一种提高红曲橙色素产量的液态发酵方法

1.本发明涉及微生物发酵领域，特别是涉及一种提高红曲橙色素产量的液态发酵方法。


背景技术：

2.在红曲色素的混合物中，从感观上来看，橙色素是最为鲜艳夺目的色素，作为一种橙色调的红曲色素，目前在国内外仅限于小样试制，尚未实现大规模生产，在食品及其它领域的应用目前也未得到充分的开发研究。但因其颜色较为独特、醒目，在众多需要着色剂的产品中都可找到其应用前景，是值得开发的红曲色素品种。另外，橙色素除色素本身的功能以外，还具其它作用，如关于红曲产品防腐作用，自古即有记载。近年也有报道，橙色素具有一定的抑菌性，能够抑制革兰氏阳性菌以及大肠杆菌，其原理被认为可能是红曲色素与蛋白质类物质结合在一起，以至于使蛋白质变性，抑制细菌生长起到防腐等作用。而且橙色素还有增强免疫力、抗疲劳、降血脂、降血压、降血糖的功效。因此应用橙色素不但可以改善食品色泽，而且还具有一定的功能性和营养价值。因此开发红曲橙色素这一品种，提高液态发酵法生产橙色素的产量，开发橙色素的应用领域，具有一定的研究价值。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，通过添加低浓度无机盐来提高红曲液态发酵橙色素产量，操作简单，不增加人工和设备，且绿色安全。
4.为了实现上述目的，所采用的技术方案如下：一种提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，包括如下步骤：
5.步骤1：制备液态发酵培养基，且培养基中的无机盐含量不高于10-30g/l；
6.步骤2：将红曲菌种子液接种于步骤1所述的发酵培养基中进行有氧发酵3-7d；
7.步骤3：将从步骤2得到的发酵液进行固液分离，分别从上清液和固形物中提取胞外红曲橙色素和胞内红曲橙色素，此时，胞外橙色素与胞内橙色素总和即为红曲橙色素产品。
8.其中，所述步骤1的盐为cacl2。
9.其中，所述步骤1中液态发酵培养基的组分分别为：葡萄糖、(nh4)2so4、k2hpo4、mgso4·
7h2o、kcl和水，且所述培养基中葡萄糖的浓度为50g/l，(nh4)2so4的浓度为3g/l，k2hpo4的浓度为3.5g/l，kcl的浓度为0.2g/l，mgso4·
7h2o的浓度为0.2g/l。
10.其中，所述的红曲霉菌为真菌界(eumycophyta)、子囊菌门(ascomycota)、真子囊菌纲(euascomycetes)、散子囊菌目(eurotiales)，红曲科(monascaceae)，红曲属(monascus)真菌。
11.其中，所述步骤2中红曲种子液接种量为液态发酵培养基体积的2～10％。
12.其中，所述红曲种子液的制备方法如下：取菌种接种至斜面培养基，培养时间为5～14天，将红曲霉菌接种量调整为10
5-107个孢子/ml并接种于种子培养基中培养24-48h。
13.其中，所述斜面培养基各组分分别为麦芽汁、琼脂和水，且其中麦芽汁的糖度为10
°
bx，琼脂的浓度为20g/l。
14.其中，所述种子液中各组分分别为葡萄糖、蛋白胨、nano3、kh2po4、mgso4和水，且其中葡萄糖的浓度为60g/l，蛋白胨的浓度为20g/l，nano3的浓度为2g/l，kh2po4的浓度为2g/l，mgso4的浓度为1g/l。
15.其中，所述步骤2中有氧发酵在恒温振荡摇床中进行，其发酵温度为28～35℃，振荡频率为160～200rpm。
16.其中，所述步骤2中有氧发酵时发酵温度30℃，振荡频率为180rpm。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过添加低浓度无机盐能够促进红曲霉菌代谢生成红曲橙色素，此外本方法操作简单，生产成本较低且环境友好。
附图说明
18.图1为本发明对照例产橙色素种类和产量的hplc检测图。
19.图2为本发明实施例2产橙色素种类和产量的hplc检测图。
具体实施方式
20.下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
21.实施例1
22.菌种活化：取monascus purpureus菌种接种到斜面培养基上进行培养，其中，斜面培养基各组分为麦芽汁、琼脂和水，且其中麦芽汁的糖度为10
°
bx，琼脂的浓度为20g/l。培养条件为：培养温度30℃，培养时间7d。
23.种子液的制备：取60g葡萄糖，20g蛋白胨，2g nano3，2g kh2po4，1g mgso4溶于600ml水中，然后加水定容至1l后得到种子培养基，取100ml种子培养基灭菌冷却后接种从斜面培养基上用无菌水洗下并调整为1
×
107个孢子/ml的菌悬液200μl，然后在恒温摇床中进行培养，培养温度为30℃，摇床转速为180r/min，培养时间为48h，即得到种子液。
24.实施例2
25.取50g葡萄糖，3g(nh4)2so4，3.5g k2hpo4，0.2g kcl，0.2g mgso4·
7h2o和10g cacl2溶解于去离子水中并用去离子水定容至1l即为发酵培养基，取60ml发酵培养基于500ml锥形瓶中随后121℃灭菌20min。然后接种实施例1中所制备的种子液4.8ml进行摇床培养，其中培养温度为30℃，摇床转速为180r/min，发酵培养时间为7d；培养完成后用4层纱布过滤，分别收集滤液和滤渣，其中从滤液中得到胞外红曲橙色素，从滤渣中获取胞内红曲橙色素。
26.对照例
27.同实施例2，其区别在于，所述cacl2添加量为0g。
28.高效液相色谱(hplc)条件
29.色谱柱：vp-ods-c18(5μm，4.6
×
150mm)；流动相选用乙腈和水，配比见下表，水中添加0.1％的色谱级甲酸，乙腈和水分别用有机滤膜和无机滤膜(0.45μm)过滤，上机前脱气30min；检测器：二极管阵列检测器(dad)，检测波长410nm；柱温25℃；流速：1ml/min；进样量：20μl。
[0030][0031]
对照例产橙色素种类和产量的hplc检测如图1所示，实施例2产橙色素种类和产量的hplc检测如图2所示，经过计算，橙色素o1产量提高28.3％，o2提高了45％。


