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红曲色素光稳定性的研究

连喜军  
【摘要】:本文主要研究了红曲色素的分离与鉴定,红、橙、黄三类红曲色素的光褪色机理,红曲色素高产菌株及新型光稳定红曲色素生产菌株的选育,分离豆粉酶解液生物法定向合成新型光稳定红曲红色素—W-红色素,对W-红色素的结构进行了鉴定,分析了其光褪色及光稳定性提高的机理。同时,研究了采用物理化学法提高红曲色素光稳定性的方法,具体内容如下。 采用顺序萃取洗脱的方法,按照正己烷→乙酸乙酯→甲醇洗脱顺序,可将红曲色素粉中红色素与其它有机物和色素完全分离,初步分离出橙色素和黄色素,再用高效液相色谱法可将黄色素和橙色素进一步进行分离。未经分离粉状红曲色素紫外可见吸收波长为510nm和410nm,分离后红曲色素中红、橙、黄三类红曲色素的紫外可见吸收波长分别为491.5nm、460.5nm,491.5nm、372.0nm和369.0nm、281.5nm。 采用质谱、核磁图谱和红外图谱分析,鉴定了目前尚未报道过的两种红曲红色素,一种是粉状红曲色素中的L-红色素,其分子量为768.4,分子式为C_(41)H_(55)NO_(13),其最大可见吸收波长为491.5nm;另一种是生物法定向生产的光稳定性较强的红曲红色素—W-红色素,其分子量为364.2,分子式为C_(20)H_(26)N_2O_4,最大可见吸收波长为484nm。 对红曲色素中黄色素(红曲素)、橙色素(甲醇溶液)和红色素(去离子水溶液)进行紫外光照射,通过分析色素褪色后物质的结构,初步提出了红曲色素中红、橙、黄三类红曲色素的光褪色机理,即当红曲色素溶液受紫外光线照射后,首先发生Norrish Ⅰ型分解,色素分子的脂肪族侧链与苯环体断开,形成两个自由基,苯环上自由基引起羰基电子重新分布,形成双键和羟基,其它位置的双键因吸收光能发生分子重排,与此同时,含水溶液在紫外光照射下产生大量超氧阴离子、质子、羟自由基等,这些自由基与双键上激发态电子发生反应,使双键断开,苯环中共轭体系被打破,发色团结构发生变化,最后,含双键苯环侧链在羟基和质子作用下发生加成反应,红曲色素颜色消失。 用紫外光照射红曲色素中红、橙、黄三类色素的甲醇溶液发现,黄色素光稳定性最强,其次为红色素,橙色素对光最不稳定。由于红曲色素中红、橙、黄三类色素间光稳定性差别很大,因此,红曲色素光稳定性测定过程中首先应将红、橙、黄三类色素分开,再进行光稳定性测定,测定过程中光照光源选紫外光,色素液的起始吸光度选1.0,色素液厚度选4.5mm,照射距离选15cm,照射时间选1h。采用该条件测定L-红色素的光稳定性为35.7%,W-红色素的光稳定性为70.3%。


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