产蓝色素链霉菌发酵条件及其色素性质的研究

论文摘要

蓝色素作为三大基本色素之一,在人们的日常生活中不可或缺。因此若能找到高产且产品安全性有保障的微生物来生产蓝色素,将具有广阔的应用前景。本文主要研究了天蓝色链霉菌M145及其所产蓝色素的相关性质,通过优化发酵条件及发酵培养基成分来提高蓝色素的产量,同时还采用共培养的方式选择合适的辅助菌以提高蓝色素产量。由链霉菌M145产生的蓝色素易溶于甲醇、乙醇、丙酮等极性较大的有机溶剂,不溶于乙醚、乙酸乙酯等极性较小的有机溶剂；不同pH条件下蓝色素水溶液呈现不同的颜色,酸性条件下呈红色,中性时呈紫色,碱性时呈蓝色,碱性条件下色素稳定性最好,酸性条件下稳定性最差；碱性条件下该色素对温度、日光及紫外光以及常见的一些食品、化妆品添加剂的稳定性较好；部分金属离子如K+、Ca2+、Mg2+和Zn2+对色素水溶液具有增色效应,而Fe2+、Al3+和Cu2+则会使色素的稳定性降低；氧化剂对蓝色素的稳定性影响较为明显,而还原剂对蓝色素的影响并不显著。通过正交试验对链霉菌的发酵培养基成分进行优化,最终将培养基成分及其配比定为（g/L）：可溶性淀粉20,酵母粉5,KH2PO40.75。合适的发酵条件为：培养基初始pH7.5,接种量10%（v/v）,30℃、200r/min下在装有50mL液体培养基的250mL三角瓶中发酵10d,其胞外色素产量为70.90U/mL,胞内色素产量为354.47U/g,比优化之前提高了约一倍。以酵母菌、乳酸菌及枯草芽孢杆菌分别为辅助菌与天蓝色链霉菌共培养,发现枯草芽孢杆菌可以促进蓝色素的形成,且枯草芽孢杆菌AS1.398（能产生中性蛋白酶）或WB600（不产中性蛋白酶）均能使蓝色素产量提高约30%-40%；进一步研究起促进作用物质的相关性质,发现该物质存在于菌体细胞内,并且属于耐热性物质。在固体培养基上,枯草芽孢杆菌AS1.398或WB600能使蓝色素的形成时间提前,但共培养对链霉菌的总发酵时间没有明显影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 天然色素概况与分类
• 1.1.1 天然蓝色素概况
• 1.1.2 国内外蓝色素研究现状
• 1.1.3 蓝色素形成机制
• 1.1.4 蓝色素性质
• 1.2 提高蓝色素色价的途径
• 1.2.1 发酵条件的控制
• 1.2.2 菌种突变
• 1.2.3 链霉菌与其它微生物共培养
• 1.3 天然蓝色素的应用
• 1.4 天然色素存在的问题与解决方法
• 1.5 本论文的立题依据及研究内容
• 1.5.1 本论文的立题依据
• 1.5.2 本论文的主要研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验菌种
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 实验设备、试剂及药品
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 菌落形态特征观察
• 2.2.2 链霉菌的发酵培养及蓝色素检测方法
• 2.2.3 链霉菌胞内色素提取条件的研究
• 2.2.4 蓝色素性质的研究
• 2.2.5 摇瓶发酵条件的研究
• 2.2.6 发酵罐扩大培养
• 2.2.7 共培养对天蓝色链霉菌所产色素的影响
• 3 结果与讨论
• 3.1 天蓝色链霉菌的菌落及形态学特征
• 3.2 链霉菌胞内色素的提取
• 3.2.1 醇浓度对蓝色素提取效果的影响
• 3.2.2 水浴温度对胞内色素提取效果的影响
• 3.2.3 水浴时间对胞内色素提取效果的影响
• 3.2.4 提取次数对胞内色素提取效果的影响
• 3.3 蓝色素的性质
• 3.3.1 蓝色素的外观及光谱特征
• 3.3.2 蓝色素的色泽变化
• 3.3.3 蓝色素的溶解性
• 3.3.4 不同因素对蓝色素稳定性的影响
• 3.4 摇瓶发酵条件的优化
• 3.4.1 摇瓶发酵过程中菌体生物量的变化及蓝色素的形成情况
• 3.4.2 发酵培养基成分的优化
• 3.4.3 摇瓶中发酵参数的优化
• 3.4.4 发酵罐扩大培养
• 3.5 共培养对天蓝色链霉菌所产色素的影响
• 3.5.1 不同辅助菌对链霉菌所产蓝色素的影响
• 3.5.2 固体培养基上枯草芽孢杆菌对链霉菌所产蓝色素的影响
• 3.5.3 枯草芽孢杆菌添加量对链霉菌所产蓝色素的影响
• 3.5.4 枯草芽孢杆菌添加时间对链霉菌所产蓝色素的影响
• 3.5.5 枯草芽孢杆菌菌体及其发酵液对链霉菌所产蓝色素的影响
• 3.5.6 共培养对链霉菌发酵时间的影响
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