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高产色素红曲菌株的选育及所产色素性质的研究

作 者: 嵇豪
导 师: 蒋冬花
学 校: 浙江师范大学
专 业: 植物学
关键词: 红曲霉 红曲色素 选育 稳定性 RSM 抑菌性
分类号: TS202.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


近年来,天然色素引起了人们极大的关注,由于其安全性高的特点逐步取代了人工合成色素在食品行业中应用。而微生物来源的色素因为其低成本,下游工程简单等优点在其中扮演重要的角色,红曲色素即是其中之一。随着人类对红曲霉认识的加深,对红曲色素的开发利用必然更加受到人们的重视。论文分离筛选获得一株高产色素红曲霉菌株,通过发酵条件优化进一步提高了其色素产量,并对其所产色素的性质做了初步研究。(1)从分离获得的280株红曲霉菌株中筛选获得了一株高产色素红曲霉,经形态学和分子学鉴定其为紫色红曲霉,命名为Mp-41,其色价达4010 U/g。该菌株于中国典型微生物培养中心的菌种保藏号为CCTCC NO:209133。其ITS区域序列在GenBank的登录号为:HQ659499.1。该菌株专利号为:ZL200910102278.9。(2)为提高红曲色素的产量,选择固体发酵中的多个因素进行研究。挑选初始含水量、接种量和发酵时间三个因素设计Box-Behnken中心组合实验,利用Design-Expert7.0中的优化工具对实验结果进行分析获得最优发酵条件为:初始含水量44.81%,接种量为2.65 mL,发酵时间为10.19 d。在该条件下红曲米的色价未5340.4 U/g,为市售红曲米的2-3倍。(3)研究了红曲米中水溶性色素的超声波提取工艺。在单因素的基础上,采用响应面法研究了超声时间、液料比和超声功率对提取液色价的影响,建立了二次回归模型,得到提取工艺的最优条件。结果表明,以上三因素对红曲米中水溶性色素的提取均有显著影响,当提取工艺条件为:超声时间20.6 min,液料比为32.2:1,超声功率为730 W时,红曲米中水溶性色素的色价达到最大值570.5 U/g。(4)研究了pH值,温度,不同波长的可见光,紫外光对紫色红曲霉Mp-41所产色素稳定性的影响。从物质热降解动力学的角度考察了红曲色素的热稳定性,并给出了红曲色素的热降解半衰期。同时在不同波长可见光以及不同酸碱度下,对色素的稳定性进行了探索。结果表明pH为6-9时色调稳定,色素颜色鲜艳;色素随着温度的升高半衰期下降、稳定性降低。红光照射后色素保存率最高,蓝光最小与复合光相似,色素液对紫外光较为稳定。(5)对Mp-41所产红曲色素组分进行分离,获得8个红色条带,2个黄色条带和1个橙色条带。采用牛津杯法测定不同浓度的红曲色素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念球菌、枯草芽孢杆菌的抑菌性能。结果表明:红曲色素对金黄色葡萄球菌的抑菌效果最好,对枯草芽孢杆菌、白色念球菌的抑菌效果次之,对大肠杆菌的抑菌效果最差。以赤霉菌、苦瓜枯萎病菌、黄瓜枯萎病菌、白绢病菌、番茄早疫病菌为供试菌种,用生长速率法测定高价红曲米乙醇提取物的抑菌活性。结果表明:红曲色素对番茄早疫病菌与白绢病菌的抑菌效果较好,其EC50分别达到0.0433mg/mL和0.0747mg/mL,对黄瓜枯萎杆菌的抑菌效果次之,对赤霉菌与苦瓜枯萎病菌的抑菌效果较差。

