全 文 ：2007No.1
SerialNo.166 ChinaBrewing
收稿日期:2006-08-24
基金项目:2002年辽宁省教育厅资助项目（202073418）
作者简介:孙玉梅（1962-），女，教授，研究方向为微生物代谢控制发酵和环境生物技术。
红发夫酵母可合成虾青素（Astaxanthin），即3，3’-
二羟基-4，4’-二酮基-β，β’-胡萝卜素，其对各种碳源的
利用情况不同。Yamane等人的研究表明，乙醇能够提高
红发夫酵母的虾青素含量，但对细胞生长不利，通过先
流加葡萄糖，再流加乙醇的两步流加培养，虾青素的含
量比未流加乙醇时提高了1.2倍，是一种经济的添加剂[1]；
低质量浓度糖的培养基有利于酵母的生长，高质量浓度
糖培养基则对提高虾青素产量有利[2]。
红发夫酵母利用豆腐黄浆水（以下简称黄浆水）发
酵合成虾青素可降低发酵生产的原料成本，实现废水
的资源化利用，在其发酵产虾青素过程中，虽然生物量
和虾青素产量较高，但单位重量细胞的虾青素含量较
低（相对于合成培养基）[3]。为此，本文在黄浆水中加入乙
醇和葡萄糖，考察其对豆腐黄浆水发酵产虾青素代谢的
影响，以期提高细胞的虾青素含量。
1材料与方法
1.1菌种
红发夫酵母AS2.1557：购自北京中科院微生物研
究所菌种保藏中心。
1.2培养基及培养条件
斜面培养基：葡萄糖10g，麦芽汁（10°Bx）3g，蛋白
胨5g，酵母膏3g，琼脂20g，水定容至1L，pH6.0。
液体种子培养基（YM培养基[4]）：葡萄糖10g，麦芽
汁（10°Bx）3g，蛋白胨5g，酵母膏3g，水定容至1L，pH6.0，
121℃灭菌20min。
黄浆水摇瓶培养基（HJS）：取自豆腐作坊的黄浆
水，4000r/min离心10min，pH6.0，121灭菌20min。
液体种子培养：取2环活化菌苔接种于装有25mL
液体种子培养基的250mL三角瓶，22℃、210r/min振荡
培养48h。
摇瓶发酵：取液体种子液接入装有发酵培养基的
250mL三角瓶，22℃、210r/min振荡培养，定时取样测定。
1.3测定方法
总糖、还原糖的测定：采用NDS法[2]。
pH的测定：便携式pH测定仪[5]。
生物量测定：采用比浊法[6]，在波长500nm处测定菌
豆腐黄浆水中补加乙醇和葡萄糖发酵虾青素的研究
孙玉梅,崔迎进,曹 芳,李 悦
(大连轻工业学院 生物与食品工程学院,辽宁 大连 116034)
摘 要:在豆腐黄浆水中补加乙醇和葡萄糖发酵虾青素进行了研究，结果表明，黄浆水中添加6g/L乙醇，可提高生物量、虾青素
含量以及虾青素产量，但发酵周期有所延长；黄浆水中添加10g/L葡萄糖，有利于酵母菌的生长和提高虾青素产量。
关 键 词：黄浆水；虾青素；红发夫酵母；乙醇；葡萄糖；发酵
中图分类号:TS209;TS201.3 文献标识码:A 文章编号:2054-0571(2007)01-0024-04
Studyonastaxanthinfermentationbyaddingethanolandglucose
intotheefluentfromtofusqueezingprocess
SUNYu-mei，CUIYing-jin，CAOFang，LIYue
（DepartmentofBiology&FoodEngineering，DalianInstituteofLightIndustry，Dalian116034，China）
Abstract:Theastaxanthinfermentationwasstudiedbyaddingethanolandglucoseintotheefluentfromtofusqueezingprocess.Theresults
showedthebiomass，contentandyieldofastaxanthinwereincreasedwiththeadditionof6g/Lethanol，butthefermentationwasprolonged.
