一种以黄浆水为原料制备红曲色素的方法与流程

本发明涉及红曲色素生产技术领域，特别地，涉及一种以黄浆水为原料制备红曲色素的方法。

背景技术：

红曲色素是由红曲霉菌经过固态发酵或者液态深层发酵产生的聚酮类次级代谢产物。在过去的两千多年来一直被广泛地应用于食品着色，现在在食品工业中也发挥着巨大的作用，比如红曲色素在香肠、豆腐乳、传统酿造黄酒、海产品、肉类产品里面都有着广泛地应用，同时，红曲色素在欧洲也被认为可以部分替代硝酸盐和亚硝酸盐从而用于对肉类产品的增色和贮藏，比如用于香肠和火腿的增色和保藏。除了广泛用作食品着色剂外，红曲色素还在化妆品、纺织品、印染行业中具有许多有前景的应用。例如，由于其鲜艳的颜色和极好的吸收有害的近紫外光的能力而可用作化妆品中的添加剂。它们也可用于生产打印机用墨水，染棉纱、皮革和羊毛，甚至提高太阳能电池板的效率，用作太阳能电池中的新型增感染料。

黄浆水是豆制品生产行业的副产品之一，其中主要含有蛋白质、氨基酸、脂肪、无机盐、维生素等成分，适合微生物的生长繁殖。但是目前许多豆制品企业由于设备技术等限制，往往将黄浆水作为废弃物直接排放，这不仅浪费了大量的食品资源，也对水体环境造成了一定的污染。因此，正确、合理、有效地利用此类副产品，具有十分重要的现实意义。利用黄浆水为原料发酵生产红曲色素，延长了产业链，实现了变废为宝，减少了环境污染，在指导企业科学生产、增加产品附加值等方面具有十分重要的意义，为黄浆水的进一步开发和利用奠定了理论基础。

文章(中图分类号：ts202.3；文献标识码：a；文章编号：100-9973(2017)01-0044-03)公开了一种利用豆腐黄浆水发酵红曲色素的方法，该方法是重在通过优化发酵条件提高红曲红色素产量，优化条件包括碳源，氮源，无机盐，ph，发酵时间，转速等多项指标；本发明仅添加单一的碳源，且结合了陈化大米的再利用，就能达废物再利用及廉价底物高值转化生产红曲色素(复合型色素)，工艺简单，操作方便，且经济成本低廉，为黄浆水的废物利用和陈米的高值化生产红曲色素提供一种可行的方案。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种以黄浆水为原料制备红曲色素的方法，以解决黄浆水营养成分利用不充分、黄浆水排放造成环境污染等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种以黄浆水为原料制备红曲色素的方法，是以黄浆水为原料，添加葡萄糖、可溶性淀粉或陈米粉作为碳源，制成发酵培养基，然后将本实验室保存的一株高产色素的紫色红曲霉(monascus.purpureus)m183种子液接入所述发酵培养基中，发酵，即得红曲色素；紫色红曲霉(monascus.purpureus)m183，于2018年4月1日保藏于位于武汉大学的中国典型培养物保藏中心(cctcc)，其保藏编号为cctccm2018224。

优选的，碳源的添加量为80g/l，即每升黄浆水中添加80g碳源。

优选的，发酵培养基的制备方法为：以黄浆水为原料，添加葡萄糖、可溶性淀粉或陈米粉作为碳源，混匀后121℃条件下灭菌20分钟，冷却备用。

优选的，红曲霉素种子液的制备方法如下：菌种活化后于种子培养基中，30℃，150rpm恒温震荡培养3天，即得所述的红曲霉素种子液。

进一步优选的，种子培养基的制备方法如下：可溶性淀粉30g/l，葡萄糖60g/l，蛋白胨20g/l，按浓度配置好后于121℃灭菌20分钟，冷却备用。

进一步优选的，菌种活化的方法为：挑取两环保存的紫色红曲霉(monascus.purpureus)m183，均匀划在pda培养基表面，30℃黑暗培养7天即可。

更进一步优选的，pda培养基的制备方法如下：土豆200g去皮，煮熟取汁，葡萄糖20g，琼脂20g，加纯水定容至1000ml，于121℃灭菌20分钟，趁热倾入已灭菌的培养皿中，冷却凝固备用。

