本發(fā)明涉及微生物領(lǐng)域，尤其涉及一種微生物生產(chǎn)天然色素的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)外普遍采用直接從植物組織中提取天然色素的方法生產(chǎn)色素，采用微生物培養(yǎng)生產(chǎn)天然色素的研究雖然早已開始，并且已經(jīng)有成果運(yùn)用于人類生產(chǎn)生活。但是因?yàn)槲⑸锓N類繁多，生物學(xué)特性千變?nèi)f化，而且天然色素成分復(fù)雜，性質(zhì)多樣，不論是實(shí)驗(yàn)室研究或是生產(chǎn)應(yīng)用中，針對不同來源、性質(zhì)不同的天然色素，一般采用的提取、生產(chǎn)工藝不同。所以，到目前為止，國內(nèi)外沒有統(tǒng)一的、適用于絕大多數(shù)產(chǎn)色素微生物菌株的、針對微生物培養(yǎng)生產(chǎn)天然色素的工藝標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種微生物生產(chǎn)天然色素的生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括以下步驟：

（1）采用固體微生物培養(yǎng)基對分泌天然色素的真菌或放線菌或細(xì)菌菌株進(jìn)行培養(yǎng)，固體培養(yǎng)基的厚度應(yīng)該根據(jù)所需要的培養(yǎng)時(shí)間和菌株生產(chǎn)色素的能力進(jìn)行設(shè)定，培養(yǎng)基厚度為盛裝培養(yǎng)基的器皿容積的1/2為佳；

（2）培養(yǎng)溫度、濕度等條件應(yīng)該根據(jù)所培養(yǎng)的菌株的生長特點(diǎn)和菌株所產(chǎn)的色素的特性設(shè)定，真菌、放線菌培養(yǎng)溫度為28℃，細(xì)菌為37℃；

（3）根據(jù)各個(gè)菌株產(chǎn)色素的不同能力，測定培養(yǎng)菌株生產(chǎn)色素所需的最佳培養(yǎng)時(shí)間，然后采用最佳培養(yǎng)時(shí)間對各個(gè)菌株進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間大于5天；

（4）培養(yǎng)結(jié)束后，分離菌絲和充滿色素的固體培養(yǎng)基，菌絲滅活或者保存?zhèn)溆?；充滿色素的固體培養(yǎng)基留用，保存于與菌株培養(yǎng)溫度相同的環(huán)境中；

（5）充滿色素的固體培養(yǎng)基用機(jī)械的方法充分粉碎，使色素快速、充分溶解于色素溶解劑；

（6）取少量粉碎好的培養(yǎng)基，測試其中的色素的溶解性質(zhì)，主要確定色素水溶性、醇溶性、酯溶性等，以便溶解粗提色素；

（7）溶解粗提色素：將粉碎好的含有色素的固體培養(yǎng)基和色素溶解劑按1:50體積比混勻并且震蕩2小時(shí)以上，讓色素充分溶解于提取劑中，粗提色素，分離色素粗提液和固體培養(yǎng)基，重復(fù)提取多次，混合提取液；

（8）純化精制色素，純化方法有兩種：A采用與色素溶解劑互不相溶的萃取劑萃取色素粗提液，B采用色譜等技術(shù)手段純化色素，得到純化效果相對較好的色素；

（9）采用旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)、冷凍真空干燥、恒溫烘烤技術(shù)將純化好的色素溶液濃縮或者制成干品。

所述步驟（1）中固體微生物培養(yǎng)基為固體PDA培養(yǎng)基、固體察氏培養(yǎng)基、固體LB培養(yǎng)基、固體牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的一種。

所述步驟（5）中充滿色素的固體培養(yǎng)基在未烤干情況下含有水分，是無法粉碎成粉末狀的，只要充分破碎就可以；將含有水分和色素的固體培養(yǎng)基在與微生物菌株培養(yǎng)溫度相同的溫度條件或更低溫度下恒溫烘干，即可粉碎成粉末狀。

所述步驟（7）中色素溶解劑為蒸餾水、無水乙醇或乙酸乙酯。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是一種微生物生產(chǎn)天然色素的生產(chǎn)工藝，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工藝適用范圍廣泛；工藝操作簡單、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高；工藝生產(chǎn)成本低、產(chǎn)生的利潤高；工藝生產(chǎn)流程節(jié)約資源、無污染、環(huán)境相容性好；工藝可以滿足實(shí)驗(yàn)室研究需要，也可以滿足企業(yè)工廠化生產(chǎn)的需要。在一定程度上解決利用微生物真菌、放線菌、細(xì)菌生產(chǎn)天然色素一般面臨的如何提高產(chǎn)量的問題、如何純化精制色素的問題、如何降低成本的問題、所生產(chǎn)的色素的穩(wěn)定性、安全性等要求基本問題。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