全文目录


摘要  5-7ABSTRACT  7-10目录  10-14第一章 文献综述  14-25  1 红曲色素的合成途径与理化性质  14-16  2 红曲霉的分类与分离纯化  16-17    2.1 红曲霉的分类  16-17    2.2 红曲的分离纯化研究  17  3 红曲霉发酵技术  17-19    3.1 固态发酵  18    3.2 液态发酵  18    3.3 响应面法及其应用  18-19  4 红曲色素的提取与分离  19-20  5 红曲生理活性物质  20-21    5.1 莫纳可林(monacolins)  20-21    5.2 γ-氨基丁酸(GABA)  21    5.3 桔霉素  21  6 红曲色素的应用  21-22    6.1 红曲色素在肉制品、腌制品上的应用  22    6.2 红曲色素在其他食品上的应用  22    6.3 红曲色素在日用品、化妆品上的应用  22  7 立题背景和主要研究内容  22-25    7.1 立题背景  23    7.2 主要研究内容  23-24    7.3 技术路线  24-25第二章 红曲色素生产菌株的筛选与鉴定  25-35  1 材料与仪器  25-27    1.1 菌株来源  25    1.2 培养基  25-26    1.3 药品及仪器  26-27  2 实验方法  27-29    2.1 红曲菌株的分离与保藏  27    2.2 固体发酵制备红曲米  27-28    2.3 红曲色素的提取和测定  28    2.4 菌株的形态学鉴定  28    2.5 rDNA ITS区域的扩增与测序  28-29    2.6 构建系统发育树  29  3 结果与分析  29-34    3.1 红曲霉菌株的分离纯化  29-30    3.2 高产色素红曲霉菌株的筛选  30-31    3.3 菌株的形态学鉴定  31-32    3.4 rDNA ITS区域的测序与BLAST比对结果  32-33    3.5 构建系统发育树  33-34  4 讨论  34-35第三章 红曲霉固体发酵条件优化  35-46  1 材料  35-36    1.1 菌种  35    1.2 培养基  35-36    1.3 仪器与药品  36    1.4 设计分析软件  36  2 实验方法  36-37    2.1 种子液培养  36-37    2.2 红曲色素的提取和测定  37    2.3 单因素实验  37    2.4 响应面法优化固体发酵条件  37  3 结果与分析  37-44    3.1 基础培养基的确定  38    3.2 初始含水量对发酵结果的影响  38-39    3.3 温度和pH对发酵的影响  39-40    3.4 接种量和发酵时间对发酵的影响  40    3.5 响应面优化实验  40-44  4 讨论  44-46第四章 超声波提取红曲米中水溶性色素  46-56  1 材料  46-47    1.1 实验材料  46    1.2 主要仪器的设备  46-47    1.3 设计分析软件  47  2 实验方法  47-48    2.1 红曲水溶性色素的测定  47    2.2 单因素实验  47    2.3 响应面优化实验  47-48  3 结果与分析  48-55    3.1 水溶性红曲色素的可见紫外光吸收谱  48-49    3.2 超声时间对红曲色素提取的影响  49    3.3 液料比对红曲色素提取的影响  49-50    3.4 超声功率对红曲色素提取的影响  50-51    3.5 响应面优化实验  51-55  4 讨论  55-56第五章 紫色红曲霉Mp-41所产色素的稳定性  56-65  1 材料  56-57    1.1 实验材料  56    1.2 仪器与药品  56-57  2 实验方法  57-59    2.1 红曲色素的提取与测定  57    2.2 红曲色素酸碱稳定性的测定  57    2.3 红曲色素热稳定性测定  57-58    2.4 红曲色素的热降解动力学  58    2.5 红曲色素对可见光的稳定性  58-59    2.6 红曲色素对紫外光的稳定性  59  3 结果与分析  59-63    3.1 pH对红曲色素稳定性的影响  59-60    3.2 温度对红曲色素稳定性的影响  60-61    3.3 红曲色素的热降解动力学  61    3.4 红曲色素对可见光的稳定性  61-62    3.5 红曲色素对紫外光的稳定性  62-63  4 讨论  63-65第六章 红曲色素的组分分离与抑菌性测定  65-74  1 材料与仪器  65-66    1.1 试验材料  65    1.2 供试菌株  65-66    1.3 培养基  66      1.3.1 PDA培养基  66      1.3.2 牛肉膏蛋白胨培养基  66    1.4 仪器设备  66  2 实验方法  66-68    2.1 薄层色谱法分离红曲色素  66-67    2.2 制备红曲色素浓度梯度  67    2.3 对四种常见微生物的抑菌性测定  67    2.4 对几种植物病原菌的抑菌性测定  67-68  3 结果与分析  68-73    3.1 红曲色素组分的薄层分离  68-69    3.2 对四种常见微生物的抑菌性测定  69-71    3.3 对几种植物病原菌的抑菌性测定  71-72    3.4 对植物病原菌的毒力测定  72-73  4 讨论  73-74第七章 小结与建议  74-76  1 小结  74-75  2 建议  75-76参考文献  76-85附录  85-87攻读学位期间取得的研究成果  87-88致谢  88-89

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