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镰刀菌天然色素的分离纯化、结构分析和性质

曾祥龙  
【摘要】:天然色素是一类来源广泛、安全性高、色彩色调自然、对环境友好同时可能兼具某些营养和药理功效的生物活性物质。利用微生物发酵生产天然色素,可以打破来源于动植物的天然色素因原材料不足、价格过高而应用受限的瓶颈。论文从一株产天然色素的镰刀菌(Fusarium sp. B158)出发,研究了该菌株产天然色素的液态发酵条件、天然色素的提取及分离纯化方法、天然色素的性质和结构及其工业应用潜能等。主要研究结果如下: 通过对碳源、氮源、无机盐的单因素筛选实验,初步确定了镰刀菌B158液态发酵产天然色素的发酵条件:温度26℃,转速200 r/min,装液量50 mL/250 mL,接种量3%(v/v),种子培养时间36 h,发酵周期72 h,发酵培养基成分为(g/L):土豆200,葡萄糖30,酵母膏3,KH_2PO_4 1,pH自然。 研究了镰刀菌B158液态发酵所产天然色素的提取和分离纯化条件,建立了可行有效的分离纯化方法:天然色素经酸性乙醇溶液(pH 2)提取、NaOH(1 mol/L)沉淀、HPLC色谱层析(GalaksilUP-C18制备柱,H_2O/CH_3OH=30/70)后,分离纯化得到的色素纯品纯度达到了97%以上。 利用1%的中性醋酸铅和1%的三氯化铁溶液对色素样品进行物理化学显色分析,结果表明,该天然色素化合物含有酚羟基结构,可能是一类羟基蒽醌类化合物。天然色素的质谱分析表明,色素的分子量为500.3,结合色素的有机元素分析,推测出色素的可能分子式为C_(27)H_(32)O_9,经科技查新,未曾有相同分子量和分子式的天然色素化合物报道。因而推测,该化合物可能是一种新型的天然色素化合物。紫外吸收光谱分析表明,色素化合物中含有苯环结构,可能带有C=C、C=O、-N=N-、-NO_2、-C=S等带有孤电子对的发色团。 天然色素的性质研究表明,色素能够较好的溶解在酸性甲醇、乙醇中;色素的色价为56.27;色素在酸性条件下能够稳定存在,同时也具备较好的光和热稳定性,但对太阳光直射、氧化剂和还原剂以及某些金属离子(Fe~(3+)和Cu~(2+))敏感;常见食品添加剂和防腐剂对色素具有一定的护色和增色作用。天然色素的应用研究表明,色素具有较强的抗氧化能力和较好的抑菌作用,因而具备了作为天然抗氧化剂和防腐剂的潜力。


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