本发明属于生物工程与
技术领域：
，具体涉及一种红曲霉发酵虾头和虾壳产红曲色素的方法。
背景技术：
：红曲在我国的应用历史已有数千年，红曲色素是红曲霉生长代谢过程中产生的天然色素，具有色泽鲜红、着色力强、稳定性好、口味自然等优点，能抑菌、抗氧化、抑制脂肪酶活性、调节血脂、抗肿瘤等功能，已广泛应用于食品中。目前，我国对红曲色素的需求量越来越大。然而，传统的红曲霉发酵主要以大米为原料，通过固态发酵生产，劳动强度大、生产周期长、生产效率低、生产成本较高且产品质量稳定性差，不适宜大规模工业生产。因此，利用其它原料进行液态发酵红曲霉生产红曲色素，具有重要意义。但液态发酵法生产红曲色素色价较低，从而制约其工业化生产。本发明中利用虾壳作为氮源进行液态发酵，一方面减少成本，另一方面可对虾壳废物利用，增加虾的附加值。小龙虾也称克氏原螯虾，是淡水经济虾类，在我国因肉味鲜美广受人们欢迎。目前，在对虾的加工中主要以冻虾仁为主，在加工中产生的大量的虾头、虾壳等下脚料（约占虾体质量的30%-40%）难以处理，目前主要是低价销售用于生产饲料等，还有少量用于生产甲壳素。实际上，虾壳、虾头中还残留着大量蛋白质，另外还有多种不饱和脂肪酸、虾青素、各种矿物质等成分，值得利用。用虾壳作为氮源进行红曲霉发酵产色素，可以充分利用虾壳中的蛋白质，变废为宝。传统的红曲色素多以大米为底物发酵生产，大米作为一种主要的粮食作物，其成本较高，不符合政府政策导向。红曲霉在发酵基质上具有多样性，为降低成本和减少污染，近年来各种农业副产物已被用于作为红曲霉发酵底物，红曲霉在玉米、高粱、豌豆、木薯、糯米、麦麸以及米醋废渣上均能生长，但产生的红曲色素含量通常较低。乔武明等研究表明，以麦麸为发酵基质，在35℃、pH值为6.0的最佳发酵条件下进行固态发酵，色素产量最高，色价为300U/g，以麦麸作为发酵基质与大米相比产率有很大差别，不适合单独作为红曲色素发酵基质；杜甫军等研究表明，以米醋废渣为发酵基质进行固态发酵，产生红曲色素，色价为（1252.5±47）U/g，而且米醋废渣经过糖化、酒精发酵、压榨去清液后，碳源含量相对较低，为提高红曲色素的产量还需添加碳源。程爱芳等研究表明，以糯米为基质固态发酵，产生红曲色素，色价为1008.8U/g。李慧等研究表明，以大米粉为基质进行液态发酵，在30℃、pH值为6.0的最佳发酵条件下，色素产量最高，色价为19.2U/ml。Tzu-WenLiang等以虾壳粉为发酵基质，仅研究了红曲霉的胞外酶的纯化表征，而以虾壳作为底物进行红曲霉发酵产红曲色素的方法国内外暂无报道。技术实现要素：鉴于现有技术的不足，本发明通过利用虾头、虾壳作为氮源，在发酵培养基中添加梯度质量分数的虾壳粉，研究发酵液中色价与虾壳粉添加量的关系，从而提供一种红曲色素产量高的红曲霉发酵虾头、虾壳产红曲色素的生产方法。本发明的目的是这样实现的：一种红曲霉发酵虾头、虾壳产红曲色素的生产方法，包括将红曲霉菌进行斜面种子培养，液体种子培养，发酵培养，其中液体种子培养和发酵培养过程中加入虾头、虾壳粉。优选地，所述斜面种子培养的步骤为：将红曲霉菌接种于固体斜面培养基，于30℃恒温培养6天，得到斜面一级种子；所述固体斜面培养基的配方为：葡萄糖6%，蛋白胨2%，可溶性淀粉3%，琼脂3%。进一步优选地，所述液体种子培养的步骤为：取培养后的斜面种子管一支，用生理盐水将菌体及孢子洗脱至100mL生理盐水中，按10%的接种量接种到二级液体种子培养基，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于200rpm,30℃培养3天，得液体二级种子；所述二级液体种子培养基的配方为：大米粉3%，NaNO30.5%，K2HPO40.15%，MgSO4·7H2O0.1%，虾壳粉1%，用乳酸调pH5.5～6。进一步优选地，所述发酵培养的步骤为：将液体二级种子按10%的接种量接种到发酵培养基中，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于30℃，200rpm培养6天；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，分别添加虾头、虾壳粉，使其占发酵培养基质量的0%、0.5%、0.8%、1.1%、1.4%、1.7%，最后用乳酸调pH5.5~6。本发明进行了红曲菌株发酵虾头、虾壳产红曲色素的研究，在发酵过程中分别添加不同质量分数的虾壳粉，检测了不同虾壳粉添加量的发酵液中次级代谢产物色素的产生情况，阐明了虾壳粉添加量与红曲色素产量的关系，通过对比加入不同质量分数的虾壳粉的发酵液色价的检测值。现有的红曲发酵产红曲色素多以大米为底物进行固态发酵，其成本较高，与这些方法相比，本发明中的红曲色素生产方法制取的红曲色素产量高，最高色价可达49.75U/ml，而且可对虾壳粉进行废物利用，降低发酵成本。