本发明涉及微生物领域，尤其涉及一种微生物生产天然色素的生产工艺。
背景技术：
目前，国内外普遍采用直接从植物组织中提取天然色素的方法生产色素，采用微生物培养生产天然色素的研究虽然早已开始，并且已经有成果运用于人类生产生活。但是因为微生物种类繁多，生物学特性千变万化，而且天然色素成分复杂，性质多样，不论是实验室研究或是生产应用中，针对不同来源、性质不同的天然色素，一般采用的提取、生产工艺不同。所以，到目前为止，国内外没有统一的、适用于绝大多数产色素微生物菌株的、针对微生物培养生产天然色素的工艺标准。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种微生物生产天然色素的生产工艺。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括以下步骤：
（1）采用固体微生物培养基对分泌天然色素的真菌或放线菌或细菌菌株进行培养，固体培养基的厚度应该根据所需要的培养时间和菌株生产色素的能力进行设定，培养基厚度为盛装培养基的器皿容积的1/2为佳；
（2）培养温度、湿度等条件应该根据所培养的菌株的生长特点和菌株所产的色素的特性设定，真菌、放线菌培养温度为28℃，细菌为37℃；
（3）根据各个菌株产色素的不同能力，测定培养菌株生产色素所需的最佳培养时间，然后采用最佳培养时间对各个菌株进行培养，培养时间大于5天；
（4）培养结束后，分离菌丝和充满色素的固体培养基，菌丝灭活或者保存备用；充满色素的固体培养基留用，保存于与菌株培养温度相同的环境中；
（5）充满色素的固体培养基用机械的方法充分粉碎，使色素快速、充分溶解于色素溶解剂；
（6）取少量粉碎好的培养基，测试其中的色素的溶解性质，主要确定色素水溶性、醇溶性、酯溶性等，以便溶解粗提色素；
（7）溶解粗提色素：将粉碎好的含有色素的固体培养基和色素溶解剂按1:50体积比混匀并且震荡2小时以上，让色素充分溶解于提取剂中，粗提色素，分离色素粗提液和固体培养基，重复提取多次，混合提取液；
（8）纯化精制色素，纯化方法有两种：A采用与色素溶解剂互不相溶的萃取剂萃取色素粗提液，B采用色谱等技术手段纯化色素，得到纯化效果相对较好的色素；
（9）采用旋转真空蒸发、冷冻真空干燥、恒温烘烤技术将纯化好的色素溶液浓缩或者制成干品。
所述步骤（1）中固体微生物培养基为固体PDA培养基、固体察氏培养基、固体LB培养基、固体牛肉膏蛋白胨培养基的一种。
所述步骤（5）中充满色素的固体培养基在未烤干情况下含有水分，是无法粉碎成粉末状的，只要充分破碎就可以；将含有水分和色素的固体培养基在与微生物菌株培养温度相同的温度条件或更低温度下恒温烘干，即可粉碎成粉末状。
所述步骤（7）中色素溶解剂为蒸馏水、无水乙醇或乙酸乙酯。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种微生物生产天然色素的生产工艺，与现有技术相比，本发明工艺适用范围广泛；工艺操作简单、产品质量好、生产效率高；工艺生产成本低、产生的利润高；工艺生产流程节约资源、无污染、环境相容性好；工艺可以满足实验室研究需要，也可以满足企业工厂化生产的需要。在一定程度上解决利用微生物真菌、放线菌、细菌生产天然色素一般面临的如何提高产量的问题、如何纯化精制色素的问题、如何降低成本的问题、所生产的色素的稳定性、安全性等要求基本问题。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
本发明包括以下步骤：
（1）采用固体微生物培养基对分泌天然色素的真菌或放线菌或细菌菌株进行培养，固体培养基的厚度应该根据所需要的培养时间和菌株生产色素的能力进行设定，培养基厚度为盛装培养基的器皿容积的1/2为佳；
（2）培养温度、湿度等条件应该根据所培养的菌株的生长特点和菌株所产的色素的特性设定，真菌、放线菌培养温度为28℃，细菌为37℃；
（3）根据各个菌株产色素的不同能力，测定培养菌株生产色素所需的最佳培养时间，然后采用最佳培养时间对各个菌株进行培养，培养时间大于5天；
（4）培养结束后，分离菌丝和充满色素的固体培养基，菌丝灭活或者保存备用；充满色素的固体培养基留用，保存于与菌株培养温度相同的环境中；
（5）充满色素的固体培养基用机械的方法充分粉碎，使色素快速、充分溶解于色素溶解剂；
（6）取少量粉碎好的培养基，测试其中的色素的溶解性质，主要确定色素水溶性、醇溶性、酯溶性等，以便溶解粗提色素；
