南極紅色素的分離、分析及其原料菌株紫外誘變研究.pdf

1、在食品行業(yè)中，色素是一種重要的食品添加劑。食用色素包括化學(xué)合成色素和天然色素兩大類。合成色素具有致癌、致畸等毒性，在一定程度上限制了其開發(fā)和應(yīng)用，因此安全性較高的天然色素漸漸進(jìn)入人們的視野。天然色素按來源可分為植物色素、動物色素、微生物色素等。其中動、植物色素品質(zhì)差異大，產(chǎn)量小，成本高，且一般穩(wěn)定性較差，使其應(yīng)用發(fā)展受到制約。而微生物色素作為一種新興行業(yè)，越來越受研究人員的關(guān)注。尤其是某些真菌在代謝過程中會產(chǎn)生色素（如紅曲霉），而且真菌

2、生長快、易培養(yǎng)、可進(jìn)行簡單地大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，因此真菌色素逐漸成為獲取天然色素的一種重要途徑。本實驗室在對南極微生物的篩選過程中，從南極樣品中篩選到一株能大量分泌紫紅色素的真菌Geomyces sp. WNF-15A。Geomyces sp. WNF-15A屬于嗜冷的地絲霉屬（Geomyces）真菌，也是一株紫紅色色素高產(chǎn)真菌菌株。在前期實驗研究中發(fā)現(xiàn)，其發(fā)酵液經(jīng)預(yù)處理可得到色價達(dá)到144.05的色素固體粉末。1L發(fā)酵液可以獲得1.71

3、g色素干粉[3]。Geomyces sp. WNF-15A產(chǎn)色素能力在同類微生物中具有明顯的優(yōu)勢。另外，其與已廣泛使用的天然色素——紅曲紅色素具有類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性與之相近。在食品添加劑行業(yè)具有很大的發(fā)展應(yīng)用潛力。
　　為實現(xiàn)南極紅色素工業(yè)化生產(chǎn)，本課題對南極紅色素開展了較為深入的研究。采用柱層析和HPLC制備技術(shù)對南極紅色素進(jìn)行分離純化，結(jié)合UV、IR、MS、HR-ESIMS、1H-NMR、13C-NMR、2DNMR（含

4、HSQC和HMBC）等技術(shù)對分離得到的主要單體化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析。鑒于其母核結(jié)構(gòu)與紅曲紅色素相同，因此選擇紅曲紅色素做對照，對其穩(wěn)定性、毒性等進(jìn)行研究。此外為克服其低溫發(fā)酵的缺點，對Geomyces sp. WNF-15A菌種進(jìn)行紫外誘變，并通過相應(yīng)面法進(jìn)行培養(yǎng)條件優(yōu)化，以得到耐高溫、色素高產(chǎn)菌株。希望將南極紅色素開發(fā)成為一種能夠滿足食品、藥品、化妝品等適應(yīng)多行業(yè)用途的色素。
　　研究發(fā)現(xiàn)南極紅色素極性大，分離純化難度大。經(jīng)反復(fù)制

5、備分離成功得到紅色素呈色單體化合物，經(jīng)鑒定確定其化學(xué)分子式為C23H23NO5，母核結(jié)構(gòu)與紅曲紅色素母核結(jié)構(gòu)相同。以紅曲紅色素為對照對其穩(wěn)定性進(jìn)行研究，結(jié)果表明南極紅色素對紫外光穩(wěn)定；對絕大多數(shù)金屬離子和食品添加劑穩(wěn)定；在pH=6-10范圍內(nèi)穩(wěn)定性好。經(jīng)HPLC初步分析，南極紅色素中不含毒性成分桔青霉素，安全性優(yōu)于紅曲紅色素。毒理學(xué)研究結(jié)果顯示，南極紅色素實際無毒。紫外誘變研究結(jié)果成功誘變得到了耐高溫色素高產(chǎn)菌株 YB-012，并通過響