优选的，红曲霉素种子液在发酵培养基中的接种量为10％(v/v)。

优选的，发酵条件为：30℃，150rpm条件下黑暗培养7天。

本发明具有以下有益效果：

本发明利用黄浆水为原料，分别添加不同碳源物质制成发酵液制备红曲色素，当添加葡萄糖为碳源时，发酵测得葡萄糖转化为色素的最高得率率为862.8±13.6u/g；当添加可溶性淀粉为碳源时，发酵测得可溶性淀粉转化为色素的最大得率为739.4±7.48u/g；当添加陈米粉为碳源时，发酵测得陈米粉转化为色素的最大得率为1066±18.75u/g。本发明以黄浆水为原料添加不同碳源生产红曲色素，较好地解决了将黄浆水作为废弃物排放所造成的资源浪费及环境污染问题，延长了产业链，实现了变废为宝。本发明制备工艺简单，成本低廉，废物利用，经济环保，生产效率高，具有显著的经济效益。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为发酵液的全波段扫描图，说明了本发明中红曲色素发酵液的最大吸收峰情况。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

红曲色素检测方法：

将发酵液于10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，于特定波长下测定其吸光值，测得其胞外色价；沉淀加体积浓度为70％酒精定容至原发酵液体积，于60℃水浴萃取1小时，10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，于特定波长下测定其吸光值，测得其胞内色价。

色价＝(od420+od500)×稀释倍数；

总色价＝胞内色价+胞外色价。

上述的特定波长根据对发酵液进行全波段扫描确定，具体操作为将发酵液于12000rpm离心5min，取上清液，加纯水适当进行稀释。选择合适的稀释梯度，吸取100μl于酶标板中，以纯水为空白对照，在波长范围300-800nm进行全波段扫描，最终根据扫描结果的最大吸收峰确定发酵液色价的测量波长。如图1所示，确定发酵液在420nm和500nm处有最大吸收峰。

实施例1：

本实施例说明以黄浆水为原料，仅添加葡萄糖作为碳源发酵制备红曲色素的方法，方法如下：

在黄浆水中分别添加80g/l、100g/l、120g/l葡萄糖制成发酵培养基，于121℃灭菌20分钟，自然冷却至室温，然后在无菌条件下，按10％(v/v)的接种量接入红曲霉菌种子液，于30℃，150rpm条件的恒温摇床上黑暗培养7天。然后将色素发酵液于10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞外色价；沉淀加70％酒精定容至原发酵液体积，于60℃水浴萃取1小时，10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞内色价；发酵液色价按吸光值乘以稀释倍数计算(胞内(外)色价＝od420×稀释倍数+od500×稀释倍数)，胞内色价加上胞外色价即为总色价(总色价＝胞内色价+胞外色价)，发酵液色价如下表所示：

表1以黄浆水为原料添加葡萄糖为碳源制备红曲色素情况

从实验结果可知，当添加80g/l葡萄糖时，葡萄糖转化为色素的得率为862.8±13.6u/g，添加100g/l葡萄糖时，葡萄糖转化为色素的得率为701±7u/g，添加120g/l葡萄糖时，葡萄糖转化为色素的得率为501±6.65u/g，故当添加80g/l葡萄糖时，转化效率最高，经济效益最明显。

