CN105969673A - 一种提高紫红曲霉中红色素和黄色素产量的发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高紫红曲霉中红色素和黄色素产量的发酵方法。利用紫红曲霉Y16‑CtnR在无氨基氮源发酵培养基中发酵生产红色素和黄色素。无氨基氮源发酵培养基组分为：葡萄糖20g/L，无氨基氮源5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，K2HPO4·3H2O 5g/L，CaCl20.1g/L，MnSO4·H2O 0.03g/L，FeSO4·7H2O 0.01g/L，ZnSO4·7H2O 0.01g/L；最佳发酵条件为：33℃、200rpm培养至第6天，色素产量达到峰值。通过在无氨基氮源发酵培养基中额外添加适量的组氨酸或酪氨酸，显著提高红色素或黄色素的合成量。添加7g/L组氨酸，对红色素合成的增强作用最显著，红色素产量是未添加组氨酸对照组的1.35倍；添加7g/L酪氨酸，对黄色素合成的增强作用最显著，黄色素产量是未添加酪氨酸对照组的1.29倍。该发明能够为单一红色素和黄色素产品的制备提供技术指导。

Description

一种提高紫红曲霉中红色素和黄色素产量的发酵方法
技术领域
本发明涉及一种提高紫红曲霉中红色素和黄色素产量的发酵方法，属于食用天然色素生物制造领域，新的发酵方法能显著提高红曲红色素和红曲黄色素的产量，可用于多种食品、化妆品和医药制品的制造，广泛应用于食品、医药、日化等行业。
背景技术
红曲色素是由我国重要的传统药食两用微生物红曲霉菌(Monascus spp.)产生的天然色素，其使用具有悠久的历史。作为食品添加剂，红曲色素广泛应用于食品加工和化妆品制造等领域；因其还具有广泛的生物活性例如抗氧化、抗突变、抑菌以及降低胆固醇改善血脂等，它在益生保健产品开发和医疗领域的应用也愈加受到重视。
红曲色素是一种混合色素，主要由红色素、黄色素和橙色素组成。关于红曲色素的生物合成，一般认为可能的过程是：聚酮合成酶首先催化乙酰CoA和丙二酰CoA生成己酮生色团，己酮生色团再与脂肪酸合成途径产生的中链脂肪酸通过转酯化反应生成橙色素，橙色素再分别通过加氨反应和还原作用形成红色素和黄色素。研究表明，氨基酸是红曲色素合成过程中的重要影响因素，不同的氨基酸种类和含量能显著影响红曲色素的组成和产量。因此，筛选出对于不同种类红曲色素的合成具有显著促进作用的氨基酸种类及其添加量，有利于提高红曲色素的产量和单色色素的分离纯化与产品制备，提升产品附加值。
本课题组研究了20种常见氨基酸分别对紫红曲霉Y16-CtnR中红曲色素合成的影响，筛选出2种分别对Y16-CtnR菌株中红色素和黄色素的合成具有显著促进作用的关键氨基酸，并进一步研究了上述2种氨基酸在不同浓度添加量下对红曲色素合成的影响效应。
本申请专利将适量的特定种类的游离氨基酸分别添加至使用无氨基氮源的发酵培养基中，利用紫红曲霉Y16-CtnR进行发酵用于生产红曲色素，能够分别提高红色素和黄色素的产量。该发明能够为单一的红曲红色素和红曲黄色素产品的制备提供技术指导。
发明内容
本发明涉及一种提高紫红曲霉中红色素和黄色素产量的发酵方法。利用保藏号为CGMCC No.9005的紫红曲霉Y16-CtnR在含有无氨基氮源的发酵培养基中进行发酵，生产红曲红色素和红曲黄色素。所使用的含有无氨基氮源的发酵培养基的成分为：葡萄糖20g/L，无氨基氮源5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，K2HPO4·3H2O 5g/L，CaCl2 0.1g/L，MnSO4·H2O 0.03g/L，FeSO4·7H2O 0.01g/L，ZnSO4·7H2O 0.01g/L。发酵条件是33℃、200rpm，培养0-14天，在培养至第6天时红色素和黄色素产量达到最高(参见附图1、2)。
通过在含有无氨基氮源的发酵培养基中额外添加适量的组氨酸或酪氨酸，显著提高红色素或黄色素的合成量。添加7g/L组氨酸，对红色素合成的增强作用最显著，红色素产量是未添加组氨酸的发酵对照组的1.35倍；添加7g/L酪氨酸，对黄色素合成的增强作用最显著，黄色素产量是未添加酪氨酸的发酵对照组的1.29倍(参见附图1、2)。
生物材料保藏相关情况的说明
生物材料保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心
保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号
保藏日期：2014年03月28日
保藏编号：CGMCC No.9005
分类命名：紫红曲霉Monascus purpureus Y16-CtnR
附图说明
图1添加不同浓度的组氨酸对紫红曲霉Y16-CtnR合成红色素的影响
无氨基酸添加
添加1g/L组氨酸
添加3g/L组氨酸
添加5g/L组氨酸
添加7g/L组氨酸
添加9g/L组氨酸
图2添加不同浓度的酪氨酸对紫红曲霉Y16-CtnR合成黄色素的影响
