專利名稱：一種提高紅曲紅色素得率的紅曲紅色素生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明屬于利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)紅曲紅色素的工藝方法，是一種在發(fā)酵過程中加入化學物質以提高紅曲紅色素得率的新的工藝方法。
由于食品工業(yè)的迅速發(fā)展，食品色素的需求量也日益增加。食用色素有合成色素和天然色素兩大類。合成色素的色澤穩(wěn)定，成本低廉，使用方便，但多數(shù)是由煤焦油合成的；由于其化學性質可能直接損害人體健康，或在人體內(nèi)代謝中產(chǎn)生有害物質，從而有可能致癌和引起種種疑難病癥，使使用者擔心。各國政府也漸漸限制其使用量或禁止使用，例如美國于1976年就禁止使用莧菜紅。我國現(xiàn)在也只允許有限使用。天然色素可由動植物體內(nèi)提取，一般無毒可食，不損害人體健康，近年已成為人們樂于使用的安全色素。紅曲色素是紅曲霉菌經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的一種色素，其生產(chǎn)不受時間地點氣候條件等限制，產(chǎn)品不但無害還有營養(yǎng)和藥理作用。
我國用紅曲菌生產(chǎn)紅曲色素具有傳統(tǒng)的歷史。元朝吳端的《日用本草》(1329年)書中已有“紅曲釀酒破血行藥勢”的記載，這表明當時紅曲已在民間制作；其制作方法在明朝宋應星著的《天工開物》下就已有記載。清朝初期李時珍的著作《本草綱目》谷部第25中記載的制曲方法與上述有很大的不同之處，清朝末期在福建省生產(chǎn)紅曲時使用的菌種近似紅曲霉菌純菌種的培養(yǎng)方法。這些傳統(tǒng)的紅曲生產(chǎn)工藝存在操作繁鎖、勞動強度大，地面表面培養(yǎng)占地面積大、產(chǎn)量低，技術難度大、質量不穩(wěn)定等問題。
由傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝演變到現(xiàn)在的現(xiàn)代生產(chǎn)工藝?，F(xiàn)在生產(chǎn)紅曲色素的方法不外于以下技術如日本特公昭52-72890中公開生產(chǎn)方法，雖然其工藝簡單，但發(fā)酵水平較低，色價僅為68.4U/ml，造價較高；日本特昭57-190050所介紹的工藝技術，是采用麥芽糖和天冬氨酸鎂為培養(yǎng)基的，雖然其發(fā)酵液色價有所提高，達到248U/ml，但所用培養(yǎng)基原料價格高。又于1985年5月13日在中國專利局申請的紅曲色素多糖片的制造方法(其審定公告號為CN85103584B)，是一種通過一株高產(chǎn)紅曲色素的紅曲紅曲霉菌誘變株(Monascus anka Nakazawaet Sato M130)在由大米5％，NaNO30.17％，黃漿水定容組成(其PH值在3.5～4)的培養(yǎng)基中發(fā)酵，將所得發(fā)酵濾液加蛋白質，于等電點收集蛋白質紅曲色素沉淀并制造紅曲色素短梗霉多糖片的方法，經(jīng)上述生產(chǎn)工藝所得的紅曲色素雖有所提高(其發(fā)酵液的總色價可達到287U/ml)，但色澤和光熱穩(wěn)定性不太理想。又如申請?zhí)枮?4115547.1于1996年5月29日公開的高色價水溶性紅曲紅色素的制造方法，它是通過一株高產(chǎn)固體發(fā)酵紅曲紅曲霉菌株，在發(fā)酵過程中加可溶性動物蛋白，植物蛋白，氯化鈷和硝酸鈉經(jīng)過發(fā)酵制成水溶性紅曲米(4000U/g)再經(jīng)調整其PH，制成紅曲色素(10000U/g)，它包括斜面純種培養(yǎng)，液體菌種培養(yǎng)，可溶性的紅曲米生產(chǎn)，和從紅曲米中提取紅曲紅色素四部分；它是一種生產(chǎn)紅曲米和從紅曲米中提取紅曲紅色素的工藝方法，紅曲米的生產(chǎn)勞動強度大，染菌色價低，不溶于水，并且由于其生產(chǎn)時采用蛋白霉，其工藝較復雜，且色價提高不太明顯。再如申請?zhí)枮?3120954.4的水溶性紅曲色素的制造方法，其發(fā)酵配方中雖加入了MnSO4，但其發(fā)酵液色價較低(170～250U/ml)。還有申請?zhí)枮?5103021.3的紅曲紅色素的制備方法等。不管是上述的何種技術，它們所生產(chǎn)的紅曲紅色素除其發(fā)酵色價相對較低，色調不好外，還都存在光熱穩(wěn)定性不太理想的缺陷。這些方法生產(chǎn)的紅曲紅色素一般在光照一天左右就褪色；其抗熱溫度限在110℃左右，并且在110℃的高溫下約2小時就褪色。
