[发明专利]通过高碳源发酵获得胞外水溶性红曲黄色素的方法及应用

说明书

本发明公开一种通过高碳源发酵获得胞外水溶性红曲黄色素的方法及应用。该方法的步骤如下：将红曲霉菌种接种于基本发酵培养基中，进行好氧发酵，使得红曲霉菌种处于对数生长期或稳定期；接着补加碳源，该碳源在发酵培养基中的浓度为至少60g/L，继续好氧发酵；将发酵好的发酵液进行固液分离，取液体，得到胞外水溶性红曲黄色素。本发明通过采用高碳源直接发酵法方法，优化红曲霉菌的代谢，得到高色价以及高色调的胞外水溶性红曲黄色素，实现了天然水溶性红曲黄色素的生产。本发明可取代目前转化法生产红曲黄色素工艺，消除化学转化步骤的不良影响，得到纯天然红曲黄色素产品，不含人工改造结构成分，符合食品安全质量要求，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及红曲霉的发酵方法，特别涉及一种通过高碳源发酵获得胞外水溶性红曲黄色素的方法及应用。

背景技术

红曲色素是一种天然色素，由红曲菌发酵生产，在中国、韩国和日本一直被作为天然的食用色素广泛用于饮料、酱、食用油、面包、糕点等领域，已有上千年历史。目前商品用红曲色素一般为混合色素，主要分为红、橙、黄三大类。已被证实鉴定的红曲色素有50多种，其中包含常见的六种胞内色素：2种红色素(Rubropunctamine、Monascorubramine)，2种橙色素(Rubropunctatine、Monascorubrine)和2种黄色素(Ankaflavine，Monascin)。近年来，有研究报道黄色素monascin和黄色素ankaflavin是降脂的有效成分，能显著降低血清TC、TG、低密度脂蛋白和胆固醇的水平；水溶性黄色素着色能力强，热稳定性、耐氧化剂和耐还原剂的性能好，故红曲黄色素的开发研究具有广阔的前景和重大的经济效益。

红曲霉液态发酵的红曲色素主要是胞内色素，这些色素易溶于乙醇、丙酮等极性较大的有机溶液，都是非水溶性的色素，在食品应用方面受到一定的限制。同时液态发酵面临两个瓶颈问题：一是发酵过程中菌体胞内产物的高浓度会导致产物的负反馈抑制；二是发酵结束后胞内发酵产物分离提取困难，产物纯化流程复杂，成本较高。因此，局部改变胞内色素分子结构及其发色性能，制备一系列衍生物，实现红曲色素溶解性能的改善，或者采用一种发酵技术实现胞外红曲色素的高产量输出，具有很好的应用前景及重大的市场开发价值。

现阶段，红曲红色素已实现工业化生产，但红曲黄色素仍处于开发研究阶段，并且色阶及色调值偏低。现有文献检索发现：红曲霉常规液态发酵，胞外黄色素产量一般在10AU/mL左右。Zhiqiang Hu等(Appl Microbiol Biotechnol，2012，94:81-89)中介绍，采用非离子表面活性剂进行萃取发酵红曲色素，实现了将胞内色素萃取到胞外表面活性剂胶束溶液，胞外黄色素色阶可达到50AU/mL，但其色调仅为2左右，即仍有较高含量的红色素和橙色素。采用萃取发酵使得胞外黄色素产量得到了一定的提高，但从表面活性剂中提取色素的食品安全性、回收技术成本、萃取到胞外黄色素的水溶性等方面仍需要深入的探索和研究。目前对直接发酵大量制备胞外水溶性红曲色素，并大幅度降低红曲红、橙色素的比例，得到高纯度黄色素的研究还没有相关的市场报道。

现有的发酵技术，所得的红曲色素基本上都是红曲红色素、橙色素以及黄色素的混合物。因此，亟需一种能高效获得红曲黄色素的方法。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种通过高碳源发酵获得胞外水溶性红曲黄色素的方法。

本发明的另一目的在于提供所述通过高碳源发酵获得胞外水溶性红曲黄色素的方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种通过高碳源发酵获得胞外水溶性红曲黄色素的方法，包括如下步骤：

(1)将红曲霉菌种接种于基本发酵培养基中，进行好氧发酵，使得红曲霉菌种处于对数生长期或稳定期；

(2)接着补加碳源，该碳源在发酵培养基中的浓度为至少60g/L，继续好氧发酵；