（7）溶解粗提色素：将粉碎好的含有色素的固体培养基和色素溶解剂按1:50体积比混匀并且震荡2小时以上，让色素充分溶解于提取剂中，粗提色素，不同色素溶解性质不同，混合液达到溶解饱和度的时间不同，所以震荡时间应该根据所要生产的色素在溶解剂中达到溶解饱和度的情况设定。分离色素粗提液和固体培养基，重复提取多次，混合提取液；
（8）纯化精制色素，纯化方法有两种：A采用与色素溶解剂互不相溶的萃取剂萃取色素粗提液，此方法纯化效果相对较差；B采用色谱等技术手段纯化色素，得到纯化效果相对较好的色素；因为天然色素成分复杂，即使采用色谱等最新技术手段也只是使色素达到一个相对较高的纯度，不是达到百分之百的纯度；
（9）采用旋转真空蒸发、冷冻真空干燥、恒温烘烤技术将纯化好的色素溶液浓缩或者制成干品。这根据实验或生产需求或要求而定，浓缩、干燥的温度不能超过微生物菌株培养温度和色素稳定性要求的最佳温度。到此，本发明设计的采用固体培养基培养微生物生产天然色素的所有工艺流程就结束了。
所述步骤（1）中固体微生物培养基为固体PDA培养基、固体察氏培养基、固体LB培养基、固体牛肉膏蛋白胨培养基的一种。
所述步骤（5）中充满色素的固体培养基在未烤干情况下含有水分，是无法粉碎成粉末状的，只要充分破碎就可以；将含有水分和色素的固体培养基在与微生物菌株培养温度相同的温度条件或更低温度下恒温烘干，即可粉碎成粉末状。
所述步骤（7）中色素溶解剂为蒸馏水、无水乙醇或乙酸乙酯。
本发明设计出一套适用范围广泛、效率高、成本低、操作简单的利用微生物真菌、微生物放线菌、微生物细菌的固体培养生产天然色素的生产工艺：
1.真菌、放线菌、细菌是生产天然色素的主要微生物。真菌、放线菌、细菌可以从自然界的生物、非生物成分中分离获得，纯化简单，而且其对培养环境要求相对较低，生长周期短，分泌色素能力强，可以人为控制真菌、放线菌、细菌生长与代谢，适合应用到企业工厂化生产天然色素。
2.真菌、放线菌、细菌微生物可以分泌不同颜色的色素。其中大部分色素性质稳定，使用安全。这三种微生物所分泌的色素中多包含糖类、酮类、萜类、醌类等成分，许多成分具有营养及药理作用，在色素作为着色剂使用时，往往同时兼备提供营养和保健的功能或防治疾病的作用。
3.目前利用微生物真菌、放线菌、细菌生产天然色素一般面临4大类问题：（1）微生物真菌、放线菌、细菌培养生产色素工艺中如何提高产量的问题；（2）微生物真菌、放线菌、细菌培养生产色素工艺中如何纯化精制色素的问题（3）微生物真菌、放线菌、细菌培养生产色素工艺中如何降低成本的问题（4）用微生物真菌、放线菌、细菌生产的色素的稳定性、安全性等要求问题。前3个问题都完全属于生产工艺问题，第4个问题涉及产品的稳定性问题。本发明设计的生产工艺的巧妙之处就在于可以在一定程度上解决这4个问题：首先，本发明使用固体微生物培养基培养微生物生产色素：（a）使用固体微生物培养基培养微生物生产色素，固体培养基密度大，当其中充满色素时，比起充满色素的相同体积的微生物液体培养基含有的色素的量多，所以产率高；（b）微生物菌丝体本身就是色素生产过程中的固体杂质，在用固体培养基培养微生物生产色素过程中，微生物菌丝一直处于固体培养基的上表面，分离菌丝体和固体培养基简单并且充分，色素生产工艺中就只是利用充满色素的固体培养基部分，减少杂质；（c）许多微生物菌丝体本身就具有颜色（特别是真菌和放线菌）并且菌丝体颜色和其所产生的色素的颜色多不一样，如果用液体培养基培养微生物生产色素，微生物菌丝体本身的色素也会溶解进入培养液，影响色素质量，采用固体培养基培养微生物，微生物菌丝体和其产生的色素相对分离，所以其色素生产就很好的避免了微生物菌丝体本身的色素溶解进入培养液的这一缺陷。（d）培养基在培养微生物过程中，其成分并没有被微生物吸收完全，如果用液体培养液培养微生物生产色素，培养基成分是量最大的“杂质”。本发明采用固体培养基培养微生物生产色素，固体培养基中冷凝的琼脂糖几乎不溶解在普通溶解剂中，而且冷凝的固体培养基中的一些成分被固定在琼脂糖中，很少溶解进入色素溶解剂，所以色素纯度高。其次，本发明采用在微生物培养温度或更低温度下纯化、浓缩、干燥色素，避免较高温度对色素的影响。最后，本发明采用的纯化、浓缩、干燥色素的技术是液液萃取、色谱、旋转真空蒸发、冷冻真空干燥等现代新型、成熟的技术，效果好、效率高。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。