隨著人們健康意識的增強，天然色素越來越受廣大消費者的青睞，特別是由紅曲霉合成的紅曲色素，具有調(diào)節(jié)血壓、抗突變、抑菌等活性，是一類安全、無毒的天然食用色素。紅曲色素在肉制品、面包制品、豆腐乳制品、釀酒行業(yè)等食品制作中都得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，紅曲色素的發(fā)酵生產(chǎn)方法主要有固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵，其中由于液態(tài)發(fā)酵具有發(fā)酵周期短、不易染菌等優(yōu)點，近年來深受人們的關(guān)注。付榮霞等從不同碳源、氮源、pH、裝液量等方面對紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的液態(tài)發(fā)酵條件進行了研究，結(jié)果表明：其最佳的發(fā)酵工藝條件是以3%玉米粉為碳源，0.02%酵母膏為氮源，pH為4.0，裝液量為125mL/250mL，此時紅曲色素的總色價可達93.66U/mL。王艷等得到紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的最佳工藝條件為：葡萄糖60g/L、蛋白胨26g/L、FeSO40.9g/L、L-谷氨酸2g/L和初始pH4.5。在此優(yōu)化條件下，紅曲色素色價為105.22U/mL，比優(yōu)化前(33.62U/mL)提高了3.13倍。為了更好地開發(fā)利用紅曲色素，本文不僅從裝液量、時間、接種量、金屬離子及維生素添加量等方面對紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)紅曲色素的工藝條件進行了研究，還從pH、光照、添加劑等方面研究了紅曲色素的穩(wěn)定性，為紅曲色素的生產(chǎn)及在食品行業(yè)中的進一步開發(fā)應(yīng)用提供了參考。

一、材料與方法

1、材料與儀器

紅曲霉(Monascusrubber)：保存于福建師范大學(xué)福清分校生物工程實驗室；蔗糖、蛋白胨、葡萄糖、硫酸鎂、磷酸氫二鉀、硫酸錳、硫酸鋅等試劑：均為分析純，購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司；試管斜面培養(yǎng)基：馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基)；種子培養(yǎng)基(g/L)：蔗糖30、蛋白胨30、KH2PO40.5、MgSO40.5、pH5.5～6.0；發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)：葡萄糖40、蛋白胨30、KH2PO42.0、MgSO41.0、硝酸鈉0.1、pH6.0。

SPX-150B-Z生化培養(yǎng)箱，福州精科儀器儀表有限公司；722SP分光光度計，上海棱光技術(shù)有限公司；TG16-WS高速臺式離心機，上海湘儀有限公司；BS224S電子天平，賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；FA2204B電子分析天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司；T.HZ-C臺式恒溫振蕩器，太倉市華美生化儀器廠；NRY-2102C恒溫培養(yǎng)震蕩器，南榮實驗室設(shè)備有限公司；DKS-24數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海精密實驗設(shè)備有限公司；CDZX-50KB立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠；SW-CJ-2FD超凈工作臺，福州伍聯(lián)醫(yī)療器械有限公司。

2、試驗方法

（1）紅曲霉的活化及種子液的制備

挑取4℃冰箱保存的紅曲霉劃線接種于試管斜面，30℃活化培養(yǎng)5d；挑取活化后的紅曲霉接至裝有100mL種子培養(yǎng)基的250mL三角瓶中，30℃、180r/min振蕩培養(yǎng)3d。

（2）紅曲霉液態(tài)發(fā)酵優(yōu)化的單因素試驗

將培養(yǎng)好的種子液按不同接種量接至不同裝液量，添加不同金屬離子濃度及不同維生素濃度的發(fā)酵培養(yǎng)基中(添加有數(shù)粒玻璃珠)，30℃、180r/min振蕩培養(yǎng)一定時間后，發(fā)酵液在8000r/min離心5min，分別收集上清液和菌絲沉淀，測定上清液的紅曲色素。裝液量梯度為25，50，75，100，125，150mL/250mL三角瓶；接種量梯度為1%、3%、5%、7%、9%、11%；培養(yǎng)時間梯度為1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11d；金屬離子(硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵)添加量梯度為0，0.025，0.05，0.075，0.100，0.125，0.150mmol/L；維生素(維生素B1、維生素B3、維生素B5、葉酸、維生素H)添加量梯度為0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%。

（3）紅曲霉液態(tài)發(fā)酵優(yōu)化的正交設(shè)計試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用五因素三水平對紅曲霉液態(tài)發(fā)酵進行正交試驗設(shè)計，其因素和水平見表1。

（4）發(fā)酵液中紅曲色素色價的測定

紅曲紅色素色價的測定采用GB15961-2005《食品添加劑紅曲紅》。

式中：E^1%_1cm(495±10)nm為試樣的色價；A為稀釋后試樣溶液的吸光度；V為試樣的體積，mL；n為稀釋倍數(shù)。

(5)紅曲色素的穩(wěn)定性研究

①溫度對紅曲色素穩(wěn)定性的影響

取10mL發(fā)酵上清液于25mL具塞試管中，分別置于20，40，60，80，100℃水浴中，每隔0.5h測定色價。

②光照對紅曲色素穩(wěn)定性的影響

取10mL發(fā)酵上清液于25mL具塞試管中，分別在18W日光、自然光、避光下放置，每隔12h取樣測定色價。

③pH對紅曲色素穩(wěn)定性的影響

取10mL發(fā)酵上清液于25mL具塞試管中，用0.1mol/L鹽酸或0.1mol/L氫氧化鈉將pH調(diào)至1，3，5，7，9，11，室溫下放置一定時間，每隔2h取樣測定色價。

④氧化劑、還原劑及添加劑對紅曲色素穩(wěn)定性的影響

取10mL發(fā)酵上清液于25mL具塞試管中，分別添加維生素C、雙氧水、苯甲酸鈉、乙二胺四乙酸(EDTA)及亞硝酸鈉等，使其終濃度為100mg/L。搖勻后，避光保存，每隔2h取樣測定色價。

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