本發(fā)明通過一株變異的優(yōu)良菌種并在發(fā)酵液中添加復合氨基酸和硫酸錳來提高紅曲紅色素得率和增加色素的穩(wěn)定性和水溶性的新的紅曲紅色素生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的一種提高紅曲紅色素得率的紅曲紅色素的生產(chǎn)方法，是一種紅曲霉經(jīng)斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)，接入液體種子培養(yǎng)培養(yǎng)后，再接入發(fā)酵液中發(fā)酵，將所得發(fā)酵液由離心機分離出菌體和菌液，再經(jīng)菌體和菌液的處理得高產(chǎn)量的紅曲紅色素的生產(chǎn)方法。該紅曲霉是紅曲霉菌的誘變株Monascus anka(CGMCC NO.0424)。
上述所說的試管斜面培養(yǎng)基配方為可溶性淀粉4％，麥芽糖4％，蛋白胨3％，瓊脂2.5％，用乳酸調PH5.1～5.5。
上述所述的液體種子培養(yǎng)基配方為大米粉3％，蛋白胨0.5％，玉米漿1％，NaNO30.2％，MgSO4·7H2O0.1％，KH2PO40.25％，乳酸調PH4.1～4.4。
上述所述的發(fā)酵液配方如下大米粉8％，蛋白胨0.08％，黃豆2.5％，蛋白酶2％，KH2PO40.2％，NaNO30.25％，MgSO4·7H2O0.08％，(NH4)2SO40.08％，MnSO40.1％，復合氨基酸0.15％，乳酸調PH3.6。
本發(fā)明中所用的菌種是由紅曲菌種經(jīng)多次誘變來得到的一株紅曲色素高產(chǎn)菌株，紅曲霉(Monascus anka)B128。該菌株已在中國.北京.中關村、中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)保藏，在該保藏中心登記入冊的編號為CGMCCNO.0424，該菌種的形態(tài)和生理特征請參見表一。
本發(fā)明具體的生產(chǎn)方法是將本發(fā)明人自己變異的優(yōu)良菌種B128的純種接入斜面培養(yǎng)基中，在32～34℃培養(yǎng)10天待用。再將斜面菌種接入消毒好和內(nèi)裝玻璃珠的無菌水中，上搖床打碎1小時。在無菌室內(nèi)接入液體種子培養(yǎng)基中每個500ml三角瓶內(nèi)裝50ml液體種子培養(yǎng)基，每個三角瓶接4ml種液(所說種液即為菌種B128經(jīng)上述斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)后再上搖床打碎而成)，在128/分轉的搖床培養(yǎng)24小時為第一代種液；第一代再接入液體種子培養(yǎng)基每個500ml三角瓶內(nèi)裝50ml液體種子培養(yǎng)基，每個三角瓶接入第一代種液4ml，上搖床培養(yǎng)24小時為第二代種液。然后第二代種液按4％的接種量接入已滅好菌的一級種子罐(內(nèi)裝種子液子培養(yǎng)基)，在32℃培養(yǎng)24小時，通風量為106，一級種子罐的種液再按4％的接種量接入已滅好菌的二級種子罐(內(nèi)裝種了液體培養(yǎng)基)，在32℃培養(yǎng)24小時，通風量為106，培養(yǎng)等用。再將二級種子罐的種液按4％的接種量接入內(nèi)裝發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，通風量為104～表一紅曲霉菌B128菌株的形態(tài)和生理特征
106，溫度32℃培養(yǎng)38小時，此時PH值升到6，然后用乳酸控制PH5.5～6.0到50小時，并繼續(xù)培養(yǎng)到60小時，此時PH升至6.5左右放罐。這時所得發(fā)酵液色價可達到600U～800U/ml。再自動卸料式離心機將菌體與菌液分開，再經(jīng)菌體和菌液處理。菌體和菌液的處理是按以下步驟進行的①、菌體中加入2倍體積的85％酒精浸泡；②、菌液用等電點沉淀，排掉其上清物，得其沉淀物；③、所得的菌液沉淀物倒入裝有第①步的酒精浸泡的菌體的濾瓶中，再加入1倍體積(菌體和菌液)的85％酒精和1％的復合氨基酸，在常溫常壓下浸泡6～8小時后，由260目篩網(wǎng)抽濾，再用薄膜蒸發(fā)器(真空度0.6Kg，溫度80℃)蒸發(fā)濃縮到含10％～15％的固形物；④、所得固形物用管試離心機將紅曲黃色素分離出來，兩種分離液分別進行噴霧干燥分別得70％的紅曲紅色素和30％的紅曲黃色素。
根據(jù)上述方法進行了大量實驗，其結果表明本發(fā)明所提出的方法為最佳技術方案。
實驗1，在上述試管斜面培養(yǎng)基配方和液體種子培養(yǎng)基配方不變的情況下，變更發(fā)酵液配方中的復合氨酸比例為5‰，經(jīng)分析發(fā)酵液中色價為315U/ml。
