一种红曲菌液态发酵生产橙色素的方法

摘要

红曲菌液态发酵生产橙色素的方法，属于生物工程和色素制备技术领域。本发明以一株高产色素红曲霉菌9903为出发菌株，生产以橙色素为主的红曲色素，并提高橙色素含量及色调(OD_465nm/OD_510nm)，确定了最佳发酵培养基配方，在15l的自动发酵罐中，以玉米淀粉和无机氮源硫酸铵为碳、氮源的发酵液色价达到121.7U/ml，色调值达到1.13；发酵动力学的初步研究表明，橙色素的生产与菌体生长有一定的偶联关系；提供了几种橙色素的精制方法：由发酵液直接进行喷雾干燥得到粉末状的橙色素产品，是显橙色调的多种色素的混合物，其橙色素色价达1030.75U/g，色调值达1.99；经有机溶剂萃取后进行喷雾干燥，色价达2000U/g以上，色调值达2.45；或经过板层析或柱层析精制后得到纯的橙色素针状结晶。

主权项

1.一种红曲菌液态发酵生产以橙色素为主的红曲色素，并提高橙色素含量及色调OD465nm/OD510nm的方法，其特征是采用红曲橙色素的液态深层发酵及喷雾干燥方法，(1)菌种：以红曲霉菌(Monascusspp.)9903为出发菌种，(2)培养基斜面培养基：土豆培养基，基础发酵培养基：KH2PO4，1～5g/L；K2HPO4，1～5g/L；MgSO4·7H2O，0.2～0.8g/L；CaCl2，0.05～0.2g/L；FeSO4·7H2O，0.005～0.02g/L；ZnSO4·7H2O，0.005～0.02g/L；MnSO4·H2O，0.015～0.06g/L，NaNO3，1～4g/L，pH3.0～6.0，(3)摇瓶发酵条件：培养基：基础发酵培养基中加入玉米淀粉40～80g/L作为碳源，硫酸铵2～6g/L作为氮源，初始pH3.0～6.0，装液量100mL/500mL三角瓶，培养基经过糊化后进行接种，接种量孢子悬浮液4mL，30℃往复式摇床，行程10cm，振荡培养，发酵时间3.5～5.5天，(4)15L发酵罐发酵：通风量20～40L/min，培养温度28～32℃，转速200～400r/min，接种量5％，培养90～120小时，培养基同摇瓶发酵所用培养基，并在使用前进行糊化，发酵罐的有效装液量为10L，底液量为7L，在发酵过程中再流加糊化的培养基，发酵18小时开始流加操作，流加速度为0.03L/h，(5)喷雾干燥：发酵液进行高压均质，压力为3kgf/cm2，或胶体磨将菌体破碎后，加入助干燥剂糊精，加入糊精的量为：糊精：发酵液以Kg/L计为0.02～0.06，进风温度170～200℃，出口温度70～100℃，喷头压力1～4kgf/cm2，流速1.5～3L/h，喷雾干燥得到粉末状橙色素产品(I)，或(6)将步骤(4)所得发酵液进行精制：发酵液经超声波破碎或高压均质后将细胞破碎，释放出胞内的色素，5000r/min，20min高速离心得菌丝体，用甲醇或乙醇进行萃取，萃取3次至溶液无明显橙色，过滤后合并滤液，加入助干燥剂糊精，加入糊精的量为：糊精∶发酵液以Kg/L计为0.02～0.06，进行喷雾干燥，喷雾干燥条件同步骤(5)，得色调高一些的粉末状橙色素产品(II)，或萃取后的合并滤液继续进行板层析分离，选用G-60型硅胶作为板层析介质：真空浓缩至橙色素色价为3000～4500U/mL，浓缩液用于第一次板层析，展开剂为甲苯∶乙酸乙酯∶甲酸＝7∶3∶1，刮下显橙色的谱带Rf＝0.7941，再用甲醇或乙醇浸提3次，5000r/min、20min高速离心，上清液旋转浓缩至橙色素色价3000～4500U/mL，浓缩液用于第二次板层析，展开剂为甲苯∶乙酸乙酯∶甲酸＝8∶2∶1，刮下显橙色谱带Rf＝0.7458，甲醇或乙醇浸提3次，5000r/min、20min高速离心，上清液浓缩得橙色素针状结晶(III)，或萃取后的合并滤液继续进行柱层析分离，选用青岛产硅胶作为柱层析介质：柱子型号为28mm×500mm，最大上样量为色价在3000～4500U/mL的橙色素浓缩液4～8mL，流动相为甲苯∶乙酸乙酯∶甲酸＝7∶3∶1，流速控制在0.5～1.5mL/min之间，收集显橙色的流出液，流出液旋转浓缩至橙色素色价3000～4500U/mL，浓缩液用于板层析，展开剂为甲苯∶乙酸乙酯∶甲酸＝8∶2∶1，刮下显橙色谱带Rf＝0.7458，甲醇或乙醇浸提3次，5000r/min、20min高速离心，上清液浓缩得橙色素针状结晶(III)。