[发明专利]灵菌红素和生物染料的制备方法以及生物染料在织物中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物染料领域，具体涉及灵菌红素和含灵菌红素的生物染料的制备方法以及含灵菌红素的生物染料在织物中的应用。

背景技术

近年来，由于受到环境问题与能源问题现状影响，人们开始趋于追求环境友好的、可持续的、对人类健康无害的方法来制取染料。开发天然染料是世界应用染料发展的总趋势，天然染料是指从植物、动物或矿产资源中获得的、很少或没有经过化学加工的染料，很多天然染料具有安全可靠、色调自然、接近天然物质等优点，天然、多功能是染料发展的趋势。随着生物科学的发展，利用生物技术来生产天然染料成为人们广泛开辟的领域。因此，从自然环境中筛选出能代谢产出天然色素的微生物，进而开发成为新品种的天然染料，尤其是具有功能性的天然染料，具有广阔的前景。采用发酵方式生产灵菌红素具有较高稳定性、专一性、无污染特点，且生产过程中对人体无害，被视为良好的染料合成的方法。

生物产业和发酵工业产生的废水、废渣是来源广、污染环境、数量巨大的废弃物。这些所谓的废弃物实质上是由于我们现有的技术水平未能将其充分利用的产物。这些未被利用的废弃物也都是农副产品营养成分。如淀粉工业，将农副产品原料中90％左右的淀粉利用了，而剩余的淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等未能利用。酒精、味精等发酵工业，将发酵后的成熟醒液中酒精、谷氨酸提取出来，而剩余的营养成分都当成废弃物了。我们将主产品(如淀粉、酒精、味精)利用了，其它成分抛弃了，这不仅污染了环境而且是资源的浪费。

灵菌红素是由三个吡咯环组成的甲氧基吡咯骨架结构的天然色素，是一些放线菌、沙雷氏菌及其他细菌的次级代谢产物。灵菌红素是一种呈暗红色的色素，具有绿色反光，熔点151～152℃，几乎不溶于水，易溶于乙醇、氯仿和苯。在碱性溶液中，或中性溶液中呈黄橙色，在酸性溶液中显红色。以乙醇为溶剂，酸性条件下灵菌红素在537nm处有特征吸收；碱性条件下在466nm处有特征吸收。

灵菌红素是一类含三个吡咯结构骨架的天然色素，目前基本上是由一些微生物产生，具有抗癌、免疫抑制、抗虫等多种生物活性，可作为免疫抑制剂和抗癌药物开发，备受研究者的广泛关注。

虽然目前关于灵菌红素的化学合成研究取得了一定的成果，但受其化学合成工艺的复杂性等多种因素的限制以及人们对绿色天然的追求，目前灵菌红素的生产以生物合成为主。因此对产灵菌红素菌种的开发及发酵工艺的研究具有非常重要的意义。

灵菌红素的生产主要由多种放线菌(Streptomyces)和细菌(Serratia marcescens)通过生物发酵的途径，其中对粘质沙雷氏菌(serratiamarcescens)的发酵生产研究得最多。产灵菌红素的粘质沙雷氏菌受到多种外在因素影响，如培养基组成、pH、DO和温度等，不同的报道，其产量差异也较大。灵菌红素发酵生产所用的原料主要为进口蛋白胨。

发明内容

本发明提供了一种灵菌红素和含灵菌红素的生物染料的制备方法以及含灵菌红素的生物染料在织物中的应用，采用特定的微生物培养液可提高灵菌红素的产量，并可以采用工业废产物废蛋白为原料，替代灵菌红素发酵生产所用的新鲜蛋白胨，在优选技术方案中，采用混菌培养能够进一步提高灵菌红素的产量，并且提高抗菌性。

一种灵菌红素的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Serratia marcescens jx-01(中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏号为：CGMCC 4074)红色素菌种在微生物培养液中培养，得含有灵菌红素的发酵液；

所述的Serratia marcescens jx-01CGMCC 4074采用现有技术，已经在申请号为201010295552.1(公开号为CN 102002469A)中公开；

所述的微生物培养液，以每升计，由以下重量的组分组成：

(2)取步骤(1)含有灵菌红素的发酵液离心，弃上清液，得到沉淀物，向沉淀物加入有机溶剂再离心，将上清液中有机溶剂蒸发，得到灵菌红素固体。

步骤(1)中，作为优选，所述的微生物培养液，以每升计，由以下重量的组分组成：

所述的蛋白胨可采用废蛋白、新鲜的蛋白中的一种或两种。如生产硫酸软骨素的工业废产物，主要成本为废蛋白，可用于替代灵菌红素发酵生产所用的进口蛋白胨，可大大降低生产成本。在表面活性剂存在的情况下，可进一步提高灵菌红素产量。本发明中，采用特定的培养液使得能够适合用于废蛋白，并且在优选方案中，结合混合培养，进一步提高灵菌红素产量。