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作为食品添加剂的天然色素品种多样、原料丰富、有益健康、绝大多数无副作用,安全性高。目前,我国色素生产与国外色素生产相比,普遍存在成本较高,提取效率较低的现象;许多色素研究工作只停留于书本理论知识,投入实践生产的比例较小;在植物色素资源开发利用当中,许多单位只注重开发,不注重保护,致使资源枯竭。因此开发新型的天然色素,是色素行业发展的首要问题。
本研究从产红色素的混合菌群中分离出2株菌(HS07A和HS07B),经过培养试验得知两菌混合培养发酵才能产生红色素,而单独培养任何一株菌,均不能产生红色素。依据其形态、生理生化特性及rDNA片段测序同源性分析,结果表明HS07A属于半知菌亚门(Deuteromycotina),芽孢菌纲(Blastomycetes)、隐球酵母目(Crytococcales)、隐球酵母科(Crytococcaceae)、假丝酵母属(Candida Berkh)、热带假丝酵母(C。tropicalis);菌株HS07B青霉属(Penicillium)。
将两个菌种单独接种和交叉划线接种培养,结果在划线平板上两菌交叉生长部位沿青霉菌(HS07B)菌丝生长的方向上产生红色素。此外,以查氏培养基为基础,做营养限制实验,当C源为1 g/L时,单独培养青霉菌也可产生红色素,且该红色素和混合产生的红色素为同种色素,判定红色素是由青霉菌产生的。进一步将HS07A和HS07B与其他已知酵母和霉菌两两按酵母-霉菌混合接种培养,结果只有HS07A和HS07B的混合产生红色素,其它组合不产生红色素。进行滤膜隔离培养实验,上清滤液互加实验,可以看出,色素的产生并不是因为菌体接触和代谢产物相互作用产生的;追加还原糖实验,得出红色素的产生和培养基中还原糖的含量有关。
紫外-可见分光光度计全波段扫描提取得到的色素,确定色素最大吸收峰为510nm。将提取的红色素进行梯度稀释,于510nm波长测量吸光度,建立吸光度(A)与色素浓度(C)关系曲线C(mg/mL)=1-4494A+0.0121(R2=0.9998)。该红色素性质分析得知可为水醇等多种溶剂溶解,其抗氧化,抗紫外照射能力,热稳定性,抗酸碱性均较强。是一种具有开发利用的潜能的色素。
对该两株菌混合发酵条件进行优化后,得出500mL三角瓶装量60mL培养基、29℃、160rpm、初始pH=5、接种比例1:1和先接种HS07B培养7h后再接种HS07A混合培养,能够产生更多的色素,比优化前提高了15%。并进行15L发酵罐的放大试验,结果在总发酵62h分离提取色素,色素产量达到最大为6.19mg/mL,比摇瓶水平提高将近一倍,时间缩短10.h。表明采用HS07A-HS07B二元培养生产红色素是一种有效的方法,该二元发酵系统的建立为该色素的开发利用奠定了基础。
此利用微生物发酵的方法生产红色素,弥补了利用植物提取色素方面资源限制的问题,并且该方法简洁、高效,不受季节、地点的限制,成本低。为色素的开发和其他发酵生产提供一些参考。其具体色素产生原理和色素成分分析还在进一步研究之中。