具体实施实例本发明所用菌种为红曲霉MonacusGN01，该菌种由湖北工业大学生物工程实验室保藏，虾壳由公司提供，洗净冻存。以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例1（1）将红曲霉菌MonacusGN01接种于固体斜面培养基，于30℃恒温培养6天，得到斜面一级种子；所述固体斜面培养基的配方为：葡萄糖6%，蛋白胨2%，可溶性淀粉3%，琼脂3%；（2）取培养后的斜面种子管一支，用生理盐水将菌体及孢子洗脱至100mL生理盐水中，按10%（占二级液体种子培养液的体积）的接种量接种到二级液体种子培养基，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于200rpm,30℃培养3天，得液体二级种子；所述二级液体种子培养基的配方为：大米粉3%，NaNO30.5%，K2HPO40.15%，MgSO4·7H2O0.1%，虾壳粉1%，用乳酸调pH5.5～6；（3）将液体二级种子按10%（占发酵培养液的体积）的接种量接种到发酵培养基中，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于30℃，200rpm培养6天；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，用乳酸调pH5.5~6；（4）取发酵完成的发酵液测定色价，结果见表1。实施例2步骤（1）、（2）与实施例1的步骤（1）、（2）相同。（3）将液体二级种子按10%（占发酵培养液的体积）的接种量接种到发酵培养基中，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于30℃，200rpm培养6天；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，加入0.5%虾壳粉，用乳酸调pH5.5~6；（4）取发酵完成的发酵液测定色价，结果见表1。实施例3步骤（1）、（2）与实施例1的步骤（1）、（2）相同。（3）将液体二级种子按10%（占发酵培养液的体积）的接种量接种到发酵培养基中，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于30℃，200rpm培养6天；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，加入0.8%虾壳粉，用乳酸调pH5.5~6；（4）取发酵完成的发酵液测定色价，结果见表1。实施例4步骤（1）、（2）与实施例1的步骤（1）、（2）相同。（3）将液体二级种子按10%（占发酵培养液的体积）的接种量接种到发酵培养基中，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于30℃，200rpm培养6天；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.1%虾壳粉，用乳酸调pH5.5~6；（4）取发酵完成的发酵液测定色价，结果见表1。实施例5步骤（1）、（2）与实施例1的步骤（1）、（2）相同。（3）将液体二级种子按10%（占发酵培养液的体积）的接种量接种到发酵培养基中，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于30℃，200rpm培养6天；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.4%虾壳粉，用乳酸调pH5.5~6；（4）取发酵完成的发酵液测定色价，结果见表1。实施例6步骤（1）、（2）与实施例1的步骤（1）、（2）相同。（3）将液体二级种子按10%（占发酵培养液的体积）的接种量接种到发酵培养基中，在250ml三角瓶，装液量为100ml，于30℃，200rpm培养6天；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.7%虾壳粉，用乳酸调pH5.5~6；（4）取发酵完成的发酵液测定色价，结果见表1。红曲发酵液色价的测定采用分光光度计法（测定505nm处的吸光值）；发酵培养基中不同虾头、虾壳粉添加量对红曲色素的产量影响见表1，当虾头、虾壳粉添加量为0%~1.1%时，发酵液中色价随着虾壳粉添加量的增加而增加；虾壳粉添加量为1.1%~1.7%时，发酵液中色价随着虾壳粉添加量的增加而降低，虾壳粉添加量为1.1%色价最高，为49.75U/ml。表1.色价测定结果505nm色价(U/ml)施例110.05实施例227.8实施例339.25实施例449.75实施例540.5实施例631.5当前第1页1 2 3