本發明屬于生物工程與
技術領域：
，具體涉及一種紅曲霉發酵蝦頭和蝦殼產紅曲色素的方法。
背景技術：
：紅曲在我國的應用歷史已有數千年，紅曲色素是紅曲霉生長代謝過程中產生的天然色素，具有色澤鮮紅、著色力強、穩定性好、口味自然等優點，能抑菌、抗氧化、抑制脂肪酶活性、調節血脂、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，傳統的紅曲霉發酵主要以大米為原料，通過固態發酵生產，勞動強度大、生產周期長、生產效率低、生產成本較高且產品質量穩定性差，不適宜大規模工業生產。因此，利用其它原料進行液態發酵紅曲霉生產紅曲色素，具有重要意義。但液態發酵法生產紅曲色素色價較低，從而制約其工業化生產。本發明中利用蝦殼作為氮源進行液態發酵，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，在加工中產生的大量的蝦頭、蝦殼等下腳料（約占蝦體質量的30%-40%）難以處理，目前主要是低價銷售用于生產飼料等，還有少量用于生產甲殼素。實際上，蝦殼、蝦頭中還殘留著大量蛋白質，另外還有多種不飽和脂肪酸、蝦青素、各種礦物質等成分，值得利用。用蝦殼作為氮源進行紅曲霉發酵產色素，可以充分利用蝦殼中的蛋白質，變廢為寶。傳統的紅曲色素多以大米為底物發酵生產，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。紅曲霉在發酵基質上具有多樣性，為降低成本和減少污染，近年來各種農業副產物已被用于作為紅曲霉發酵底物，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，以麥麩為發酵基質，在35℃、pH值為6.0的最佳發酵條件下進行固態發酵，色素產量最高，色價為300U/g，以麥麩作為發酵基質與大米相比產率有很大差別，不適合單獨作為紅曲色素發酵基質；杜甫軍等研究表明，以米醋廢渣為發酵基質進行固態發酵，產生紅曲色素，色價為（1252.5±47）U/g，而且米醋廢渣經過糖化、酒精發酵、壓榨去清液后，碳源含量相對較低，為提高紅曲色素的產量還需添加碳源。程愛芳等研究表明，以糯米為基質固態發酵，產生紅曲色素，色價為1008.8U/g。李慧等研究表明，以大米粉為基質進行液態發酵，在30℃、pH值為6.0的最佳發酵條件下，色素產量最高，色價為19.2U/ml。Tzu-WenLiang等以蝦殼粉為發酵基質，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酵產紅曲色素的方法國內外暫無報道。技術實現要素：鑒于現有技術的不足，本發明通過利用蝦頭、蝦殼作為氮源，在發酵培養基中添加梯度質量分數的蝦殼粉，研究發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量高的紅曲霉發酵蝦頭、蝦殼產紅曲色素的生產方法。本發明的目的是這樣實現的：一種紅曲霉發酵蝦頭、蝦殼產紅曲色素的生產方法，包括將紅曲霉菌進行斜面種子培養，液體種子培養，發酵培養，其中液體種子培養和發酵培養過程中加入蝦頭、蝦殼粉。優選地，所述斜面種子培養的步驟為：將紅曲霉菌接種于固體斜面培養基，于30℃恒溫培養6天，得到斜面一級種子；所述固體斜面培養基的配方為：葡萄糖6%，蛋白胨2%，可溶性淀粉3%，瓊脂3%。進一步優選地，所述液體種子培養的步驟為：取培養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基，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于200rpm,30℃培養3天，得液體二級種子；所述二級液體種子培養基的配方為：大米粉3%，NaNO30.5%，K2HPO40.15%，MgSO4·7H2O0.1%，蝦殼粉1%，用乳酸調pH5.5～6。進一步優選地，所述發酵培養的步驟為：將液體二級種子按10%的接種量接種到發酵培養基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養6天；所述發酵培養基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，分別添加蝦頭、蝦殼粉，使其占發酵培養基質量的0%、0.5%、0.8%、1.1%、1.4%、1.7%，最后用乳酸調pH5.5~6。本發明進行了紅曲菌株發酵蝦頭、蝦殼產紅曲色素的研究，在發酵過程中分別添加不同質量分數的蝦殼粉，檢測了不同蝦殼粉添加量的發酵液中次級代謝產物色素的產生情況，闡明了蝦殼粉添加量與紅曲色素產量的關系，通過對比加入不同質量分數的蝦殼粉的發酵液色價的檢測值。現有的紅曲發酵產紅曲色素多以大米為底物進行固態發酵，其成本較高，與這些方法相比，本發明中的紅曲色素生產方法制取的紅曲色素產量高，最高色價可達49.75U/ml，而且可對蝦殼粉進行廢物利用，降低發酵成本。具體實施實例本發明所用菌種為紅曲霉MonacusGN01，該菌種由湖北工業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明的上述內容再作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。實施例1（1）將紅曲霉菌MonacusGN01接種于固體斜面培養基，于30℃恒溫培養6天，得到斜面一級種子；所述固體斜面培養基的配方為：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液的體積）的接種量接種到二級液體種子培養基，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于200rpm,30℃培養3天，得液體二級種子；所述二級液體種子培養基的配方為：大米粉3%，NaNO30.5%，K2HPO40.15%，MgSO4·7H2O0.1%，蝦殼粉1%，用乳酸調pH5.5～6；（3）將液體二級種子按10%（占發酵培養液的體積）的接種量接種到發酵培養基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養6天；所述發酵培養基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，用乳酸調pH5.5~6；（4）取發酵完成的發酵液測定色價，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%（占發酵培養液的體積）的接種量接種到發酵培養基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養6天；所述發酵培養基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，加入0.5%蝦殼粉，用乳酸調pH5.5~6；（4）取發酵完成的發酵液測定色價，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%（占發酵培養液的體積）的接種量接種到發酵培養基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養6天；所述發酵培養基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，加入0.8%蝦殼粉，用乳酸調pH5.5~6；（4）取發酵完成的發酵液測定色價，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%（占發酵培養液的體積）的接種量接種到發酵培養基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養6天；所述發酵培養基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.1%蝦殼粉，用乳酸調pH5.5~6；（4）取發酵完成的發酵液測定色價，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%（占發酵培養液的體積）的接種量接種到發酵培養基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養6天；所述發酵培養基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.4%蝦殼粉，用乳酸調pH5.5~6；（4）取發酵完成的發酵液測定色價，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%（占發酵培養液的體積）的接種量接種到發酵培養基中，在250ml三角瓶，裝液量為100ml，于30℃，200rpm培養6天；所述發酵培養基的配方為：葡萄糖4%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O0.1%，取1.7%蝦殼粉，用乳酸調pH5.5~6；（4）取發酵完成的發酵液測定色價，結果見表1。紅曲發酵液色價的測定采用分光光度計法（測定505nm處的吸光值）；發酵培養基中不同蝦頭、蝦殼粉添加量對紅曲色素的產量影響見表1，當蝦頭、蝦殼粉添加量為0%~1.1%時，發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