红曲色素光稳定性的研究

论文题目: 红曲色素光稳定性的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 发酵工程

作者: 连喜军

导师: 王昌禄

关键词: 红曲色素,红曲霉,发酵条件,光稳定性,质谱

文献来源: 天津科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文主要研究了红曲色素的分离与鉴定,红、橙、黄三类红曲色素的光褪色机理,红曲色素高产菌株及新型光稳定红曲色素生产菌株的选育,分离豆粉酶解液生物法定向合成新型光稳定红曲红色素—W-红色素,对W-红色素的结构进行了鉴定,分析了其光褪色及光稳定性提高的机理。同时,研究了采用物理化学法提高红曲色素光稳定性的方法,具体内容如下。 采用顺序萃取洗脱的方法,按照正己烷→乙酸乙酯→甲醇洗脱顺序,可将红曲色素粉中红色素与其它有机物和色素完全分离,初步分离出橙色素和黄色素,再用高效液相色谱法可将黄色素和橙色素进一步进行分离。未经分离粉状红曲色素紫外可见吸收波长为510nm和410nm,分离后红曲色素中红、橙、黄三类红曲色素的紫外可见吸收波长分别为491.5nm、460.5nm,491.5nm、372.0nm和369.0nm、281.5nm。 采用质谱、核磁图谱和红外图谱分析,鉴定了目前尚未报道过的两种红曲红色素,一种是粉状红曲色素中的L-红色素,其分子量为768.4,分子式为C41H55NO13,其最大可见吸收波长为491.5nm;另一种是生物法定向生产的光稳定性较强的红曲红色素—W-红色素,其分子量为364.2,分子式为C20H26N2O4,最大可见吸收波长为484nm。 对红曲色素中黄色素（红曲素）、橙色素（甲醇溶液）和红色素（去离子水溶液）进行紫外光照射,通过分析色素褪色后物质的结构,初步提出了红曲色素中红、橙、黄三类红曲色素的光褪色机理,即当红曲色素溶液受紫外光线照射后,首先发生Norrish Ⅰ型分解,色素分子的脂肪族侧链与苯环体断开,形成两个自由基,苯环上自由基引起羰基电子重新分布,形成双键和羟基,其它位置的双键因吸收光能发生分子重排,与此同时,含水溶液在紫外光照射下产生大量超氧阴离子、质子、羟自由基等,这些自由基与双键上激发态电子发生反应,使双键断开,苯环中共轭体系被打破,发色团结构发生变化,最后,含双键苯环侧链在羟基和质子作用下发生加成反应,红曲色素颜色消失。 用紫外光照射红曲色素中红、橙、黄三类色素的甲醇溶液发现,黄色素光稳定性最强,其次为红色素,橙色素对光最不稳定。由于红曲色素中红、橙、黄三类色素间光稳定性差别很大,因此,红曲色素光稳定性测定过程中首先应将红、橙、黄三类色素分开,再进行光稳定性测定,测定过程中光照光源选紫外光,色素液的起始吸光度选1.0,色素液厚度选4.5mm,照射距离选15cm,照射时间选1h。采用该条件测定L-红色素的光稳定性为35.7%,W-红色素的光稳定性为70.3%。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 红曲及红曲色素的应用与生产

