微生物工程工艺原理综合实验指导.doc

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1、微生物工程工艺原理综合实验指导•…红曲霉摇瓶发酵制取红曲霉色素实验实验冃的：掌握微生物发酵的基本流程和技术，通过红曲霉红色素的发酵制取过程，掌握菌种制备、培养基制备、发酵过程控制、发酵中间参数测定、成品测定等基本生物工程技术。对红曲霉最早的记载则是1895年Went氏等人的报导，从中国红曲中分离出的紫红红曲霉。迄今为止，人们分离出的红曲霉不下二十儿种。七十年代初，人们开始对红曲霉进行更深入的研究。其屮对其食用色素和产生的生理活性物质的研究是关注的焦点。近年来的研究发现，红曲含有被认为是当今最有前途的降脂药物——疑甲基戊二醛辅腮A(HMG-COA)还原酶抑制剂D,国内己有以红Il

2、li为主要成分的新药“血脂康”和“地奥脂必妥”等上市应用。研究表明，产红曲色素的红曲霉代表菌株有3种，其屮以紫红曲霉的红1111色素产虽最高。1.红曲霉形态特征红曲^(Monascus)是一属小型丝状腐牛.真菌，属子囊菌亚门(Ascomycotina)不整囊菌纲(PIectomycetes)散囊菌Fl(Eurotiales)红曲^[(Monascaceae)o该属霉菌在国内报道的有17种，屮国科学院微生物菌种保藏管理委员会正式收集的重要红曲霉有8种48个菌株。无色至红色不规则块状物极多，在残留的种皮表面附有树枝状菌丝，糊粉粒极多，聚集成团，内胚乳细胞呈类多角形，壁菲薄，稍弯曲，

3、胞腔内充满糊粉粒；菌丝量少，红色细长弯曲，有分枝,具横隔，内含气泡或油滴；分生他了量多，淡红色，梨形或球形；了囊他了量多，椭球形;闭囊売偶见，大部分己破碎，球形，内含众多子囊孔i子。红Illi霉可以进行同宗配合，菌丝有分枝具有横隔，末端形成椭圆形子囊，其内部有数个球形抱子。2.红曲色素红曲色素是红曲霉在生长代谢过程中产生的红色天然色素。红曲霉是F1前世界上唯一生产食用色素的微生物。红曲霉能够产生红、桔、黄三类红曲色素，并可通过多种方法提高其水溶性，且稳定性好。作为犬然色索，安全性高，已证明不含黄Illi霉毒索，而且经急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验以及致突变性试验都无

4、毒性，也无致变作用。故红曲色索现已广泛应用为各种食品着色剂。红曲色索可以通过固体和液体发酵两种方法培养红曲霉，从而可以在生产屮大最提取。红曲色素产品，目前国内人致有两类：传统的产品红曲米和红曲米提収物或深层发酵红曲霉提取物红曲红。2.1红曲色素的化学组成红曲色素屮主要含6种不同的成分，其屮有红色色素、黄色色素和紫色色素各两种。它们的红曲玉红素Monascorubrin红色C23H26O5红斑红曲素Rubropuncratin红色C21H22O5MeMe红曲玉红胺Monascorubramine紫色C23H27NO5红斑红曲胺Rubropunctamine紫色C21H23NO4M

5、eMe安卡红］11

6、黄索Ankaflavin黄色C23H30O5红llll索Monascin黄色C21H26O5这7、、•种色素的物理化学性质互不相同，具有实际应用价值的主要是醇溶性的红色素、红斑素和红Illi红素。红］11

7、色索种的黄色成分约占5%,其性质比红色索稳定，但其含量少，所以仍使用红色素。红曲色素中的红、紫两种色素分离效果不好,一般混合使用。2.2红曲色素的种类将红Illi色索川有机溶剂提取、分离，可以得到紫色针状结晶、红色针状结晶和黄色片状结品。经过元素定性、熔点测定、光谱分析和核磁共振谱分析,己经确认出红曲色索中的6种成分。可分为3类，即红色索Mnascorub

8、ramin与Rubropunctamine＞橙色索Monascorubin与Rubropunctatin及黄色素Ankaflavin与Monascin,它们是属于Azaphilones类的真菌代谢物，构造极为类似。除了上述6种色素外,FI本学者认为还有其它若干种色素成分存在于红曲中。1993年我国学者郭东川等通过用有机溶剂萃取和两次胶柱层析，从红色红曲霉培养物中分离得到另外2种色素，以高压液相色谱测定确认为纯品。通过元索组分分析、核磁共振谱，快离了轰击质谱和高分辨质谱分析确定，该两种色素成分为C25H3Q5N和C23H27O5N,分子量分別为425和397o2.3红曲色素的稳定

9、性红Illi色索是混合色索，因此具中任何一种色索颜色变化都会对整体有影响。红Illi色素在应用中最大的缺点就是不够稳定，即耐光性差。红曲色索对FI光敏感性较差，易于退色。受光时间越氏，退色程度也越大。红曲色素的色调不象其它天然色素那样易随pH值的改变而发生显著变化。其80%乙醇提収液在pH1〜12范围内的最大吸收波长在480〜520nm之间,pHll时仍呈现红色。红曲色素的热稳定性很好，优于其它合成色素，即使天然色素中其耐热性也属优良红曲色素在70%乙醇溶液屮经13O°C15min,仅25%