[发明专利]一种偶联原位发酵萃取红曲橙色素的双液相发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然红曲橙色素的发酵方法，尤其是一种偶联原位发酵萃取红曲橙色素的双液相发酵方法，属于发酵工程领域。

背景技术

食用橙色素具有广泛的用途，在面包、饼干、糕点、饮料、食用油、酱、肉、方便面等方面应用甚广。食用橙色素分为合成橙色素和天然橙色素。天然橙色素分为植物提取物和微生物发酵产物。从植物提取橙色素如胭脂树橙色素所需的生长周期长，且提取率低，工艺相对复杂。目前具有大规模生产潜力的是微生物发酵产生的天然橙色素比如红曲橙色素。红曲橙色素分为二种，一种是红曲玉红素（Monascorubrine）和红斑红曲素（Rubropunctatine）。红曲玉红素的最大吸收峰的波长为464nm。

然而红曲橙色素目前在国内外仅限于小样试制，尚未实现大规模生产，在食品及其它领域的应用目前也未得到充分的开发研究。利用红曲菌微生物发酵法生产天然红曲橙色素是当前红曲色素行业的研究开发重点。如何提高红曲橙色素生产水平上的关注点，国内外文献报道的论文或专利主要集中在高产红曲菌种的诱变筛选及改善发酵工艺条件这二个方面，但收效不大。例如徐伟等人通过诱变选育得到了红曲橙色素产生菌Monascus purpureus W5S8，液态发酵产橙色素色价仅达到16.38U/mL，许赣荣等人先前采用常规的液态发酵法，发酵液橙色素色价不到100U/mL。从已有的资料看来，液态发酵法橙色素生产水平较低，无法达到工业化生产的要求。国外仅有用红曲固态发酵生产含红曲橙色素的红曲米报道，但橙色素生产水平较低，且发酵时间长达15天。

因此，为实现微生物发酵法生产天然红曲橙色素的工业化，当前最重要的是提高天然红曲橙色素的发酵水平和效率，即提高发酵液中橙色素的色价，并缩短发酵时间；而要达到这二个目标，必须根据红曲菌所产的橙色素的合成代谢途径及橙色素的特性，采用更为新颖的发酵培养基及液态发酵方法。

发明内容

本发明针对常规液态发酵生物合成的红曲橙色素产量低问题，提供一种偶联原位发酵萃取红曲橙色素的双液相发酵方法，是将红曲菌种子接入发酵培养基中，发酵培养产红曲橙色素；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。

所述基本培养基的成分是：木薯淀粉30-80g/L，酵母膏0.1-6g/L，玉米浆粉0.1-6g/L，硫酸铵8-12g/L，硝酸钠5-10g/L，硫酸镁0.5-1.5g/L，磷酸二氢钾0.5-1.5g/L。

所述红曲菌种是能够产红曲橙色素的红曲菌。

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，且难溶于水，可将附着在红曲菌球表面色素萃取富集到萃取剂相中或富集在油水分界层，以降低高浓度的胞外产物对产物分泌的抑制作用，大幅度提高红曲液态发酵合成橙色素产物的效率。

所述甘油酯类物质为甘油三酯类物质，体积占基本培养基体积的5-30%。

所述甘油酯类物质除甘油三酯类物质，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%。

所述甘油三酯类物质为三辛酸甘油酯、三异辛酸甘油酯、植物油或其混合物。所述植物油是大豆油、玉米油、菜籽油、花生油、棉籽粕油、茶籽油或其他食用油及其混合物。

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。

所述萃取相中的甘油单酯类物质是单辛酸甘油酯。

所述发酵培养产红曲橙色素的条件优选将处于对数生长期的红曲菌种子以体积比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。甘油二酯和甘油单酯的添加时间为红曲种子液接种后24～72h。

采用本发明偶联原位萃取发酵技术，将红曲菌液态发酵生物合成的天然红曲橙色素萃取富集到萃取相中，红曲橙色素的色价可达250-460U/mL。