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紫擬青霉色素的提取工藝

[導讀]為紫擬青霉紫色色素的深入研究和開發應用提供參考,對紫擬青霉菌絲紫色色素的提取條件進行了研究。

  天然色素是指從植物、動物、微生物材料中取得的天然可食用著色物質,大多為花青素類、黃酮類、類胡蘿卜素類化合物。因此,天然色素不但安全性較高,而且很多天然色素含有人體必需的營養物質,或本身就是維生素或具有維生素性質的物質。還有一些天然色素具有一定的藥理功能,對某些疾病有預防和治療作用。目前,天然色素不僅廣泛用于食品,還應用于醫藥、日用化工產品等領域。但天然色素的提取材料生長繁殖受季節、氣候、產地等因素的影響,原料也相應受到影響,從中提取的色素價格較貴,應用受到一定的限制。利用微生物資源生產天然色素,可以克服以動植物為原料生產天然色素的諸多缺點,并且易于工業化。因此,采用微生物生產天然色素將逐漸成為天然色素來源的主流。

  真菌能形成化學穩定性高、化學結構及色調多樣的色素。用作天然色素生產的真菌主要包括不少大型真菌和絲狀真菌,能合成和分泌各種醌類、酸類、酮類以及一些含氮化合物色素。但大型真菌色素性質一般不穩定,難以在生產中推廣和使用。絲狀真菌中已獲得高產色素的主要類群有紅曲霉、青霉、蟲草和擬青霉中的一些種。其中,以紅曲霉色素的研究最為廣泛,但其同時伴隨產生毒素桔霉素。另外一些不產毒素的青霉,如產紫青霉( Penicillium. purpurogenum Fleroff) 及附球菌( Epicoccumspp. ) 等研究報道較多,但對擬青霉產色素方面的研究很少,只有少數幾個種。研究了營養條件和通氣量對蟬擬青霉( Paecilomyces sinclairii) 菌絲體和紅色素產生的影響。研究了金屬離子對玫煙色棒束孢( Isaria fumosorosea) 產色素的影響。研究了光對粉質棒束孢( I. farinosa)產色素的影響。紫擬青霉( P. purpureus Z. Q. Liang& Y. F. Han) 屬半知菌類、絲孢菌目、絲孢菌科、擬青霉屬,是蟲生擬青霉,在培養中能大量產生紫色色素,其色調較少見。到目前為止,對紫擬青霉的研究未見文獻報道,可認為是待開發新資源,有必要開展系統的研究,以促進紫色天然色素的高產和工業化應用。

材料與方法

材料

  供試菌株紫擬青霉,貴州大學真菌資源研究所提供。

  儀器和藥品試劑紫外分光光度計,島津UV2450。無水乙醇、甲醇、乙醚、丙酮均為國產分析純。

方法

  將紫擬青霉接種于PDA 液體培養基中,搖瓶培養5 d,再靜置培養20 d,將液面菌絲取出,吸去表面水分,收集待用。

  吸收光譜掃描稱取0. 40 g 菌絲,放入100mL 無水乙醇中浸提1. 5 h。取色素提取液于200 ~900 nm 波長范圍內進行波長掃描,繪制吸收光譜。

  色素濃度與吸光度的關系稱取0. 40 g 菌絲,放入100 mL 無水乙醇中浸提1. 5 h,以0. 5 mL色素提取液為取樣梯度,從0. 5 ~ 10 mL 共取20 個梯度樣品,各樣品以無水乙醇補至總體積10 mL,于最大吸收波長處測定其吸光值( OD 值) 。

色素提取劑與提取時間的選擇稱取菌絲

  4 組各0. 50 g,分別放入100 mL 無水乙醇、甲醇、乙醚、丙酮中浸提,每隔20 min 取樣1 次,于最大吸收波長處測定其吸光值。

菌絲不同處理方法對色素提取的影響稱

  取菌絲3 組各0. 40 g,A 組菌絲放入100 mL 無水乙醇中直接浸提,B 組菌絲用研缽研磨后放入100 mL無水乙醇中提取,C 組菌絲用超聲波細胞破碎儀理1 min 后放入100 mL 無水乙醇中提取,在60、90和120 min 時分別取樣,于最大吸收波長處測定其吸光值。

  組各0. 2 g,A 組菌絲放入40 mL 無水乙醇中直接浸提,B 組菌絲于干燥箱中完全干燥后放入40 mL 無水乙醇中浸提,在30、60 和90 min 時分別取樣,于最大吸收波長處測定其吸光值。

結果與分析

色素吸收光譜

  通過波長掃描,紫擬青霉紫色色素在可見光區最大吸收峰的波長為530 nm。

色素濃度與吸光度的關系

  以色素提取液的相對濃度百分比為橫坐標,以530 nm 波長處的吸光值為縱坐標,對色素相對濃度與吸光值作圖2,其回歸方程為y = 0. 0608x - 0.0817,R2 = 0. 9989。其中,y 為530 nm 下的吸光值,x 為色素相對濃度;貧w方程表明,色素相對濃度與其吸光值在此實驗條件測定范圍內呈良好的線性關系。

色素提取劑與提取時間的選擇

  最佳提取劑為丙酮,在提取時間為20 min 時達到最大的提取效果; 無水乙醇在180 min時達到最大提取效果,并略優于丙酮?紤]到提取劑的安全性、經濟性和易用性,對紫擬青霉色素提取應選用無水乙醇,提取時間以180 min 為宜。

菌絲不同處理方法對色素提取的影響

  提取效果C 組菌絲> B 組菌絲>A 組菌絲。即對菌絲進行破碎處理有助于色素的提取,縮短了提取時間,其中以超聲波細胞破碎為好。

菌絲干燥對色素提取的影響

  提取效果A 組菌絲> B 組菌絲。即完全干燥后提取的色素量下降極其明顯,因此在紫擬青霉色素提取時應以鮮菌絲提取為宜。

結論

  紫擬青霉是一種未被研究的蟲生真菌,在培養時菌絲產生大量紫色色素,可看作是一種天然色素的新來源。研究結果表明,紫擬青霉菌絲色素的最大吸收波長為530 nm,提取時以鮮菌絲直接浸提,提取劑以無水乙醇為宜,提取時間為180 min,提取時對菌絲進行破碎處理有助于色素的提取。該結果為紫擬青霉紫色色素的深入研究和開發應用奠定了基礎。





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