高色素低桔霉素红曲的发酵工艺研究

论文摘要

随着人们对合成食品添加剂毒副作用的认识,天然色素的开发与应用成为色素市场的主力军。红曲色素因生产周期短、产量稳定等优势成就了它在天然色素市场上的特殊地位。但目前红曲色素并没有得到欧美等发达国家的认可,主要原因是红曲色素中含有真菌毒素--桔霉素,给红曲色素食用安全性带来很大威胁。因此系统研究红曲色素、桔霉素代谢及其生成影响因素,开发出高色价低桔霉素含量的红曲产品具有重要的理论与现实意义。本论文从菌株筛选、营养源、培养条件三个方面较全面深入的研究红曲霉液态发酵工艺。对实验室收集、保存的38株红曲霉菌株进行固态发酵培养,对红曲米色价和桔霉素含量进行测定。从中筛选出了色价高于3000U/g,桔霉素含量低于8mg/kg高产色素低产桔霉素的菌株Lx；色价高于3500U/g,桔霉素含量高于75mg/kg的高产色素高产桔霉素的菌株H。探讨发酵工艺对两菌株产色素、桔霉素影响规律是否存在一致性或者关联性。通过单因素试验,研究营养源对红曲霉H、Lx液态发酵产色素和桔霉素的影响。结果表明：大米粉、硫酸铵、Mn2+、Zn2+、生物素、EDTA、辛酸有利于红曲霉H液态发酵时高产色素低产桔霉素；麦芽糖、蛋白胨、Mn2+、Zn2+、生物素、EDTA、辛酸有利于红曲霉Lx液态发酵时高产色素低产桔霉素。分析发现金属盐和添加物（生物素、EDTA、辛酸）对两菌株液态发酵时产色素和桔霉素影响规律主要表现为趋势一致性和含量差异性,碳氮源则无明显影响规律。这些研究结果为红曲霉基础研究中关于产物生成影响规律提供一定依据。通过单因素试验,研究培养条件对红曲霉H、Lx液态发酵产色素和桔霉素的影响。结果表明：菌株Lx在发酵液pH为4,发酵时间4d,转速是160r/min时较有利于高产色素低产桔霉素；菌株H较好的发酵培养条件是pH为3,发酵时间为4d,转速为140r/min。所选择的培养条件对两菌株液态发酵产色素和桔霉素影响规律主要表现为趋势一致性和含量差异性。这些研究结果为红曲霉基础研究中关于产物生成影响规律提供一定的依据。选取产色素能力较高、产桔霉素能力低的红曲霉Lx,优化高色素低桔霉素红曲的发酵工艺。通过正交试验,研究发酵过程中金属盐、微量添加物、转速对红曲霉Lx液态发酵时产色素和桔霉素的影响。结果表明,红曲霉Lx液态发酵最佳控制条件为：金属盐混合液（主要成分Zn）添加浓度为0.015%,添加物混合液（主要成分是生物素）添加浓度为0.07%,转速为140r/min。通过验证试验得到发酵液色价达到154U/mL,桔霉素含量低于1.5mg/L,是较为理想的高产色素低产桔霉素的红曲液态发酵工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1 红曲霉概述
• 1.1 红曲简史及应用
• 1.2 红曲霉的分类
• 1.3 红曲霉生理活性物质
• 1.3.1 Monascolins类物质
• 1.3.2 酶类
• 1.3.3 麦角固醇
• 2 红曲色素概述
• 2.1 红曲色素种类及理化性质
• 2.1.1 红曲色素种类
• 2.1.2 曲色素理化性质
• 2.2 曲色素应用
• 2.3 红曲色素生产状况
• 3 红曲产品中桔霉素的问题及解决途径
• 3.1 桔霉素的概述
• 3.1.1 桔霉素的发现
• 3.1.2 桔霉素的理化性质
• 3.1.3 桔霉素的毒理性
• 3.1.4 桔霉素生物合成途径
• 3.1.5 桔霉素的检测方法
• 3.1.6 桔霉素的相关标准
• 3.2 控制红曲霉产桔霉素的对策
• 3.2.1 传统筛选和诱变选育出低产或者不产桔霉素的菌株
• 3.2.2 通过发酵工艺条件抑制桔霉素的生物合成
• 3.2.3 在分子水平控制桔霉素的生物合成
• 4 课题研究意义和目标
• 4.1 课题研究意义
• 4.2 课题研究目标
• 4.3 技术路线图
• 第二章 红曲霉菌株的筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与设备
• 1.1.1 试验材料
• 1.1.2 主要仪器设备
• 1.2 试验内容与方法
• 1.2.1 培养基制备
• 1.2.2 红曲霉固态发酵培养方法
• 1.2.3 色价及桔霉素含量的测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 桔霉素标准曲线的绘制
• 2.2 固态发酵红曲米色价的测定
• 2.3 高产色素红曲菌株桔霉素含量进行测定
• 3 本章小结
• 第三章 营养源对红曲霉H、Lx产色素及桔霉素的影响研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与设备
• 1.1.1 试验材料
• 1.1.2 主要仪器设备
• 1.2 试验内容与方法
• 1.2.1 培养基制备
• 1.2.2 试验方法
• 1.2.3 色价及桔霉素含量测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 碳源对红曲霉H、Lx产色素和桔霉素的影响研究
• 2.2 氮源对红曲霉H、Lx产色素和桔霉素的影响研究
• 2.3 金属盐对红曲霉H、Lx产色素及桔霉素的影响研究
• 2.4 添加物对红曲霉H、Lx产色素及桔霉素的影响研究
• 3 本章小结
• 第四章 培养条件对红曲霉H、Lx产色素及桔霉素的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与设备
• 1.1.1 试验材料
• 1.1.2 主要仪器设备
• 1.2 试验内容与方法
• 1.2.1 培养基制备
• 1.2.2 试验方法
• 1.2.3 色价及桔霉素含量测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 发酵液pH对试验菌株产色素及桔霉素的影响研究
• 2.2 发酵时间对试验菌株产色素及桔霉素的影响研究
• 2.3 转速对试验菌株产色素及桔霉素的影响研究
• 3 本章小结
• 第五章 高产色素低产桔霉素红曲霉液态发酵工艺的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与设备
• 1.1.1 试验材料
• 1.1.2 主要仪器设备
• 1.2 试验内容与方法
• 1.2.1 培养基制备
• 1.2.2 试验方法
• 1.2.3 色价及桔霉素含量测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 发酵工艺条件三因素三水平正交试验
• 3 本章小结
• 第六章 主要结论
• 参考文献
• 致谢