Theadditionof10g/Lglucosewashelpfulforthegrowthofyeastandproductionofastaxanthin.
Keywords:efluentduringsqueezingprocessofsoybeanproduct;astaxanthin;Phafiarhodozyma;ethanol;glucose;fermentation
ResearchReport24· ·
2007年 第1期
总第166期
中 国 酿 造
体吸光度，并计算出细胞干重。
虾青素提取及测定：采用二甲基亚砜（DMSO）法[7]。
在波长480nm处测定虾青素吸光度。单位体积发酵液的虾
青素产量及单位重量干菌体的虾青素含量分别按下式计算：
虾青素的体积产量（mg/L）=（Va×OD×10000）/（E×Vb）
细胞的虾青素含量（mg/g）=（Va×OD×10）/（E×W）
式中：
Va——虾青素提取液体积，mL；
OD值——480nm波长下的吸光值；
E——比消光系数，即A1%1cm，为2150；
Vb——发酵液取样体积，mL；
W——VbmL发酵液中的细胞干重，g；
10000——单位换算后余数，mg/L；
10——单位换算后余数，mg/g。
2结果与讨论
2.1外加乙醇对黄浆水发酵产虾青素的影响
黄浆水中分别添加0g/L（对照）、1g/L、2g/L、3g/L、
4g/L、5g/L、6g/L、7g/L乙醇，以4%接种量接入种子液，于
210r/min、22℃培养，分别在62h、72h、84h测定生物虾青
素含量，结果见图1。
由图1可见，添加乙醇对生物量和虾青素产量影响
较大。发酵62h时，对照的生物量最高，当乙醇浓度在
1g/L~2g/L时，生物量最低，虾青素产量明显低于对照；
乙醇浓度在3g/L~4g/L时，生物量随加乙醇量增加而上
升，但仍低于对照，而加3g/L乙醇时，虾青素产量与对照
相近；乙醇浓度在5g/L~7g/L时，生物量在发酵62h时较
低，但随发酵时间的延长呈上升趋势，在发酵84h时以
加6g/L乙醇的生物量最高，已高于同期的对照组，在实
验浓度范围内，继续增加乙醇，生物量不再增加。加
4g/L~7g/L乙醇时，虾青素产量明显高于对照，以添加6g/L
乙醇的最为显著。说明乙醇可作为红发夫酵母的碳源，较
低浓度乙醇和较高浓度乙醇均对菌体生长和虾青素合成
有抑制作用。乙醇抑制菌体生长是由于在细胞内乙醇被
乙醛脱氢酶或细胞色素P-450酶系统氧化成乙醛，乙醛可
被乙醛脱氢酶催化反应产生NAD（P）H，过量的NAD（P）
H可能使氧化还原作用失衡，减弱TCA循环而使呼吸作
用受抑制[8]。乙醇促进虾青素的合成可能是由于乙醇增加
了β-羟-β-甲戊二酰-CoA（HMG-CoA）还原酶的活性，有
利于甲羟戊酸的形成，甲羟戊酸可渗入虾青素分子中[8-9]。
从添加乙醇对虾青素含量影响的结果可知，乙醇
添加量在0g/L~5g/L时，随乙醇浓度的增加，虾青素含量
增加，当添加乙醇量超过5g/L时，虾青素含量略有降低。
添加乙醇对还原残糖的影响较小。
研究报告
图1添加乙醇对发酵的影响
Figure1.Efectofethanoladditiononfermentation
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发酵时间/h 得率
72 生物量得率/（g·g-1） 0.38 0.31 0.3 0.25 0.22
72 虾青素得率/（mg·g-1）0.0880.070.0550.0550.054
84 生物量得率/（g·g-1） 0.37 0.3 0.29 0.25 0.22
84 虾青素得率/（mg·g-1）0.1060.0850.0820.0770.073