实施例2：

本实施例说明以黄浆水为原料，仅添加可溶性淀粉作为碳源发酵制备红曲色素的方法，方法如下：

在黄浆水中分别添加80g/l、100g/l、120g/l可溶性淀粉制成发酵培养基，于121℃灭菌20分钟，自然冷却至室温，然后在无菌条件下，按10％(v/v)的接种量接入红曲霉菌种子液，于30℃，150rpm条件的恒温摇床上黑暗培养7天。然后将色素发酵液于10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞外色价；沉淀加70％酒精定容至原发酵液体积，于60℃水浴萃取1小时，10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞内色价；发酵液色价按吸光值乘以稀释倍数计算(胞内(外)色价＝od420×稀释倍数+od500×稀释倍数)，胞内色价加上胞外色价即为总色价(总色价＝胞内色价+胞外色价)，发酵液色价如下表所示：

表2以黄浆水为原料添加可溶性淀粉为碳源制备红曲色素情况

从实验结果可知，当添加80g/l可溶性淀粉时，可溶性淀粉转化为色素的得率为739.4±7.48u/g，添加100g/l可溶性淀粉时，可溶性淀粉转化为色素的得率为618.8±12u/g，添加120g/l可溶性淀粉时，可溶性淀粉转化为色素的得率为431.2±7.47u/g，故当添加80g/l可溶性淀粉时，转化效率最高，经济效益最明显。

实施例3：

本实施例说明以黄浆水为原料，仅添加陈米粉作为碳源发酵制备红曲色素的方法，方法如下：

在黄浆水中分别添加80g/l、100g/l、120g/l陈米粉制成发酵培养基，陈米粉来源于市场购买金健米业籼米并自然存放5年以上，粉碎并过60目标准筛所得，培养基于121℃灭菌20分钟，自然冷却至室温，然后在无菌条件下，按10％(v/v)的接种量接入红曲霉菌种子液，于30℃，150rpm条件的恒温摇床上黑暗培养7天。然后将色素发酵液于10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞外色价；沉淀加70％酒精定容至原发酵液体积，于60℃水浴萃取1小时，10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞内色价；发酵液色价按吸光值乘以稀释倍数计算(胞内(外)色价＝od420×稀释倍数+od500×稀释倍数)，胞内色价加上胞外色价即为总色价(总色价＝胞内色价+胞外色价)，发酵液色价如下表所示：

表3以黄浆水为原料添加陈米粉为碳源制备红曲色素情况

从实验结果可知，当添加80g/l陈米粉时，陈米粉转化为色素的得率为1066.0±18.75u/g；当陈米粉添加量大于80g/l时，灭菌后发酵液成糊状，不利于发酵，所以发酵色价低，不利于陈米粉转化成色素；添加100g/l陈米粉时，陈米粉转化为色素的得率为112.5±5u/g，添加120g/l陈米粉时，陈米粉转化为色素的得率为109.6±5.8u/g，故当添加80g/l陈米粉时，转化效率最高，经济效益最明显。

对比例

本实施例说明仅以黄浆水为原料，不添加其他任何物质作为发酵液制备红曲色素的方法，方法如下：

将黄浆水分装，于121℃灭菌20分钟，自然冷却至室温，然后在无菌条件下，按10％(v/v)的接种量接入红曲霉菌种子液，于30℃，150rpm条件的恒温摇床上黑暗培养7天。然后将色素发酵液于10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞外色价；沉淀加70％酒精定容至原发酵液体积，于60℃水浴萃取1小时，10000rpm离心5分钟，上清液稀释适当倍数，最终使吸光值在0.2-0.6之间，于420nm和500nm波长下测定其吸光值，测得其胞内色价；发酵液色价按吸光值乘以稀释倍数计算(胞内(外)色价＝od420×稀释倍数+od500×稀释倍数)，胞内色价加上胞外色价即为总色价(总色价＝胞内色价+胞外色价)。

发酵后测得发酵液色价仅为5.3±0.4u/ml，生物量2.1±0.3g/l，结果表明，黄浆水中含有的蛋白质，氨基酸，脂肪，无机盐，维生素等成分，适合红曲菌的生长繁殖，但由于其缺少碳源，导致红曲菌不能充分生长，色素合成缺少足够的碳源物质，导致色素产量极低，所以可在其中添加适量碳源，保证红曲菌能在其中正常生长，并且高效合成色素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。