本發(fā)明屬于生物工程與
技術領域：
，具體涉及一種紅曲霉發(fā)酵蝦頭和蝦殼產(chǎn)紅曲色素的方法。
背景技術：
：紅曲在我國的應用歷史已有數(shù)千年，紅曲色素是紅曲霉生長代謝過程中產(chǎn)生的天然色素，具有色澤鮮紅、著色力強、穩(wěn)定性好、口味自然等優(yōu)點，能抑菌、抗氧化、抑制脂肪酶活性、調(diào)節(jié)血脂、抗腫瘤等功能，已廣泛應用于食品中。目前，我國對紅曲色素的需求量越來越大。然而，傳統(tǒng)的紅曲霉發(fā)酵主要以大米為原料，通過固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)，勞動強度大、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本較高且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差，不適宜大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。因此，利用其它原料進行液態(tài)發(fā)酵紅曲霉生產(chǎn)紅曲色素，具有重要意義。但液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)紅曲色素色價較低，從而制約其工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明中利用蝦殼作為氮源進行液態(tài)發(fā)酵，一方面減少成本，另一方面可對蝦殼廢物利用，增加蝦的附加值。小龍蝦也稱克氏原螯蝦，是淡水經(jīng)濟蝦類，在我國因肉味鮮美廣受人們歡迎。目前，在對蝦的加工中主要以凍蝦仁為主，在加工中產(chǎn)生的大量的蝦頭、蝦殼等下腳料（約占蝦體質(zhì)量的30%-40%）難以處理，目前主要是低價銷售用于生產(chǎn)飼料等，還有少量用于生產(chǎn)甲殼素。實際上，蝦殼、蝦頭中還殘留著大量蛋白質(zhì)，另外還有多種不飽和脂肪酸、蝦青素、各種礦物質(zhì)等成分，值得利用。用蝦殼作為氮源進行紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)色素，可以充分利用蝦殼中的蛋白質(zhì)，變廢為寶。傳統(tǒng)的紅曲色素多以大米為底物發(fā)酵生產(chǎn)，大米作為一種主要的糧食作物，其成本較高，不符合政府政策導向。紅曲霉在發(fā)酵基質(zhì)上具有多樣性，為降低成本和減少污染，近年來各種農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物已被用于作為紅曲霉發(fā)酵底物，紅曲霉在玉米、高粱、豌豆、木薯、糯米、麥麩以及米醋廢渣上均能生長，但產(chǎn)生的紅曲色素含量通常較低。喬武明等研究表明，以麥麩為發(fā)酵基質(zhì)，在35℃、pH值為6.0的最佳發(fā)酵條件下進行固態(tài)發(fā)酵，色素產(chǎn)量最高，色價為300U/g，以麥麩作為發(fā)酵基質(zhì)與大米相比產(chǎn)率有很大差別，不適合單獨作為紅曲色素發(fā)酵基質(zhì)；杜甫軍等研究表明，以米醋廢渣為發(fā)酵基質(zhì)進行固態(tài)發(fā)酵，產(chǎn)生紅曲色素，色價為（1252.5±47）U/g，而且米醋廢渣經(jīng)過糖化、酒精發(fā)酵、壓榨去清液后，碳源含量相對較低，為提高紅曲色素的產(chǎn)量還需添加碳源。程愛芳等研究表明，以糯米為基質(zhì)固態(tài)發(fā)酵，產(chǎn)生紅曲色素，色價為1008.8U/g。李慧等研究表明，以大米粉為基質(zhì)進行液態(tài)發(fā)酵，在30℃、pH值為6.0的最佳發(fā)酵條件下，色素產(chǎn)量最高，色價為19.2U/ml。Tzu-WenLiang等以蝦殼粉為發(fā)酵基質(zhì)，僅研究了紅曲霉的胞外酶的純化表征，而以蝦殼作為底物進行紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)紅曲色素的方法國內(nèi)外暫無報道。技術實現(xiàn)要素：鑒于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明通過利用蝦頭、蝦殼作為氮源，在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加梯度質(zhì)量分數(shù)的蝦殼粉，研究發(fā)酵液中色價與蝦殼粉添加量的關系，從而提供一種紅曲色素產(chǎn)量高的紅曲霉發(fā)酵蝦頭、蝦殼產(chǎn)紅曲色素的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種紅曲霉發(fā)酵蝦頭、蝦殼產(chǎn)紅曲色素的生產(chǎn)方法，包括將紅曲霉菌進行斜面種子培養(yǎng)，液體種子培養(yǎng)，發(fā)酵培養(yǎng)，其中液體種子培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)過程中加入蝦頭、蝦殼粉。優(yōu)選地，所述斜面種子培養(yǎng)的步驟為：將紅曲霉菌接種于固體斜面培養(yǎng)基，于30℃恒溫培養(yǎng)6天，得到斜面一級種子；所述固體斜面培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖6%，蛋白胨2%，可溶性淀粉3%，瓊脂3%。進一步優(yōu)選地，所述液體種子培養(yǎng)的步驟為：取培養(yǎng)后的斜面種子管一支，用生理鹽水將菌體及孢子洗脫至100mL生理鹽水中，按10%的接種量接種到二級液體種子培養(yǎng)基，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于200rpm,30℃培養(yǎng)3天，得液體二級種子；所述二級液體種子培養(yǎng)基的配方為：大米粉3%，NaNO30.5%，K2HPO40.15%，MgSO4·7H2O0.1%，蝦殼粉1%，用乳酸調(diào)pH5.5～6。