添加葡萄糖浓度/（g·L-1）
10 20 30 40 50
附表 发酵72h和84h的细胞及虾青素得率
Atachedtable.Yieldofcelandastaxanthinat72hand84h
duringfermentation
通过对发酵过程的pH测定结果可见，与对照相比，
添加1g/L~3g/L乙醇对发酵pH值的影响不明显，而添加
4g/L~7g/L乙醇时，发酵62h与72h时的pH值较低，尤其
是添加5g/L~7g/L乙醇时，在上述2个时间点pH值<5，而
发酵至84h时pH值>8。其原因是在细胞内乙醇被乙醛脱
氢酶或细胞色素P-450酶系统氧化成乙醛，乙醛可被
乙醛脱氢酶或乙醇脱氢酶转化为乙酸，发酵液pH值
降低[8]。发酵过程中乙酸被利用最终导致pH值升高。
综上所述，黄浆水中加入6g/L乙醇有利于提高生物
量和虾青素产量。
2.2外加葡萄糖对黄浆水发酵产虾青素的影响
黄浆水中分别加0g/L（对照）、10g/L、20g/L、30g/L、
40g/L、50g/L葡萄糖，以4%接种量接入种子液，于210r/min、
22℃培养，分别在62h、72h、84h时的进行测定，结果
见图2。
由图2可见，随着葡萄糖浓度的增大，生物量显著
增加，葡萄糖能促进菌体生长。同一葡萄糖浓度下，随着
发酵时间的延长，生物量均缓慢减少，说明发酵时间过
长菌体会自溶。
随着葡萄糖浓度的增大，虾青素产量不断增加；而
单位重量细胞的虾青素含量却不断减少。当加入葡萄糖
0g/L~20g/L时，虾青素产量和细胞的虾青素含量的最大
值均在发酵72h左右，加入葡萄糖30g/L~50g/L时，达到
虾青素产量和细胞的虾青素含量的最大值的时间延
后，即当加入葡萄糖浓度超过30g/L时，推迟了发酵终
点。加入葡萄糖明显抑制了虾青素积累。
随着葡萄糖加入量的增大，发酵还原残糖增加，细
胞和虾青素相对于加入糖的得率下降（附表）。
同一葡萄糖浓度下，随着发酵时间的延长，发酵液
pH值均升高，在72h后pH值基本不变，表明不同的葡萄
糖加入量具有相同的pH值变化趋势。但是随着加入葡
萄糖浓度的增大，发酵液pH值逐渐下降，说明葡萄糖浓
ResearchReport
图2添加葡萄糖对发酵的影响
Figure2.Efectofglucoseadditiononfermentation
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2007年 第1期
总第166期
中 国 酿 造
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广 告
度越大引起的发酵产酸量越多，而使最终发酵液pH下
降幅度越大。
在黄浆水中加入葡萄糖的发酵研究结果与Yamane
等的研究结果有较大差异，在加入葡萄糖浓度为10g/L~
50g/L时，高质量浓度糖既有利于酵母的生长，也有利
于提高虾青素产量；但是随着糖浓度的增加，虾青素含
量降低，提取成本提高，而且酵母对糖的利用率降低，
发酵液中还原残糖增加，当加入糖浓度> 20g/L时，发
酵周期延长。综合考虑，加入10g/L葡萄糖较适宜。
3结论
黄浆水加乙醇明显促进虾青素的积累，加入适量
乙醇（6g/L）可提高生物量、虾青素产量和虾青素含量，
但发酵周期延长。
黄浆水中加入葡萄糖，有利于酵母的生长和提高
虾青素产量，但是随着加入糖浓度的增加，虾青素含量
降低，提取成本提高，酵母对糖的利用率降低，发酵液
中还原残糖增加，当加入糖浓度> 20g/L时，发酵周期延
长。以10g/L葡萄糖加入量为宜。
参考文献:
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