1.2 红曲色素的生物合成

1.2.1 发色环的形成

1.2.2 脂溶性红曲玉红素(Monascorubrin)生物合成途径

1.2.3 水溶性红曲色素的合成途径

1.3 红曲色素的结构

1.4 颜色的产生

1.4.1 电子跃迁的方式

1.4.2 有色有机分子的分类

1.5 有机物的辐射光化学

1.5.1 太阳光的组成

1.5.2 太阳光与有机物的相互作用

1.5.3 水的辐射化学

1.5.4 自由基

1.6 国内外对红曲色素的发色原理及其光褪色研究现状

1.7 本论文研究的意义

1.8 本论文的研究内容

1.9 论文撰写说明

第二章 红曲色素的分离鉴定

2.1 引言

2.2 实验材料

2.2.1 粉状红曲色素

2.2.2 发酵液

2.2.3 树脂

2.2.4 主要仪器及试剂

2.3 实验方法

2.3.1 红曲色素色价的测定方法

2.3.2 萃取洗脱方法

2.3.3 树脂法分离

2.3.4 高效液相色谱仪分析条件

2.3.5 未知红色素结构鉴定

2.3.6 色素液紫外可见吸收扫描

2.4 结果与讨论

2.4.1 萃取洗脱分离

2.4.2 树脂法分离

2.4.3 高效液相色谱法分离红曲色素

2.4.4 粉状红曲色素中L-红色素结构鉴定

2.5 本章小结

第三章 红曲色素光褪色机理分析

3.1 引言

3.2 实验材料

3.2.1 红、橙、黄三类色素

3.2.2 主要仪器及试剂

3.3 实验方法

3.3.1 色素液照射实验

3.3.2 褪色后物质结构鉴定

3.4 结果与讨论

3.4.1 红曲素褪色后物质结构分析及褪色机理

3.4.2 L-红色素褪色后结构分析及褪色机理

3.4.3 橙色素褪色后物质结构分析及褪色机理

3.5 本章小节

第四章 红曲色素光稳定性测定方法

4.1 引言

4.2 实验材料

4.2.1 红、橙、黄三类色素

4.2.2 主要仪器及试剂

4.3 实验方法

4.3.1 色素液紫外可见吸收扫描

4.3.2 色素液浓度与吸光度相关性实验

4.3.3 色素液光稳定性测定

4.3.4 红曲色素光稳定性测定方法

4.4 结果与讨论

4.4.1 红、橙、黄三类红曲色素浓度与吸光度相关性

4.4.2 红、橙、黄三类红曲色素光稳定性

4.4.3 红、橙、黄三类色素不同比例对红曲色素光稳定性的影响

4.4.4 红曲色素光稳定性测定方法

4.5 本章小节

第五章 高产和光稳定红曲红色素生产菌株的选育

5.1 引言

5.2 实验材料

5.2.1 菌种

5.2.2培养基

5.2.3 仪器与试剂

5.3 实验方法

5.3.1 分离方法

5.3.2 紫外诱变筛选培养基制作

5.3.3 接种培养

5.3.4 离子注入法选育红曲色素高产菌株

5.3.5紫外诱变法选育耐高浓度物质-3 红曲霉菌株

5.3.6 红曲红色素色价的测定方法

5.4 结果与讨论

5.4.1 离子注入法选育红曲色素高产菌株

5.4.2 耐高浓度碱性氨基酸红曲霉菌株紫外线诱变选育

5.5 本章小节

第六章 生物修饰法提高红曲红色素光稳定性和色价

6.1 引言

6.2 实验材料

6.2.1 菌种

6.2.2 药品原料及试剂

6.2.3 实验仪器

6.3 实验方法

6.3.1 分离方法

6.3.2 培养基

6.3.3 接种及培养

6.3.4 测定方法

6.3.5 发酵实验

6.3.6 豆粉酶解液中碱性氨基酸浓度对红曲霉发酵米粉的影响

6.3.7 色素液照射实验

6.3.8 发酵液光照培养方法

6.4 结果与讨论

6.4.1 氨基酸对红曲霉代谢及生成红曲色素稳定性的影响

6.4.2 豆粉酶解液分离

6.4.3 生物修饰法定向生产光稳定红曲红色素

6.4.4 豆粉酶解液中分离出碱性氨基酸浓度对红曲霉发酵米粉的影响

6.4.5 W-红色素结构鉴定

6.4.6 W-红色素褪色机理分析

6.4.7 光照培养对红曲霉代谢产物的影响

6.4.8 光照培养对红曲霉发酵米粉色价、产量和光稳定性的影响

6.5 本章小节

第七章 物理化学法提高红曲色素光稳定性

7.1 引言

7.2 实验材料

7.2.1 橙色素、L-红色素

7.2.2 药品、试剂及仪器

7.3 实验方法

7.3.1 化学修饰法提高红曲色素光稳定性

7.3.2 物理法提高红曲色素的光稳定性

7.3.3 载体与L-红色素混合

7.4 结果与讨论

7.4.1 不同氨基酸与橙色素反应生成红色素光稳定性

7.4.2 橙色素与谷氨酸、赖氨酸二者反应最适比例及反应条件

7.4.3 V_c对分离前后L-红色素的光护色作用

7.4.4 各类抗氧化剂对L-红色素的护色效果

7.4.5 载体对L-红色素光稳定性的影响

7.5 本章小节

第八章 全文总结与展望

8.1 全文总结

8.2 论文主要创新点

8.3 展望

致谢

攻读博士学位期间发表论文情况

发布时间: 2007-01-10

参考文献

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