短梗霉(Aureobasidium pullulans),能够发酵生产许多生物产品,如多糖、黑色素、酶等,被发掘和应用到科学研究和工业当中。黑色素是一类由酚类物质或吲哚类聚合形成的生物大分子物质,具有鳌合重金属离子、防紫外线辐射、清除自由基等功能,广泛应用于医药、化工、农业、化妆品、食品等领域。本文通过对比文献报道中短梗霉黑色素的提取方法,总结研究出一种新的短梗霉黑色素提取的方法进行优化。短梗霉黑色素的水不溶性使其应用受到很大限制,因此,选用多种氨基酸对其进行修饰,得到微溶于水的赖氨酸-黑色素,并对比其与修饰前黑色素的稳定性。短梗霉的发酵液浓稠且黑亮,用于墨汁配制,不仅使墨汁色泽光亮,还具有防水、环保等多种益处。主要研究结果如下:(1)采用单因素和响应面优化碱提酸沉与酸沉醇沉结合法中乙醇添加量、乙醇浓度、NaOH浓度、加热温度、酸沉时间进行优化,结果发现,当乙醇添加量为48.9 mL,乙醇浓度为60%,NaOH浓度为2.65 mol/L,加热温度70℃,酸沉时间8 h,短梗霉黑色素产量达到最大值0.73±0.002 g/L。(2)采用单因素和响应面优化短梗霉的发酵培养基条件:马铃薯200 g/L,葡萄糖20g/L,硫酸铵20.26 g/L,酪氨酸20 mg/L,KH2PO4 0.3 g/L,初始pH为7.0,培养温度为28℃,接种量为5 m L,培养时间为116 h,短梗霉黑色素产量达到最大值1.23±0.005 g/L。(3)通过12种氨基酸对短梗霉黑色素进行修饰,结果发现赖氨酸-黑色素可微溶于水,在37℃蒸馏水中的溶解度为5.46 g,色价为214.0 U/mL。利用扫描电子显微镜、紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振分析。结果表明,赖氨酸-黑色素中有一些氨基酸分子和黑色素结合,使其表面孔隙增多,仍有一些氨基酸没有发生化学反应而附着在黑色素表面,其最大吸收波长为216.5 nm,结构中含有吲哚基团,较多脂肪族C-H和酰胺基团,因赖氨酸2号位上的伯氨基与短梗霉黑色素的羧基结合形成酰胺,使短梗霉黑色素具有水溶性。(4)探讨了短梗霉黑色素和赖氨酸-黑色素对光照(日照光、紫外光)、加热温度、酸碱性、H2O2、Na2SO3、多种食品添加剂和金属离子的稳定性。结果表明,赖氨酸-黑色素在光照下、低于60℃、强氧化剂环境下稳定,在pH≥4时可以溶解,在强酸中易沉淀析出,在食品添加剂存在下较稳定,对Mg2+、Ca2+不稳定,其他金属离子较稳定,与短梗霉黑色素的稳定性有很大相似性。(5)将短梗霉发酵液与骨胶、高色素炭黑、十二烷基磺酸钠、苯甲酸钠和檀香,配置得到防水的环保墨汁。短梗霉发酵液因含有黑色素色泽黑亮,因含有普鲁兰多糖、聚苹果酸、山梨醇等物质粘稠、顺滑,因此在配置墨汁的过程中,相比于传统方法,减少了很多的化学物质的添加,大大降低了墨汁的毒性,减少了环境污染,普鲁兰多糖等的薄膜性质,更赋予了墨汁防水的性能。以市售某品牌墨汁进行对比发现,短梗霉发酵液配制墨汁色泽度较高,耐水性、耐寒性、防腐性都较好,扩散性相比市售某品牌墨汁较差,可在使用过程中进行稀释使用。