本發(fā)明包括以下步驟：

（1）采用固體微生物培養(yǎng)基對分泌天然色素的真菌或放線菌或細(xì)菌菌株進(jìn)行培養(yǎng)，固體培養(yǎng)基的厚度應(yīng)該根據(jù)所需要的培養(yǎng)時(shí)間和菌株生產(chǎn)色素的能力進(jìn)行設(shè)定，培養(yǎng)基厚度為盛裝培養(yǎng)基的器皿容積的1/2為佳；

（2）培養(yǎng)溫度、濕度等條件應(yīng)該根據(jù)所培養(yǎng)的菌株的生長特點(diǎn)和菌株所產(chǎn)的色素的特性設(shè)定，真菌、放線菌培養(yǎng)溫度為28℃，細(xì)菌為37℃；

（3）根據(jù)各個(gè)菌株產(chǎn)色素的不同能力，測定培養(yǎng)菌株生產(chǎn)色素所需的最佳培養(yǎng)時(shí)間，然后采用最佳培養(yǎng)時(shí)間對各個(gè)菌株進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間大于5天；

（4）培養(yǎng)結(jié)束后，分離菌絲和充滿色素的固體培養(yǎng)基，菌絲滅活或者保存?zhèn)溆?；充滿色素的固體培養(yǎng)基留用，保存于與菌株培養(yǎng)溫度相同的環(huán)境中；

（5）充滿色素的固體培養(yǎng)基用機(jī)械的方法充分粉碎，使色素快速、充分溶解于色素溶解劑；

（6）取少量粉碎好的培養(yǎng)基，測試其中的色素的溶解性質(zhì)，主要確定色素水溶性、醇溶性、酯溶性等，以便溶解粗提色素；

（7）溶解粗提色素：將粉碎好的含有色素的固體培養(yǎng)基和色素溶解劑按1:50體積比混勻并且震蕩2小時(shí)以上，讓色素充分溶解于提取劑中，粗提色素，不同色素溶解性質(zhì)不同，混合液達(dá)到溶解飽和度的時(shí)間不同，所以震蕩時(shí)間應(yīng)該根據(jù)所要生產(chǎn)的色素在溶解劑中達(dá)到溶解飽和度的情況設(shè)定。分離色素粗提液和固體培養(yǎng)基，重復(fù)提取多次，混合提取液；

（8）純化精制色素，純化方法有兩種：A采用與色素溶解劑互不相溶的萃取劑萃取色素粗提液，此方法純化效果相對較差；B采用色譜等技術(shù)手段純化色素，得到純化效果相對較好的色素；因?yàn)樘烊簧爻煞謴?fù)雜，即使采用色譜等最新技術(shù)手段也只是使色素達(dá)到一個(gè)相對較高的純度，不是達(dá)到百分之百的純度；

（9）采用旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)、冷凍真空干燥、恒溫烘烤技術(shù)將純化好的色素溶液濃縮或者制成干品。這根據(jù)實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)需求或要求而定，濃縮、干燥的溫度不能超過微生物菌株培養(yǎng)溫度和色素穩(wěn)定性要求的最佳溫度。到此，本發(fā)明設(shè)計(jì)的采用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物生產(chǎn)天然色素的所有工藝流程就結(jié)束了。

所述步驟（1）中固體微生物培養(yǎng)基為固體PDA培養(yǎng)基、固體察氏培養(yǎng)基、固體LB培養(yǎng)基、固體牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的一種。

所述步驟（5）中充滿色素的固體培養(yǎng)基在未烤干情況下含有水分，是無法粉碎成粉末狀的，只要充分破碎就可以；將含有水分和色素的固體培養(yǎng)基在與微生物菌株培養(yǎng)溫度相同的溫度條件或更低溫度下恒溫烘干，即可粉碎成粉末狀。

