红曲色素液态发酵工艺研究

摘要

红曲霉是目前世界上唯一一种被应用于生产食用色素的微生物，早在我国古代已被广泛应用于食品的染色方面，近年来，食品安全问题突出的现象引起了人们对天然色素的极大关注，天然色素逐步取代人工合成色素在食品行业中应用，也必然是食品行业发展的趋势。尽管红曲在在我国悠久的应用历史，但是目前在红曲色素工业化生产方面以世界先进技术相比，无论是在色素的产量上还是生产成本上都具有明显的差距，提高红曲色素产量优化发酵工艺已是摆在我国红曲色素发酵领域的现实问题。本文以实验室保藏的一株红曲霉为研究对象，研究了红曲霉发酵的最适发酵条件，优化了发酵培养基的营养组分，并通过水解玉米粉进行发酵培养基的优化，最后流加补料方法对红曲色素发酵的工艺进行了初步优化。红曲色素的产量较优化之前有了明显提高。具体研究结果如下：
　　第一部分，红曲霉色素液态发酵培养条件的优化，通过单因素实验研究了接种量、摇床转速、培养温度和初始pH对红曲色素色价的影响，确定了单因素实验的最佳条件。在此基础上，采用正交试验对培养条件进行了优化。单因素实验结果表明：接种量10％、摇床转速160rpm、初始 pH3.5、温度30℃为最佳培养条件；进一步做正交试验分析得到的最适培养条件为：摇床转速180rpm，接种量10％，温度32℃，pH3.5。
　　第二部分，确定了发酵培养基组分的最适成分及最佳配比。从常见的碳源、氮源、微量元素中确定了玉米粉、氯化铵、氯化钙分别为最佳成分，并通过单因素实验确定了其最佳添加量，考察了磷酸二氢钾最适添加量，以单因素实验得到的最佳条件进一步做正交试验分析得到的培养基最适配方为:玉米粉70g/L，氯化铵10g/L，磷酸二氢钾5g/L，氯化钙0.1g/L。
　　第三部分，确定了α淀粉酶水解玉米粉的最佳时间，以发酵培养基中玉米粉为底物，用α淀粉酶水解，将不同水解时间的玉米粉用于红曲色素的发酵，通过对发酵液中红曲色素的色价的测定，确定了用α淀粉酶水解玉米粉30min发酵所得的红曲色素色价最高为117.1U/mL，对水解30min条件下红曲色素发酵进行了专门研究。确定在流加补料发酵中用葡萄糖和氯化铵控制发酵液中总糖及总氮的含量。
　　第四部分，确定了红曲色素液态发酵流加补料的最佳方案，研究了在恒定pH、恒定总糖、恒定总糖及总氮条件下红曲色素的色价，发现在维持pH恒定在4左右时下，微生物的生物量较高，但是色素色价很低，当维持总糖含量稳定在32g/L条件下时，可能由于氮源含量不足造成色素色价较低，当维持总糖含量在32g/L左右，总氮含量在7g/L左右时，发酵液中色素色价最高达140.7U/mL。通过稳定性试验确定采用此种发酵方式可以使红曲色发酵液中色素色价稳定在140U/mL左右。证明了此发酵方法生产红曲色素稳定性较高，可以作为实验室条件下的最佳工艺。

目录

声明

1 绪论

1.1 红曲代谢产物

1.2红曲色素

1.3红曲色素的稳定性及提取

1.4 本课题的研究目的及创新点

2 红曲色素液态发酵培养条件的优化

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 实验结果

2.4 小结

3 红曲色素液态发酵培养基组分的优化

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 实验结果

3.4 小结

4 不同水解度玉米粉对红曲色素发酵的影响

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 实验结果

4.4 小结

5 红曲色素的流加补料发酵

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.3 实验结果

5.4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间学术论文及科研情况

致谢