和厌氧发酵。根据发酵规模大小的不同可分为三角瓶发酵、小型发酵罐发酵（实验室5~200升）和大型发酵罐发酵（工业化大规模）。
发酵生产的一般工艺流程如下：
一套完备的发酵设备通常由发酵罐、控制器、蒸汽发生器和空压机及空气过滤器等几部分组成，其中发酵罐通常又由罐体、换热器（夹套、蛇管）、检测装置（pH电极、溶氧电极、泡沫电极）和搅拌器等几部分组成。
β-胡萝卜素是一种广泛存在于绿色植物和黄色蔬果中的天然类胡萝卜素，属四萜类碳氢化合物，分子式为C40H56，分子量536.88。分子中含有2个β-紫罗酮环和由4个异戊二烯首尾相连而成的中心骨架，整个分子是对称的，有多个双键且双键之间共轭。β-胡萝卜素主要有全反式、9-顺式、13-顺式及15-顺式四种形式。
天然β-胡萝卜素是一种天然优质色素，除用于食品着色剂之外，主要还有以下几种应用：
（1）是比SOD和维生素E更为有效的生理抗氧化剂和自由基清除猝灭剂，是人类用于防老抗衰、防癌、抗癌和预防心血管疾病的良好手段；（2）是人类维生素A的主要来源，被用于治疗由于维生素A缺乏引起的各种疾病；（3）具有很强的抗辐射作用，能明显减轻或很快消除放疗引起的恶心、呕吐、乏力等副作用，被推荐为放射疗法治疗癌症的首选辅助药物；
（4）能有效增强免疫机能，促进生长发育，增强体质和焕发青春活力的不可多得的保护性营养素；（5）是良好的饲料添加剂，能促进畜禽生长，并明显提高家畜产仔率和家禽产蛋量。 β-胡萝卜素的制取方法主要有天然物萃取法、化学合成法和发酵法三种。天然物萃取法因原料中β-胡萝卜素含量太低而导致生产成本较高。化学合成法成本低，产品纯度高，但合成β-胡萝卜素生理功能差，高剂量时自身还有明显的毒性。发酵法因产量高，成本相对（天然物萃取法）较低而成为一种较为理想的天然β-胡萝卜素生产方法。
三孢布拉氏霉是目前国内外研究和生产β-胡萝卜素的主要微生物，属异宗结合菌，有正、负两种单性菌株，可独立无性繁殖形成孢囊孢子，也可异宗配合进行有性繁殖，形成接合孢子。三孢布拉霉具有分解蛋白质和淀粉的能力，生长后期可大量产生β-胡萝卜素于管状细胞中，使菌体呈黄色至橙红色。三孢布拉霉与其它菌种相比具有生物量大，单位菌体量中β-胡萝卜素含量高等优点，是工业化生产天然β-胡萝卜素的理想微生物。
三、试剂与器材
1. 试剂
（1）葡萄糖；（2）麸皮；
（3）植物油；（4）β-紫罗兰酮；
（5）KH2PO4；（6）MgSO4；
（7）VB1；（8）NaOH；
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