實驗2，在實驗1中，再變更其復合氨基酸比例為1‰，分析其發(fā)酵液，其色價為460U/ml。
實驗3，在實驗1中，再變更其復合氨基酸比例為1.5‰，分析其發(fā)酵液，其色價為460U/ml。
實驗4，在實驗1～3的基礎上改變MnSO4含量，發(fā)現(xiàn)對發(fā)酵液中色價沒有較大的變化。
實驗5，在上述試管斜面培養(yǎng)基配方和液體種子培養(yǎng)基配方不變的情況下，將發(fā)酵液配方中的復合氨基酸成份去掉，發(fā)現(xiàn)其色價低于300U/ml。
經(jīng)上述實驗知，本發(fā)明中的復合氨基酸在發(fā)酵液配方中起著積極的作用，能刺激紅曲生長并提高產(chǎn)量。本發(fā)明所用復合氨基酸選用現(xiàn)有市面上的產(chǎn)品，在上述實驗中所用復合氨基酸為湖南湘東氨基酸廠生產(chǎn)的成品。
本發(fā)明所生產(chǎn)的紅曲紅色素與現(xiàn)有技術相比具有以下顯著的優(yōu)點1、在發(fā)酵液配方中添加了適當?shù)膹秃习被?，增加了色素的穩(wěn)定性和水溶，經(jīng)檢驗發(fā)酵液中的色價為600～800U/ml，與現(xiàn)有一些制曲技術相比有顯著的提高，其對比請參見表二。
表二，紅色素生產(chǎn)技術中發(fā)酵液中色價比較
2、經(jīng)本發(fā)明的生產(chǎn)方法所得的紅曲紅色素其光熱穩(wěn)定性大大提高，其產(chǎn)品在光照20天不褪色，在溫度130℃下10小時內(nèi)不褪色；本產(chǎn)品與現(xiàn)有一些技術比較情況如表三所示，從中可見本發(fā)明所生產(chǎn)的紅曲紅色素具有較好的光熱穩(wěn)定性，遠遠優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品。有利于保藏和應用。
表三，紅曲紅色素的光熱穩(wěn)定性能比較
3、本發(fā)明直接將紅曲紅色素和紅曲黃色素分離出來，保證了產(chǎn)品的色澤純度，給產(chǎn)品的保藏和應用提供了方便。
權利要求
1.一種提高紅曲紅色素得率的紅曲紅色素的生產(chǎn)方法，它是一種紅曲霉經(jīng)斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)，接入液體種子培養(yǎng)培養(yǎng)后，再接入發(fā)酵液中發(fā)酵，將所得發(fā)酵液由離心機出菌體和菌液，再經(jīng)菌體和菌液的處理得高產(chǎn)量的紅曲紅色素的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的紅曲霉是紅曲霉菌的誘變株Monascus anka(CGMCCNO.0424)；所述的發(fā)酵液配方如下大米粉8％，蛋白胨0.08％，黃豆2.5％，蛋白酶2％，KH2PO40.2％，NaNO30.25％，MgSO4·7H2O0.08％，(NH4)2SO40.08％，MnSO40.1％，復合氨基酸0.15％，乳酸調PH3.6。
2.根據(jù)權利要求1所述的紅曲紅色素生產(chǎn)方法，其特征在于上述所說的菌體和菌液的處理是按以下步驟進行的①、菌體中加入2倍體積的85％酒精浸泡；②、菌液用等電點沉淀，排掉其上清物，得其沉淀物；③、所得的菌液沉淀物倒入裝有第①步的酒精浸泡的菌體的濾瓶中，再加入1倍體積(菌體和菌液)的85％酒精和1％的復合氨基酸，在常溫常壓下浸泡6～8小時后，由260目篩網(wǎng)抽濾，再用薄膜蒸發(fā)器(真空度0.6Kg，溫度80℃)蒸發(fā)濃縮到含10％～15％的固形物；④、所得固形物用管試離心機將紅曲黃色素分離出來，兩種分離液分別進行噴霧干燥分別得70％的紅曲紅色素和30％的紅曲黃色素。
全文摘要
本發(fā)明為一種提高紅曲紅色素得率的紅曲紅色素的生產(chǎn)方法,它是一種紅曲霉經(jīng)斜面培養(yǎng)基培養(yǎng),接入液體種子培養(yǎng)培養(yǎng)后,再接入發(fā)酵液中發(fā)酵,將所得發(fā)酵液由離心機出菌體和菌液,再經(jīng)菌體和菌液的處理得高產(chǎn)量紅曲紅色素的方法,所說的紅曲霉是紅曲霉菌的誘變株Monascusanka(CGMCC NO.0424);所述的發(fā)酵液配方中添入復合氨基酸,發(fā)酵色價為600～800U/ml。本發(fā)明所得的紅曲紅色素光熱穩(wěn)定性能高,光照10天不褪色,在130℃下10小時不褪色。
文檔編號C12P1/02GK1297056SQ9912394
公開日2001年5月30日 申請日期1999年11月18日 優(yōu)先權日1999年11月18日
發(fā)明者張軍, 譚州國 申請人:張軍, 譚州國