所述步驟（7）中色素溶解劑為蒸餾水、無水乙醇或乙酸乙酯。

本發(fā)明設(shè)計(jì)出一套適用范圍廣泛、效率高、成本低、操作簡單的利用微生物真菌、微生物放線菌、微生物細(xì)菌的固體培養(yǎng)生產(chǎn)天然色素的生產(chǎn)工藝：

1.真菌、放線菌、細(xì)菌是生產(chǎn)天然色素的主要微生物。真菌、放線菌、細(xì)菌可以從自然界的生物、非生物成分中分離獲得，純化簡單，而且其對培養(yǎng)環(huán)境要求相對較低，生長周期短，分泌色素能力強(qiáng)，可以人為控制真菌、放線菌、細(xì)菌生長與代謝，適合應(yīng)用到企業(yè)工廠化生產(chǎn)天然色素。

2.真菌、放線菌、細(xì)菌微生物可以分泌不同顏色的色素。其中大部分色素性質(zhì)穩(wěn)定，使用安全。這三種微生物所分泌的色素中多包含糖類、酮類、萜類、醌類等成分，許多成分具有營養(yǎng)及藥理作用，在色素作為著色劑使用時(shí)，往往同時(shí)兼?zhèn)涮峁I養(yǎng)和保健的功能或防治疾病的作用。

3.目前利用微生物真菌、放線菌、細(xì)菌生產(chǎn)天然色素一般面臨4大類問題：（1）微生物真菌、放線菌、細(xì)菌培養(yǎng)生產(chǎn)色素工藝中如何提高產(chǎn)量的問題；（2）微生物真菌、放線菌、細(xì)菌培養(yǎng)生產(chǎn)色素工藝中如何純化精制色素的問題（3）微生物真菌、放線菌、細(xì)菌培養(yǎng)生產(chǎn)色素工藝中如何降低成本的問題（4）用微生物真菌、放線菌、細(xì)菌生產(chǎn)的色素的穩(wěn)定性、安全性等要求問題。前3個(gè)問題都完全屬于生產(chǎn)工藝問題，第4個(gè)問題涉及產(chǎn)品的穩(wěn)定性問題。本發(fā)明設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝的巧妙之處就在于可以在一定程度上解決這4個(gè)問題：首先，本發(fā)明使用固體微生物培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物生產(chǎn)色素：（a）使用固體微生物培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物生產(chǎn)色素，固體培養(yǎng)基密度大，當(dāng)其中充滿色素時(shí)，比起充滿色素的相同體積的微生物液體培養(yǎng)基含有的色素的量多，所以產(chǎn)率高；（b）微生物菌絲體本身就是色素生產(chǎn)過程中的固體雜質(zhì)，在用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物生產(chǎn)色素過程中，微生物菌絲一直處于固體培養(yǎng)基的上表面，分離菌絲體和固體培養(yǎng)基簡單并且充分，色素生產(chǎn)工藝中就只是利用充滿色素的固體培養(yǎng)基部分，減少雜質(zhì)；（c）許多微生物菌絲體本身就具有顏色（特別是真菌和放線菌）并且菌絲體顏色和其所產(chǎn)生的色素的顏色多不一樣，如果用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物生產(chǎn)色素，微生物菌絲體本身的色素也會(huì)溶解進(jìn)入培養(yǎng)液，影響色素質(zhì)量，采用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物，微生物菌絲體和其產(chǎn)生的色素相對分離，所以其色素生產(chǎn)就很好的避免了微生物菌絲體本身的色素溶解進(jìn)入培養(yǎng)液的這一缺陷。（d）培養(yǎng)基在培養(yǎng)微生物過程中，其成分并沒有被微生物吸收完全，如果用液體培養(yǎng)液培養(yǎng)微生物生產(chǎn)色素，培養(yǎng)基成分是量最大的“雜質(zhì)”。本發(fā)明采用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物生產(chǎn)色素，固體培養(yǎng)基中冷凝的瓊脂糖幾乎不溶解在普通溶解劑中，而且冷凝的固體培養(yǎng)基中的一些成分被固定在瓊脂糖中，很少溶解進(jìn)入色素溶解劑，所以色素純度高。其次，本發(fā)明采用在微生物培養(yǎng)溫度或更低溫度下純化、濃縮、干燥色素，避免較高溫度對色素的影響。最后，本發(fā)明采用的純化、濃縮、干燥色素的技術(shù)是液液萃取、色譜、旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)、冷凍真空干燥等現(xiàn)代新型、成熟的技術(shù)，效果好、效率高。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。