進一步優(yōu)選地，所述發(fā)酵培養(yǎng)的步驟為：將液體二級種子按10%的接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養(yǎng)6天；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，分別添加蝦頭、蝦殼粉，使其占發(fā)酵培養(yǎng)基質(zhì)量的0%、0.5%、0.8%、1.1%、1.4%、1.7%，最后用乳酸調(diào)pH5.5~6。本發(fā)明進行了紅曲菌株發(fā)酵蝦頭、蝦殼產(chǎn)紅曲色素的研究，在發(fā)酵過程中分別添加不同質(zhì)量分數(shù)的蝦殼粉，檢測了不同蝦殼粉添加量的發(fā)酵液中次級代謝產(chǎn)物色素的產(chǎn)生情況，闡明了蝦殼粉添加量與紅曲色素產(chǎn)量的關系，通過對比加入不同質(zhì)量分數(shù)的蝦殼粉的發(fā)酵液色價的檢測值?，F(xiàn)有的紅曲發(fā)酵產(chǎn)紅曲色素多以大米為底物進行固態(tài)發(fā)酵，其成本較高，與這些方法相比，本發(fā)明中的紅曲色素生產(chǎn)方法制取的紅曲色素產(chǎn)量高，最高色價可達49.75U/ml，而且可對蝦殼粉進行廢物利用，降低發(fā)酵成本。具體實施實例本發(fā)明所用菌種為紅曲霉MonacusGN01，該菌種由湖北工業(yè)大學生物工程實驗室保藏，蝦殼由公司提供，洗凈凍存。以下通過實施例形式對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。實施例1（1）將紅曲霉菌MonacusGN01接種于固體斜面培養(yǎng)基，于30℃恒溫培養(yǎng)6天，得到斜面一級種子；所述固體斜面培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖6%，蛋白胨2%，可溶性淀粉3%，瓊脂3%；（2）取培養(yǎng)后的斜面種子管一支，用生理鹽水將菌體及孢子洗脫至100mL生理鹽水中，按10%（占二級液體種子培養(yǎng)液的體積）的接種量接種到二級液體種子培養(yǎng)基，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于200rpm,30℃培養(yǎng)3天，得液體二級種子；所述二級液體種子培養(yǎng)基的配方為：大米粉3%，NaNO30.5%，K2HPO40.15%，MgSO4·7H2O0.1%，蝦殼粉1%，用乳酸調(diào)pH5.5～6；（3）將液體二級種子按10%（占發(fā)酵培養(yǎng)液的體積）的接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養(yǎng)6天；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，用乳酸調(diào)pH5.5~6；（4）取發(fā)酵完成的發(fā)酵液測定色價，結果見表1。實施例2步驟（1）、（2）與實施例1的步驟（1）、（2）相同。（3）將液體二級種子按10%（占發(fā)酵培養(yǎng)液的體積）的接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養(yǎng)6天；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，加入0.5%蝦殼粉，用乳酸調(diào)pH5.5~6；（4）取發(fā)酵完成的發(fā)酵液測定色價，結果見表1。實施例3步驟（1）、（2）與實施例1的步驟（1）、（2）相同。（3）將液體二級種子按10%（占發(fā)酵培養(yǎng)液的體積）的接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養(yǎng)6天；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，加入0.8%蝦殼粉，用乳酸調(diào)pH5.5~6；（4）取發(fā)酵完成的發(fā)酵液測定色價，結果見表1。實施例4步驟（1）、（2）與實施例1的步驟（1）、（2）相同。（3）將液體二級種子按10%（占發(fā)酵培養(yǎng)液的體積）的接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養(yǎng)6天；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.1%蝦殼粉，用乳酸調(diào)pH5.5~6；（4）取發(fā)酵完成的發(fā)酵液測定色價，結果見表1。實施例5步驟（1）、（2）與實施例1的步驟（1）、（2）相同。（3）將液體二級種子按10%（占發(fā)酵培養(yǎng)液的體積）的接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養(yǎng)6天；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.4%蝦殼粉，用乳酸調(diào)pH5.5~6；（4）取發(fā)酵完成的發(fā)酵液測定色價，結果見表1。實施例6步驟（1）、（2）與實施例1的步驟（1）、（2）相同。（3）將液體二級種子按10%（占發(fā)酵培養(yǎng)液的體積）的接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養(yǎng)6天；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.7%蝦殼粉，用乳酸調(diào)pH5.5~6；（4）取發(fā)酵完成的發(fā)酵液測定色價，結果見表1。紅曲發(fā)酵液色價的測定采用分光光度計法（測定505nm處的吸光值）；發(fā)酵培養(yǎng)基中不同蝦頭、蝦殼粉添加量對紅曲色素的產(chǎn)量影響見表1，當蝦頭、蝦殼粉添加量為0%~1.1%時，發(fā)酵液中色價隨著蝦殼粉添加量的增加而增加；蝦殼粉添加量為1.1%~1.7%時，發(fā)酵液中色價隨著蝦殼粉添加量的增加而降低，蝦殼粉添加量為1.1%色價最高，為49.75U/ml。表1.色價測定結果505nm色價(U/ml)施例110.05實施例227.8實施例339.25實施例449.75實施例540.5實施例631.5當前第1頁1 2 3