无氨基酸添加
添加1g/L酪氨酸
添加3g/L酪氨酸
添加5g/L酪氨酸
添加7g/L酪氨酸
添加9g/L酪氨酸
具体实施方式
一、发酵生产准备部分
1、分别制备培养基，灭菌备用。
(1)斜面培养基(1L)：葡萄糖20g，麦芽浸粉20g，琼脂20g，酵母浸粉4g，蛋白胨3g，KH2PO4 2g，NaNO3 2g，MgSO4·7H2O 1g。
(2)平板培养基(1L)：麦芽浸粉20g，琼脂20g，葡萄糖5g，蛋白胨1g。
(3)液体种子培养基(1L)：大米粉40g，蛋白胨8g，豆粕粉5g，KH2PO4 2g，NaNO3 2g，MgSO4·7H2O 1g。
(4)无氨基氮源发酵培养基(1L)：葡萄糖20g，无氨基氮源5g，MgSO4·7H2O0.5g，K2HPO4·3H2O 5g，CaCl2 0.1g，MnSO4·H2O 0.03g，FeSO4·7H2O 0.01g，ZnSO4·7H2O 0.01g。
(5)氨基酸发酵培养基(1L)：葡萄糖20g，无氨基氮源5g，组氨酸(或酪氨酸)1～9g，MgSO4·7H2O 0.5g，K2HPO4·3H2O 5g，CaCl2 0.1g，MnSO4·H2O 0.03g，FeSO4·7H2O 0.01g，ZnSO4·7H2O 0.01g。
2、红曲色素合成发酵
将紫红曲霉Y16-CtnR从试管斜面接种到平板培养基上，30℃培养4-5天；用接种环刮取适量新鲜菌丝体接种到液体种子培养基中，33℃、200rpm培养2天；以10％(V/V)的接种量将新鲜制备的种子液接种到发酵培养基中，33℃、200rpm培养14天，从第4天开始每隔2天取样测定色素合成量。
3、红曲色素的检测
色价的测定采用国标法(GB-T 5009.150-2003)：取发酵液5mL，加入70％乙醇定容至50mL，于60℃水浴萃取1h后，4000rpm离心15min，取上清液，用70％乙醇进行适当稀释，分别在505nm、410nm下测定OD值。红色素色价(U/mL)＝OD 505nm×稀释倍数，黄色素色价(U/mL)＝OD 410nm×稀释倍数。
二、发酵方法具体实施方案
实施例1：
将紫红曲霉Y16-CtnR从试管斜面接种到平板培养基上，30℃培养4-5天；用接种环刮取适量新鲜菌丝体接种到液体种子培养基中，33℃、200rpm培养2天；以10％(V/V)的接种量将新鲜制备的种子液接种到无氨基氮源发酵培养基中，33℃、200rpm培养14天，从第4天开始每隔2天取样测定色素合成量；发酵至第6天，色素合成达到峰值，红色素的产量达到26U/mL(附图1)，黄色素的产量达到24U/mL(附图2)。
实施例2：
将紫红曲霉Y16-CtnR从试管斜面接种到平板培养基上，30℃培养4-5天；用接种环刮取适量新鲜菌丝体接种到液体种子培养基中，33℃、200rpm培养2天；以10％(V/V)的接种量将新鲜制备的种子液接种到额外添加组氨酸的发酵培养基中(组氨酸的添加浓度分别为1g/L、3g/L、5g/L、7g/L、9g/L)，33℃、200rpm培养14天，从第4天开始每隔2天取样测定红色素合成量；发酵至第6天，色素合成达到峰值，添加7g/L组氨酸的发酵液中红色素的产量最高，达到35U/mL(附图1)，是未添加组氨酸的发酵对照组的1.35倍。
实施例3：
将紫红曲霉Y16-CtnR从试管斜面接种到平板培养基上，30℃培养4-5天；用接种环刮取适量新鲜菌丝体接种到液体种子培养基中，33℃、200rpm培养2天；以10％(V/V)的接种量将新鲜制备的种子液接种到额外添加酪氨酸的发酵培养基中(酪氨酸的添加浓度分别为1g/L、3g/L、5g/L、7g/L、9g/L)，33℃、200rpm培养14天，从第4天开始每隔2天取样测定红色素合成量；发酵至第6天，色素合成达到峰值，添加7g/L酪氨酸的发酵液中黄色素的产量最高，达到31U/mL(附图2)，是未添加酪氨酸的发酵对照组的1.29倍。

Claims (4)

1.一种野生型紫红曲霉Monascus purpureus Y16-CtnR菌株，其特征是保藏号为CGMCC No.9005，能够合成红曲红色素和黄色素。
2.一种使用权利要求1所述菌株生产红曲色素的发酵方法，其特征为，发酵培养基组分为：葡萄糖20g/L，无氨基氮源5g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，K2HPO4·3H2O5g/L，CaCl20.1g/L，MnSO4·H2O0.03g/L，FeSO4·7H2O0.01g/L，ZnSO4·7H2O0.01g/L；发酵条件为：33℃、200rpm，发酵时间为0-14天。
3.如权利要求2所述的发酵方法，其特征为，在发酵培养基中添加组氨酸，以提高红曲红色素的产量，其中所述组氨酸添加浓度为7g/L。
4.如权利要求2所述的发酵方法，其特征为，在发酵培养基中添加酪氨酸，以提高红曲黄色素的产量，其中所述酪氨酸添加浓度为7g/L。
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