[发明专利]一种偶联原位萃取发酵红曲黄色素的双液相发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种偶联原位萃取发酵红曲黄色素的双液相发酵方法，属于发酵工程领域。

背景技术

天然黄色素分为植物提取物和微生物发酵产物。目前能大规模微生物发酵产生的天然黄色素主要是类胡萝卜素和红曲黄色素。红曲黄色素分为二种，一种是红曲素（monascine），另一种是安卡红曲黄素（ankaflavine）。红曲黄色素的最大吸收峰的波长一般在400-440nm。此外市场上还有一种也来自红曲色素但经化学修饰所得的黄色素，即以天然红曲红色素为原料，将其与连二亚硫酸钠在碱性溶液中反应，使红曲红色素内酯水解，同时在色素结构中引入磺酸基，得到“水溶性红曲黄色素”，这种色素的最大吸收峰对应的波长是476nm。从生产方法及色素的结构上看，这种所谓的红曲黄色素是一种半天然的红曲黄色素。

利用红曲菌微生物发酵法生产天然红曲黄色素是当前红曲色素行业的研究开发重点。为提高红曲黄色素生产水平，国内外文献报道的论文或专利关注的重点主要集中在高产红曲菌种的诱变筛选及普通发酵工艺条件的改善这二个方面，但收效不大。例如我国马美荣、泰国Yongsmith的科研团队从20世纪90年代以来通过诱变选育到了单产黄色素的红曲菌，应用于液态发酵和固态发酵生产红曲黄色素。该菌株生产的红曲黄色素的最大吸收峰对应的波长是370nm。但液态发酵法黄色素生产水平非常低，至今尚未实现工业化生产。该菌固态发酵12天生产的红曲黄（米）色价达到2224.63U/gdw，虽然色素生产水平较高，但发酵时间过长。国内周波等人通过诱变选育出了红曲黄色素产生菌，该菌株生产的红曲黄色素的最大吸收峰对应的波长是410nm，液态发酵7天的发酵液黄色素色价值仅达110U/mL。以上几例由于发酵色素浓度偏低，发酵时间偏长，均不符合工业化生产的要求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种偶联原位萃取发酵红曲黄色素的双液相发酵方法，是将红曲菌液体种子接入发酵培养基中，发酵产红曲黄色素；所述发酵培养基是水相和萃取相组成的双液相萃取发酵体系，所述水相是含有红曲菌生长所需营养成分的基本培养基，所述萃取相含有甘油酯类物质。

所述红曲菌种是能够产红曲黄色素的红曲菌种。

所述基本培养基含有玉米淀粉20-80g/L，黄豆粉0.05-10g/L，硫酸铵3-10g/L，NaNO₃2-6g/L，酵母膏0.05-5g/L，玉米浆粉0.05-10g/L，硫酸锌0.1-0.5g/L，硫酸镁0.5-1.5g/L，磷酸二氢钾0.5-1.5g/L。

所述萃取相中的甘油酯类物质作为萃取剂有提高溶氧的作用，可将附着在发酵液中及红曲菌球表面的色素萃取富集到萃取剂相中，大幅度提高红曲液态发酵合成黄色素产物的浓度和产率。

所述甘油酯类物质是甘油三酯类物质，用量体积占基本培养基体积的10-40%。

所述甘油三酯类物质是三辛酸甘油酯、三异辛酸甘油酯、植物油或其混合物。除植物油类外，其余甘油三酯类物质添加时间均在红曲种子液接种后24-72h之后。

所述甘油酯类物质除甘油三酯类物质，同时还包括甘油二酯类物质、甘油单酯类物质或其混合物。所述甘油二酯类物质、甘油单酯类物质的添加时间为红曲种子液接种24-72h之后。单独添加甘油二酯类物质或甘油单酯类物质时，添加的体积占基本培养基体积的0.1-5%；混合添加时，总体积占基本培养基体积的0.1-5%。

所述甘油二酯类物质是1,3-甘油二酯、1,2-甘油二酯、二辛酸甘油酯或其混合物。

所述甘油单酯类物质是单辛酸甘油酯。

所述发酵产红曲黄色素的条件优选将处于对数生长期的红曲菌液体种子以体积比5-10%的接种量接入装有100mL发酵培养基的500mL三角瓶中，在转速为80～180r/min，温度26～32℃条件下，摇瓶发酵培养4-6d。会抑制菌体生长的部分甘油三酯类物质、甘油二酯、甘油单酯的添加时间为红曲种子液接种后24～72h。

红曲菌发酵时首先合成橙色素，红曲橙色素的代谢分为二个分支途径，一条途径橙色素被还原为红曲黄色素，另一条途径则与水相中的氨基酸转化为水溶性能更佳的红曲红色素。如果阻断红曲橙色素被转化为红曲红色素，所生成的橙色素就可能大部分甚至全部转化为红曲黄色素。