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在食品行业中,色素是一种重要的食品添加剂。食用色素包括化学合成色素和天然色素两大类。合成色素具有致癌、致畸等毒性,在一定程度上限制了其开发和应用,因此安全性较高的天然色素渐渐进入人们的视野。天然色素按来源可分为植物色素、动物色素、微生物色素等。其中动、植物色素品质差异大,产量小,成本高,且一般稳定性较差,使其应用发展受到制约。而微生物色素作为一种新兴行业,越来越受研究人员的关注。尤其是某些真菌在代谢过程中会产生色素(如红曲霉),而且真菌生长快、易培养、可进行简单地大规模工业生产,因此真菌色素逐渐成为获取天然色素的一种重要途径。本实验室在对南极微生物的筛选过程中,从南极样品中筛选到一株能大量分泌紫红色素的真菌Geomyces sp.WNF-15A。Geomycessp.WNF-15A 属于嗜冷的地丝霉属(Geomyces)真菌,也是一株紫红色色素高产真菌菌株。在前期实验研究中发现,其发酵液经预处理可得到色价达到144.05的色素固体粉末。1L发酵液可以获得1.71 g色素干粉[3]。Geomycessp.WNF-15A产色素能力在同类微生物中具有明显的优势。另外,其与已广泛使用的天然色素——红曲红色素具有类似的化学结构,化学稳定性与之相近。在食品添加剂行业具有很大的发展应用潜力。为实现南极红色素工业化生产,本课题对南极红色素开展了较为深入的研究。采用柱层析和HPLC制备技术对南极红色素进行分离纯化,结合UV、IR、MS、HR-ESIMS、1H-NMR、13C-NMR、2DNMR(含 HSQC 和 HMBC)等技术对分离得到的主要单体化合物结构进行解析。鉴于其母核结构与红曲红色素相同,因此选择红曲红色素做对照,对其稳定性、毒性等进行研究。此外为克服其低温发酵的缺点,对Geomyces sp.WNF-15A菌种进行紫外诱变,并通过相应面法进行培养条件优化,以得到耐高温、色素高产菌株。希望将南极红色素开发成为一种能够满足食品、药品、化妆品等适应多行业用途的色素。研究发现南极红色素极性大,分离纯化难度大。经反复制备分离成功得到红色素呈色单体化合物,经鉴定确定其化学分子式为C23H23N05,母核结构与红曲红色素母核结构相同。以红曲红色素为对照对其稳定性进行研究,结果表明南极红色素对紫外光稳定;对绝大多数金属离子和食品添加剂稳定;在pH=6-10范围内稳定性好。经HPLC初步分析,南极红色素中不含毒性成分桔青霉素,安全性优于红曲红色素。毒理学研究结果显示,南极红色素实际无毒。紫外诱变研究结果成功诱变得到了耐高温色素高产菌株YB-012,并通过响应面法优化得到其pH值、糖浓度、接种量的最佳值分别为5,3%,7%。研究结果表明,南极红色素稳定性、安全性优于红曲红色素,诱变菌株耐高温、色素高产,具备开发为食品、药品、化妆品行业着色剂的潜力。