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创建时间:07-16

红色素的制备及性质的研究

色素分为人工合成色素和天然色素两大类,在实际生活中应用广泛。由于合成色素的安全性问题,不少合成色素在各国允许使用的程度被大大限制,尤其是在食品、医药和化妆品行业。而天然色素与人工合成色素相比,有无毒、安全性高、色泽自然鲜艳、并有很高的营养价值和药理功能等优越性,日益受到人们的重视和青睐,天然色素的提取和应用已成为现今和未来发展的主要方向 [1]。目前天然色素主要是从植物、动物和微生物细胞中获取,由于动植物材料生长繁殖受季节、气候、产地等因素的影响,原料不足,从中提取的色素价格昂贵,其应用受到很大的限制;而利用微生物资源生产天然色素,克服了动植物原料的诸多缺点,并且易于实现工业化[2]。因此,采用微生物生产天然色素可望逐渐成为天然色素来源的主流。食品色泽是关系食品感官质量的重要因素,但食品加工和贮藏过程中常常出现色泽改变和完全褪色现象,所以需采用食品着色剂来调整色度[3]。以前多采用化学合成剂来制造色素,并以着色力强、价格低廉而被广泛应用,但因合成染料中含有致癌物,存在安全隐患,一系列合成食品染料先后被禁用,随后被天然食品色素取而代之[4]。所以,寻求一种价格合理、性能稳定、无毒无害的天然色素已是当务之急。利用微生物生产天然色素有很大潜力,其中红曲霉菌已成为主攻方向,因为它在价格和色素稳定性上优于动、植物来源的天然色素 。为满足食品、化妆工业的需要,大力提倡和开拓天然色素。采用微生物液态发酵法进行大规模的天然色素的生产将成为天然色素生产的主流。天然色素中,红色素由于其诸多优良性能,一直为国内外学者研究的热点。利用红曲霉固态发酵生产红曲色素,在我国已有七百年多年历史,但其发酵工艺生产率低、耗粮多,不适应大规模工业化生产。红曲色素目前已确定结构的6种成分为:橙色素(红斑红曲素、红曲玉红素)、黄色素(红曲素、黄红曲素)、紫色素(红斑红曲胺和红曲玉红胺)[5]。此3类色素均难溶于水,可溶于有机溶剂。国外研究者一般认为,红色素是多种成分的混合色素,远不止含有上述6种色素,Hajjaj等分离两种红色的水溶性的色素[6],B.Yongsmith等[7]发现了分子星分别为358和372的两种黄色素,日本学者广井忠夫[8]使用薄层色谱法发现红色红曲霉产生12种色素,国内研究者钟立人等[9]曾用高效液相色谱法试图分离红曲色素中各组分。红曲菌属红曲科腐生丝状真菌,代谢产物丰富,红色素是其次级代谢产物。红曲菌的使用始于我国,在印尼、泰国、日本等亚洲国家应用已有几百年的历史,主要用于腐乳、红酒、鱼等食品的发酵呈色。红曲菌易于培养,产色素能力很强,在合成色素被证实具有不同程度的毒副作用后,红曲色素作为一种天然色素受到了人们的重视。有关红曲色素的现代研究日本起步较早,从1890年便开始对其进行分离研究,20世纪30年代红曲色素传到了欧美,之后各国相继开始了对红曲菌的分类鉴定、红曲色素发酵提取工艺及生产应用等方面的研究,对其组分分离、结构鉴定及代谢机制等方面也开展了一些工作,但研究进展缓慢。近十多年来,随着微生物学的发展,中外的专家学者对红曲色素进行了大量广泛而深人的研究,在红曲色素分离、结构鉴定及改性、生成机制、菌种改良、液态发酵工艺优化、代谢产物基因调控、功能性及安全性等理论和应用方面的研究都卓有成效,不断拓展着红色素的应用领域。

