红曲霉产红色素液相发酵条件的优化.pdf

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1、第33卷第4期东北电力大学学报V01．33．No．42013年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug．，2013文章编号：1005—2992(2013)04—0068—03红曲霉产红色素液相发酵条件的优化朴海燕，张益维，唐同同，刘印，张羽汐(东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)摘要：为获取更多红色素，进行了对液态发酵的最佳营养液组成和环境条件研究。最佳碳源和氮源确定为葡萄糖和谷氨酸钠，添加浓度分别是30g／L和1．5g／L时，最适宜产红曲色素。研究的三种微量元素中，Fe明显有利于提

2、高红色素产量，Mn也有提高色素产量的作用，但不如Fe添加效果好。最适宜培养基起始pH值为6．5，摇瓶旋转速度为700rpm。在最佳条件下，分批发酵时生物体产量为0．2OgDCW／g葡萄糖，红色素产量为32．50D500g／(DCW．h)。关键词：红曲霉；红色素；液相培养中图分类号：TQ939．97文献标识码：A天然红曲色素是目前世界上唯一利用微生物发酵所得的天然红色，在我国已有千年多的应用历史¨J。随着毒理学研究的深入发展，人们越来越追求绿色产品和天然产品，红曲色素作为一种天然色素其安全性高，急慢性毒性实验、致突变实验都证明其无毒，

3、也无致突变作用。由红曲色素取代人工合成色素的前景广阔，且红曲色素也是我国食品法规定允许使用的食品色素之一，现已广泛应用于各种食品着色过程中。天然红曲色素生产方法主要有固态法和液态法，其中液态法主要用于水溶性红曲色素的生产。我国常用发酵法生产效率低、产品品质难以控制，导致生产成本高，不利于工业化大生产J。本研究期望获得高产量红色素，为确定最佳发酵条件对一些关键因素进行了研究，如碳源、氮源、微量元素、pH值、摇瓶旋转速度等。1实验材料与方法1．1菌种红曲霉菌株Monascuspurpureus(ATCC16365)，保存培养基成分为：2

4、0g葡萄糖、3g麦芽膏、5g蛋白胨、3g酵母膏、1．5g琼脂、1000ml水j。1．2培养基种子培养采用了摇瓶培养，培养液成分为：30g大米粉、1．5gNaNO3、2．5gKH2PO、1．0gMgSO．7H20、1000ml水，121oC灭菌15min，接种前pH值调整到7．0。1．3培养方法1．3．1种子的培养方法将菌种接种到琼脂斜面培养基上，待孢子成熟后将孢子剥下，接入到250ml三角瓶(100ml培养液)中，30。【=振荡(150rpm)培养4d。培养后的孢子悬浮液用均质器处理打碎后，作为接种液使用(接种体积分数为5％)。1．

5、3．2发酵方法液态培养实验均使用了250ml三角瓶(100ml培养液)，振荡(150rpm)培养4d，通风量为1．0vvm，收稿日期：2013—01—14作者简介：朴海燕，(1976一)女，吉林省龙井市人，东北电力大学化学工程学院讲师，硕士，主要研究方向：环境微生物70东北电力大学学报第33卷产量，Mn也有促进作用，这实验结果可能是因为微量元素影响红曲色素合成酶系统。2．4pH值的影响最佳碳源和氮源确定之后还进行了最佳pH值确定实验，pH值为4．5时，有利于生物增长，pH值在5．5～8．5范围内均有较高色素产量，在pH值小于5．5或

6、大于8．5时，色素产量会明显降低。pH值在5．5—8．5范围内均有较高色素产量，但未经过调整的培养液pH值接近6．5，因此，最适合红色素的生成的pH值定为6．5。实验中还发现不同碳源和氮源组成时，发酵过程pH值也发生不同变化。2．5分批培养在其他研究报告的基础上，再结合本实验结果，确定培养基组成物质后进行了分批培养。液态培养实验采用的摇瓶旋转速度为700rpm，因为得到的菌丝可以形成介于浆状和小球状中间的混合物，有利于红色素的生成，而过强烈的搅拌则不利于生物生长，进而影响色素产量。在最佳培养条件下，将红曲霉液体培养时间延长到7d，每

7、天测定主要变化，发现4d后葡萄糖的消耗很大，同时生物增长的速度也变的缓慢，在1．5d时红色素开始大量形成，红色素的变化稍滞后于生物量的变化。4d后随着营养物质的消耗，生物量和红色素量开始减少，微生物应该开始进入衰退期，因此，在此条件下的最佳培养时间定为4d。最大生物产量和红色素产量分别为0．20gDCW／g葡萄糖和32．50D500g／(DCW．h)。3结论通过红曲色素液态发酵工艺条件的优化，确定了最佳碳源是葡萄糖，氮源是谷氨酸钠。在30g／L葡萄糖和1．5L谷氨酸钠浓度条件下，能够获得红色素的最大产量，色素促进效果最佳的是微量元素

8、Fe¨。最适合pH值定为6．5，分批培养时摇床定为700rpm。在分批发酵时，最佳工艺条件下得到的生物体产量为0．20gDCW／g葡萄糖，红色素产量为32．50D500g／(DCW．h)。在本研究中确定了成本较低廉、合理的培养条件来提