紅曲霉高密度培養(yǎng)及紅曲色素發(fā)酵工藝研究.pdf

1、紅曲霉是一類腐生絲狀真菌，在自然界廣泛存在。紅曲霉及代謝產(chǎn)物在我國(guó)的研究應(yīng)用具有悠久的歷史。紅曲色素是紅曲霉的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是唯一通過(guò)微生物發(fā)酵而獲得的天然色素。通過(guò)文獻(xiàn)研究，本文分析了紅曲霉及紅曲色素的理化性質(zhì)和代謝過(guò)程，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外提高紅曲色素方法和途徑、紅曲霉高密度培養(yǎng)的研究進(jìn)展和提高胞外色價(jià)的途徑。
　　在文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，本文以本實(shí)驗(yàn)室篩選保藏的一株紅曲霉為研究對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)紅曲霉高密度培養(yǎng)和紅曲色素高產(chǎn)，開展了發(fā)酵培養(yǎng)基

2、優(yōu)化研究、培養(yǎng)條件優(yōu)化研究、提高胞外色價(jià)研究共三部分內(nèi)容。
　　第一部分：通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)的方法，以紅曲霉發(fā)酵穩(wěn)定期發(fā)酵液的生物量和色價(jià)為指標(biāo)，得到了紅曲霉高密度培養(yǎng)的優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基。優(yōu)化的發(fā)酵培養(yǎng)基為：玉米淀粉濃度50g/L，NaNO3濃度7g/L，KH2PO4濃度8.5g/L，CaCl2濃度0.045g/L。用此培養(yǎng)基發(fā)酵，發(fā)酵液中紅曲霉生物量為24.7g/L，紅曲色素的色價(jià)為110U/mL，與初始發(fā)酵培養(yǎng)基的培養(yǎng)結(jié)果

3、相比，生物量提高了26.41％，色價(jià)提高了14.58%。
　　第二部分：在獲得優(yōu)化的發(fā)酵培養(yǎng)基基礎(chǔ)上，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)的方法，以紅曲霉發(fā)酵穩(wěn)定期發(fā)酵液的生物量和色價(jià)為指標(biāo)，得到了紅曲霉高密度培養(yǎng)的優(yōu)化培養(yǎng)條件。優(yōu)化的培養(yǎng)條件為：250mL的三角瓶裝液量為60mL，接種量為10.5%，初始pH為4.5，溫度為30.5℃。此條件下紅曲霉發(fā)酵過(guò)程中的生物量達(dá)到30.56g/L，紅曲色素的色價(jià)達(dá)到115U/mL。與初始發(fā)酵培養(yǎng)條件

4、的發(fā)酵結(jié)果相比，生物量提高了26.28%，色價(jià)提高了10.05%。
　　通過(guò)發(fā)酵培養(yǎng)基成分和發(fā)酵條件的優(yōu)化，生物量提高了63.07%，色價(jià)提高了21.31%。初步實(shí)現(xiàn)了紅曲霉的高密度培養(yǎng)，通過(guò)紅曲霉的高密度培養(yǎng)提高了紅曲色素色價(jià)。
　　進(jìn)一步分析得到了紅曲霉的生物量與色價(jià)的關(guān)系：在一定范圍內(nèi)，隨著紅曲霉生物量的增加，色價(jià)也相應(yīng)的增加；當(dāng)超過(guò)一定范圍后，紅曲霉的生物量下降，色價(jià)也隨之下降。在優(yōu)化培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn)中，在優(yōu)化玉米淀粉濃度

5、、硝酸鈉濃度時(shí)體現(xiàn)出較好的正相關(guān)線性關(guān)系。在優(yōu)化培養(yǎng)條件時(shí)體現(xiàn)出較好的正相關(guān)線性關(guān)系的是：接種量、初始 pH、溫度。
　　第三部分：在優(yōu)化的培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件的基礎(chǔ)上，通過(guò)分離胞外色素的方式和流加發(fā)酵添加碳源這兩種方式提高胞外色價(jià)進(jìn)而提高總色價(jià)。
　　通過(guò)分離胞外色素的方式：添加活性炭和調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH3左右；可以增加胞外色素的色價(jià)進(jìn)而提高總色價(jià)?；钚蕴康淖罴烟砑恿繛?‰?；钚蕴刻砑恿繛?‰時(shí)，胞外色價(jià)提高了15.5%、總色

6、價(jià)提高了4.0%；調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基穩(wěn)定期pH3.2時(shí)，胞外色價(jià)提高了4.7%、總色價(jià)提高了1.5%。
　　通過(guò)流加發(fā)酵的方式，在發(fā)酵培養(yǎng)穩(wěn)定期流加碳源：葡萄糖和大米淀粉，可以增加胞外色素的色價(jià)進(jìn)而提高總色價(jià)；葡萄糖的最佳添加量為10%。當(dāng)葡萄糖的添加量為10%時(shí)，胞外色價(jià)提高了8%，總色價(jià)提高了2.2%；3%是大米粉的最佳添加量。當(dāng)添加量在7%時(shí)，對(duì)紅曲霉的發(fā)酵是不利的。當(dāng)添加大米淀粉3%時(shí)，胞外色價(jià)和總色價(jià)同時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)胞外