[发明专利]在发酵过程中由红曲霉属直接生产结晶色素的方法

说明书

《食品工艺》第49页（1986年7月）指出“消费者是首先以颜色来判断食品的质量的。”尽管应批评消费者这种更优先考虑直观感觉而不是考虑味觉及营养价值的态度，但是仍必须积极面对消费市场的这一看法。

虽然天然产生的色素被首先用作食品的着色剂，但是，化学的发展作为一种惩戒，导致很多合成染料（特别是苯胺类染料）排挤了天然产生的色素，而用作为食品添加剂。作为一类合成着色剂，它具有很多优点，例如在颜色的均匀性和再现性，颜色稳定性，无味性，和对氧化和/或热和/或光的稳定性等方面，都比天然产生的色素优越;它来源广泛，相对地不太受作物收成的影响。其结果是，合成着色剂的普及最终被理解了。

然而，随着消费者对食品添加剂更多的了解，及对某些有代表性样品的检验水平的提高，因而关心起这些合成着色剂的安全性了。最近几年，已经看到，过去用作食品色素的某些材料，全都不仅受到谴责，而且受到怀疑，甚至受到废除或者至少限制其使用。例如FD&C红2号及FD&C紫1号，在美国及其它国家已被禁用。由于从FD&C黄5号单独诱发多种过敏性反应，因此最近美国命令凡是用该染料染色的食品，必须在其产品标签上作出标记。其结果是，舆论开始再一次移向了作为食品添加剂的天然产生的色素。

由红曲霉属的真菌所产生的色素（一般由东方的大米来培植）是橙黄色的，相对地不溶于水，但是很容易和含有氨基的化合物进行反应，而生成水溶性的着色剂。红曲霉属色素作为一般的食用色素及酒和腐乳的色素，在东方已经使用几百年了。该色素也可作成水溶性的或者油溶性的，它在PH2～10的范围内是稳定的，并且对热稳定，而且可用高压灭菌器来灭菌。在东方各国，这种类型的微生物一般由大米粒来培养，而且一旦该大米粒被红色菌丝体所渗透，则将该大米细磨成粉末，而用作为食品着色剂。该橙黄色色素是红曲红素（monascorubin）和红色点状菌落（rubropunctatin）的混合物，其结构由Fielding等人在Tetrahedron  Letter  NO.5，24～7（1960）和Kumasaki等人在Tetrahedron，18，1171（1962）中作了说明。二者的结构不同，前者具有一个7碳酮基，而后者具有一个5碳酮基。为了本申请的目的，“前体物色素”指的是含有红曲红素和红色点状菌落的水不溶橙黄色色素的任何混合物，混合物是通过合适的红曲霉属的发酵来制备的。

前体物色素的工业化生产，需要适合的发酵方法的改进。近年来，已有很多报导涉及这一主题。Shepherd等人在美国专利U.S.4，145，254中通过使用两相的方法，作出了重要改进，其中该微生物首先在PH4～7的生长促进介质中进行培养，然后将其转移到其PH值为2～4的第2种介质中，以刺激前体物色素的生成。低的PH值并不影响前体物色素的生成，但是都能干扰在该介质中的随后与蛋白质的氨基和/或铵离子的反应。其结果是，排除了作为染料的橙黄色前体物色素的生成。另一例子是U.S.4，442，209，其权利要求是，通过在含有麦芽糖醇的介质中培养红曲霉属，而增加前体物色素的生成。

正如Shepherd等人所说的：“希望工业上得到的色素具有完全可以测定的结构（该色素可进行严格的宽容度检验，并显示完美的可重现性），首先应该研究的问题就是高纯橙黄色色素的高产率生成。”迄今介绍的所有方法中，在高纯度前体物色素的分离和离析方面都存在着严重的缺点。特别是在现有制法中，所生成的前体物色素都是以无定形、块状物的形式存在，而据信，这是某些类型色素-类脂结合的结果。该固体物质不能从菌丝体中分离出来，因为它被分配进入另一个相中了。前体物色素与真菌产生的类脂强烈结合，造成了色素萃取和纯化的极大困难、麻烦及费用大。在一种可能是典型的方法中，在菌丝体分离之后，用有机溶剂将色素产生介质进行萃取，或是用有机溶剂来萃取含有均匀菌丝体的生成介质，然后将溶剂蒸发以得到前体物色素的粗产品，接着将该粗产品进一步纯化，例如通过层析法和结晶法来进行。就纯前体物色素的产率及及生产费用而言，这样萃取-层析-结晶的方法是没有效果的，因为要使用溶剂来萃取色素，以及需要昂贵的能源从萃取液中蒸去溶剂，而且这不易于被用作连续的发酵方法，以连续地生成前体物色素。