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)物在我國的研究應用具有悠久的歷史。紅曲色素是紅曲霉的次級代謝產(chǎn)物，是唯一通過微生物發(fā)酵而獲得的天然色素。通過文獻研究，本文分析了紅曲霉及紅曲色素的理化性質(zhì)和代謝過程，總結(jié)了國內(nèi)外提高紅曲色素方法和途徑、紅曲霉高密度培養(yǎng)的研究進展和提高胞外色價的途徑。
　　在文獻研究的基礎上，本文以本實驗室篩選保藏的一株紅曲霉為研究對象，以實現(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、提高胞外色價研究共三部分內(nèi)容。
　　第一部分：通過單因素實驗和正交實驗的方法，以紅曲霉發(fā)酵穩(wěn)定期發(fā)酵液的生物量和色價為指標，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)基基礎上，通過單因素實驗和正交實驗的方法，以紅曲霉發(fā)酵穩(wěn)定期發(fā)酵液的生物量和色價為指標，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)酵過程中的生物量達到30.56g/L，紅曲色素的色價達到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%，色價提高了10.05%。
　　通過發(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%，色價提高了21.31%。初步實現(xiàn)了紅曲霉的高密度培養(yǎng)，通過紅曲霉的高密度培養(yǎng)提高了紅曲色素色價。
　　進一步分析得到了紅曲霉的生物量與色價的關(guān)系：在一定范圍內(nèi)，隨著紅曲霉生物量的增加，色價也相應的增加；當超過一定范圍后，紅曲霉的生物量下降，色價也隨之下降。在優(yōu)化培養(yǎng)基實驗中，在優(yōu)化玉米淀粉濃度

5、、硝酸鈉濃度時體現(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)條件的基礎上，通過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進而提高總色價。
　　通過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進而提高總色價?；钚蕴康淖罴烟砑恿繛?‰?；钚蕴刻砑恿繛?‰時，胞外色價提高了15.5%、總色

6、價提高了4.0%；調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基穩(wěn)定期pH3.2時，胞外色價提高了4.7%、總色價提高了1.5%。
　　通過流加發(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進而提高總色價；葡萄糖的最佳添加量為10%。當葡萄糖的添加量為10%時，胞外色價提高了8%，總色價提高了2.2%；3%是大米粉的最佳添加量。當添加量在7%時，對紅曲霉的發(fā)酵是不利的。當添加大米淀粉3%時，胞外色價和總色價同時達到最大值，此時胞外