通过对红曲霉液态发酵法生产红色素的培养基研究,确定适宜的培养基配方为:大米粉9 %,NaNO3 0. 2 % ,KH2 PO4 0. 1 %,MgSO4 0. 2 %。红曲霉最佳发酵天数为6~7天。对红色素的稳定性研究发现,红色素在常温条件下是比较稳定的,pH值在5~7之间对色素的影响是比较微弱的,偏于极端的pH值对色素的影响是比较大的。室内室外光照对红色素影响均不大。红色素稳定性不受常见金属离子的影响。防腐剂对红色素稳定性的影响不明显,并且不受浓度的影响。
天然色素的安全性已广泛被人家接受,尤其是在Levy、Nagasawa等对番茄红素研究,发现番茄红素癌细胞具有极强的抑制作用:辣椒红色素被美国FDA英国EEC日本FAO和我国的GB等组织审定为无限制性使用的天然食品添加剂[32];红曲发酵产生的红曲色素是微生物代谢生成的天然色素,其含抑菌素、胆固醇合成的抑制剂MonacolimK可降血脂,还含降压成分、抗肿瘤及防治动脉硬化成分,有综合预防循环系统疾病等功效。但是作为食品添加剂,安全是最关键。此菌产生的红色素虽是天然色素,但是对其分子量、化学式等都还不了解,要想把其用作食品添加剂,还必须对其做一些必要性的毒研究工作的重点。以及弄清此红色素的化学分子式,是今后研究工作的重点。

目前我国已开发的天然食用色素主要有胡萝卜素、辣椒红、叶绿素、姜黄等,用来提取这些色素的植物要受到生产条件和季节的限制,来源不稳定,而且生产成本较高,不利于广泛推广。采用微生物发酵的方法进行天然食用色素的生产,应当是发展的趋势。我国食用色素产业今后发展是大力发展“天然、营养、多功能”的食用天然色素,故今后应当着力研究、开发、生产、使用对人体具有生理功能的天然色素。可以预见具有保健功能性红曲色素的开发与应用大有潜力。

目  录
中文摘要    Ⅰ
英文摘要    Ⅱ
目录    Ⅲ
1. 绪论    1
1.1 红曲    2
1.2 红曲霉    3
1.3 红色素的组成及生成机制    3
1.3.1 红色素的组成.............................................3
1.3.2 红色素的生成机制.........................................3
1.4 红色素的一般性质    ……………………………………………………………4
1.5 红色素的生产方法    ……………………………………………………………4
   1.5.1厚层通风制曲工艺………………………………………………………4
  1.5.2 液体发酵生产红曲色素…………………………………………………5
1.6  红色素的应用…………………………………………………………………5
1.6.1在肉制品的应用 …………………………………………………………5
1.6.2在腌菜蔬菜中的应用 ……………………………………………………5
1.6.3在面包生产中的应用 ……………………………………………………5
2 实验部分  ………………………………………………………………………………6
2.1 材料  ……………………………………………………………………………6
2.1.1 菌种  ………………………………………………………………………6
2. 1.2 培养基 ……………………………………………………………………6
2.1.3 仪器与设备  ………………………………………………………………6
2.1.4 试剂  ………………………………………………………………………6
2.2 实验方法…………………………………………………………………………6
2.2.1 菌种活化……………………………………………………………………6
2.2.2 菌种分离纯化………………………………………………………………7
2.2.3 孢子悬浮液的制备…………………………………………………………7
2.2.4 初筛……………………………………………………………………………7
2.2.5 复筛……………………………………………………………………………7
2.2.6 传代稳定性实验………………………………………………………………7
2.3 菌体形态观察方法…………………………………………………………………7
2.4 红色素色价测定方法………………………………………………………………8
2.5 红色素稳定性研究…………………………………………………………………8
2.5.1 色素的光谱特性………………………………………………………………8
2.5.2温度对红色素稳定性的影响…………………………………………………8
2.5.3 pH值对红色素稳定性的影响 ………………………………………………8
2.5.4 光对红色素的稳定性的影响 ………………………………………………8
2.5.5  氧化剂和还原剂对红色素稳定性的影响…………………………………9
2.5.6 防腐剂对红色素稳定性的影响 ……………………………………………9
2.6 色素提取……………………………………………………………………………9 
3 结果与分析…………………………………………………………………………………10
3.1分离纯化结果与分析………………………………………………………………10
3.2  红色素稳定性实验分析…………………………………………………………12
3.2.1红色素光谱特性的研究………………………………………………………12
3.2.2 温度对红色素稳定性影响的研究……………………………………………13
3.2.3 pH值对红色素稳定性影响的研究…………………………………………14
3.2.4 光照对红色素稳定性影响的研究 …………………………………………14
3.2.5 氧化还原剂对红色素稳定性影响的研究 …………………………………15
3.2.6 防腐剂对红色素稳定性的影响 ……………………………………………15
4 总结与展望 ………………………………………………………………………………17
4.1 总结…………………………………………………………………………………17
4.2 展望…………………………………………………………………………………17
致谢 …………………………………………………………………………………………18
参考文献 ……………………………………………………………………………………19
 

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