【摘要】：紅曲色素是由絲狀真菌紅曲霉產(chǎn)生的聚酮類次級代謝產(chǎn)物,是一種純天然的食用色素。紅曲黃色素是其中的一種,紅曲黃色素顏色鮮艷,著色能力強,還具有很強的生物活性。目前市售的紅曲黃色素是利用紅曲紅色素通過磺化反應轉化而得,并非純天然的色素。紅曲黃色素發(fā)酵生產(chǎn)還處在實驗室水平,因此對紅曲黃色素,特別是水溶性紅曲黃色素的研究與開發(fā)具有巨大的市場前景。本課題針對紅曲黃色素常規(guī)液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)率低的關鍵問題,探討了外界應激調控提高紅曲霉CGMCC 10910液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)胞內外紅曲黃色素的方法及相關機制,為工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)天然的紅曲黃色素提供理論指導。本課題首先構建了高起始葡萄糖濃度脅迫發(fā)酵法,高起始葡萄糖濃度脅迫發(fā)酵增加紅曲霉細胞內油脂的積累從而增加胞內黃色素儲存的空間;同時,高糖濃度脅迫促使紅曲色素合成相關基因的表達,特別是與黃色素合成相關的基因mppE的表達,因此,在高糖濃度發(fā)酵下,胞內黃色素產(chǎn)量達195AU,相比常規(guī)發(fā)酵提高101%。高糖濃度發(fā)酵促使紅曲霉細胞膜合成更多的不飽和脂肪酸,降低飽和脂肪酸的含量,從而增強細胞膜的流動相和通透性,促進胞內色素跨膜轉化分泌到胞外,最終胞外水溶性黃色素產(chǎn)量達147AU,相比常規(guī)發(fā)酵提高194%。為了進一步提高高糖濃度脅迫發(fā)酵過程中葡萄糖的利用率及紅曲黃色素的產(chǎn)量,本課題探討了發(fā)酵液氧化還原電勢對紅曲霉產(chǎn)黃色素的代謝調控。在高起始葡萄糖濃度脅迫發(fā)酵下,H_2O_2誘導的氧化條件促進細胞的生長和黃色素的合成,相反,DTT誘導的還原條件對細胞生長和黃色素的合成都有抑制作用;H_2O_2誘導的氧化條件降低胞內ORP水平(NADH與NAD+比值);胞內更少的能量用于平衡氧化還原電勢,從而有更多的能量供給細胞生長和色素代謝;在H_2O_2誘導的氧化條件下色素合成相關基因的轉錄水平也上調,磷酸戊糖途徑的關鍵酶G6PDH酶活性增強而糖酵解途徑關鍵酶PFK酶活性減弱,說明H_2O_2誘導的氧化條件通過上調色素合成相關基因的表達和改變代謝流產(chǎn)生更多色素合成的前體,從而促進了胞內外紅曲黃色素的合成。致使胞外水溶性黃色素產(chǎn)量達到209AU,提高了42%;胞內黃色素產(chǎn)量達到236AU,提高了35%,其中胞內主要的黃色素Monascin產(chǎn)量達到467.75μg/mL。最后對發(fā)酵過程中重要的影響因素溫度進行調控,通過兩階段溫度控制策略調控胞外水溶性紅曲黃色素代謝,得到高產(chǎn)量的水溶性熒光紅曲黃色素。紅曲霉CGMCC10910在液態(tài)發(fā)酵條件下可以產(chǎn)生四種水溶性黃色化合物,初步鑒定Y1為已報道的色素合成的中間體Azanigerone E,Y3和Y4由于分子量和光譜圖與已知的兩種黃色素相近,且存在于胞外,水溶性很強,因此為水溶性紅曲黃色素。Y3和Y4具有強烈的熒光。四種化合物的代謝受溫度的調控,較高的溫度可以促進兩種水溶性熒光黃色素的積累。通過兩階段溫度調控發(fā)酵分別提高了水溶性熒光黃色素Y3和Y4的產(chǎn)量達98.21%和79.31%。這一研究為水溶性熒光黃色素的發(fā)酵提高理論參考。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ925.7
【圖文】：

第一章 緒論紅曲色素的生物合成途徑已經(jīng)有很大的研究進展[7, 21, 22]。但由于紅曲色素結構成分較多且真菌基因組序列復雜，紅曲色素的詳細的合成途徑到目前為止還沒有闡明。

5圖 1-3 菌株 M. ruber M7 紅曲色素合成基因簇相關基因排列[7]Figure 1-3 Gene arrangement in the cluster extracted from the genome sequence of M.ruber M71.4 紅曲黃色素的研究進展1.4.1 紅曲黃色素簡介黃色素因其色澤柔和誘人，能很好的改善食品美觀，促進消費者的食欲，增強消費者的購買欲，因此逐漸成為一類主要的食用色素，其需求占色素市場需求的 60%以上[35]。紅曲黃色素除了 Monascin 和 Ankaflavin 兩種熟知的色素外，許多其他結構的紅曲黃色

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 楊強;岳建明;王成濤;文雁君;;24孔板法誘變選育高產(chǎn)紅曲黃色素菌株[J];食品工業(yè)科技;2015年22期

2 呂春微;徐晴;陳姣;李霜;;耐高糖米根霉菌株的生理特性[J];生物加工過程;2015年03期

3 童愛均;呂旭聰;劉曉艷;趙超;劉斌;;固體發(fā)酵基質和外加碳氮源對紅曲霉色素產(chǎn)量的影響[J];中國調味品;2015年05期

4 毛鵬;張薄博;許贛榮;;碳、氮源對紅曲黃色素色價和色調值的影響[J];食品工業(yè)科技;2015年15期

5 楊成龍;楊曉君;鄧思珊;黃穎穎;;幾種維生素對紅曲霉S產(chǎn)色素的影響[J];福建農業(yè)學報;2014年03期

6 張慶慶;張帝;湯文晶;楊超;;水溶性和醇溶性紅曲色素的光穩(wěn)定性[J];食品科學;2015年01期

7 石文娟;譚俊;儲炬;郭元昕;莊英萍;張嗣良;;紅曲色素高產(chǎn)菌株的高通量選育[J];中國釀造;2012年07期

8 周波;吳吉林;朱明軍;梁世中;鐘海雁;林親錄;;乳酸和乳酸鈉對紅曲霉突變菌株合成代謝色素及橘霉素的影響[J];食品工業(yè)科技;2011年04期

9 周波;吳吉林;朱明軍;梁世中;鐘海雁;林親錄;;基于代謝途徑提高紅曲黃色素生成及控制橘霉素產(chǎn)生的研究[J];食品科技;2011年02期

10 王寶貝;凌雪萍;鄭宗宇;熊瑋;盧英華;;維生素對紅法夫酵母產(chǎn)蝦青素的影響[J];廈門大學學報(自然科學版);2011年01期

本文編號：2733419