技术特征：
1.一种提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，在红曲液态发酵初始过程中加入无机盐后再接种红曲霉菌发酵。2.根据权利要求1所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其培养基的组分分别为：葡萄糖、(nh4)2so4、k2hpo4、mgso4·
7h2o、kcl和水，且所述培养基中葡萄糖的浓度为50g/l，(nh4)2so4的浓度为3g/l，k2hpo4的浓度为3.5g/l，kcl的浓度为0.2g/l，mgso4·
7h2o的浓度为0.2g/l。3.所述的红曲霉菌为真菌界(eumycophyta)、子囊菌门(ascomycota)、真子囊菌纲(euascomycetes)、散子囊菌目(eurotiales)，红曲科(monascaceae)，红曲属(monascus)真菌。4.根据权利要求1所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备液态发酵培养基，且培养基中的盐含量不高于10-30g/l；(2)吸取适量红曲种子液接种于步骤(1)所述的发酵培养基中好氧培养5-7d。5.根据权利要求4所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，其中步骤(1)所述的无机盐为cacl2。6.根据权利要求4所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，其中步骤(2)所述的红曲种子液的接种量为发酵培养基体积的2～10％。7.根据权利要求6所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，所述的红曲种子液的制备方法为：取菌种接种至斜面培养基，培养时间为5～14天，将红曲霉菌接种量调整为10
5-107个孢子/ml并接种于种子培养基中培养24-48h。8.根据权利要求7所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，所述斜面培养基中各组分分别为麦芽汁、琼脂和水，且其中麦芽汁的糖度为10
°
bx，琼脂的浓度为20g/l。9.根据权利要求6所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，所述种子培养基中各组分分别为葡萄糖、蛋白胨、nano3、kh2po4、mgso4和水，且其中葡萄糖的浓度为60g/l，蛋白胨的浓度为20g/l，nano3的浓度为2g/l，kh2po4的浓度为2g/l，mgso4的浓度为1g/l。10.根据权利要求4所述的提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，其特征在于，所述步骤(2)中好氧发酵在恒温振荡摇床中进行，其发酵温度为28～35℃，振荡频率为160～200rpm。

技术总结
本发明提供了一种提高红曲橙色素产量的液态发酵方法，包括如下步骤：步骤1：制备液态发酵培养基，且培养基中的无机盐含量不高于10-30g/L；步骤2：将红曲菌种子液接种于步骤1所述的发酵培养基中进行有氧发酵3-7d；步骤3：将从步骤2得到的发酵液进行固液分离，分别从上清液和固形物中提取胞外红曲橙色素和胞内红曲橙色素，此时，胞外橙色素与胞内橙色素总和即为红曲橙色素产品。本发明通过添加低浓度无机盐能够促进红曲霉菌代谢生成红曲橙色素，并提高红曲橙色素的产量，此外本方法操作简单，生产成本较低且环境友好。生产成本较低且环境友好。


技术研发人员：王玉荣 余济源 张蕊 李伟东 邢沄翰 李艾玲 杜晓静
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：2020.11.17
技术公布日：2022/5/17