酵母细胞影响红曲霉次生代谢产物的研究

酵母细胞影响红曲霉次生代谢产物的研究

11112

朱振元,满金浩,刘安军,尚校兰,张勇民

(1.天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)

(2.法国巴黎第六大学生物有机化学研究所(UMR CNRS 7611),法国 巴黎 75005)

摘要:通过红曲液体培养,研究酵母细胞对红曲霉次生代谢产物的影响。结果表明在红曲霉液体发酵中添加酿酒酵母细胞破壁液,亲水性色素提高了37.53%,疏水性色素提高了24.58%,Monacolin K增加了57.27%。

关键词:红曲霉;酿酒酵母;色素;Monacolin K

中图分类号:TQ920.1;文献标识码:A ;文章篇号:1673-9078(2009)02-0136-05

Effects of Saccharomyces Cerevisiae on Secondary Metabolites

Production by Monascus Spp

.

ZHU Zhen-yuan1, MAN Jin-hao1, LIU An-jun1 , SHANG Xiao-lan1, ZHANG Yong-min 2

(1.College of Food Science and Biotechnology, TianJin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China) (2.Université Pierre et Marie Curie-Paris 6,Laboratoire de Chimie Organique (UMR CNRS 7611), Tour 44/45, C. 181, 4

place Jussieu, Paris 75005, France)

Abstract: Monascus purpeus was cultured together with Saccharomyces cerevisiae in liquid culture medium to determine the effects of Saccharomyces cerevisiae on the production of secondary metabolites of Monascus spp. The results showed the yields of hydrophilic pigment, hydrophobic pigment and monacolin K increased by 37.53 %, 24.58% and 57.27%, respectively.

Key words: Monascus; Saccharomyces cerevisiae; Pigment; Monacolin K

红曲自古以来一直被认为是具有药用和食用双重功效的产品, 近年来关于红曲的研究热点是红曲色素

红曲和莫纳克林K(monacolin K)等生理活性物质[1~3]。

色素为优良的天然食用色素,广泛应用于食品着色,具有色调鲜红、染着性好、口味自然等优点,但红曲色素产色率低造成成本过高,使其难以大量推广。莫纳克林K(monacolin K)是胆固醇合成抑制剂,对高胆固醇血症患者极为有效,但是普通的微生物发酵Monacolin K的产量很低。有很多研究者通过菌种选育[4]、菌种诱变[5~6]和培养条件优化[7~11]等方法提高红曲色素、莫纳克林K(monacolin K)的产量,但采取生物共同培养手段提高活性产物的报道却很少。Chuls. Shin [12]等采用红曲霉与酿酒酵母或米曲霉在固体蔗糖培养基上混合培养,色素产量比红曲单独培养提高了30-40倍。固体发酵培养红曲生产周期长、得率低、

收稿日期:2008-08-18

基金项目:中国博士后科研基金(No.[1**********]);教育部留学回国人员科研启动基金

作者简介:朱振元(1969-),男,副教授,博士。研究方向:食品生物技术

成本高,而液体发酵则工艺简单、生产周期短。在我们前期研究中,发现酵母细胞能促进红曲霉液体发酵菌丝体的生长(另文报道),本文报道在液态发酵条件下,酿酒酵母对红曲霉次生代谢产物红曲色素和莫纳克林的影响。 1 材料与方法

1.1 材料与仪器 1.1.1 菌种

紫色红曲霉(Monascus purpureous)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)由天津科技大学菌种保藏室提供。 1.1.2 培养基

1.1.2.1 马铃薯葡萄糖培养基(PDA )固体培养基

去皮马铃薯20%,煮沸30 min,双层纱布过滤成清液补足水,2%葡萄糖,2%琼脂,pH 自然。灭菌条件:121℃,20 min。

1.1.2.2 红曲霉液体种子培养基

丙三醇7%,牛肉膏3%,蛋白胨0.8%,硝酸钠0.8%,葡萄糖3%,硫酸镁0.1%,pH 自然。灭菌条件:

136

121 ℃,20 min

1.1.2.3 酵母液体培养基

葡萄糖2%,酵母膏1%,蛋白胨1%,pH 自然。灭菌条件:121 ℃,20 min。 1.1.2.4 酵母液体发酵培养基

去皮马铃薯20%煮沸30 min,双层纱布过滤成清液补足水,2%葡萄糖,pH 自然。

灭菌条件:121 ℃,20 min 1.1.3 试剂

洛伐他汀标准品,购自Sigma 公司。甲醇、磷酸为色谱纯,其它为分析纯,均市售。 1.1.4 仪器

LS-B50L 型立式压力蒸汽灭菌器、LD4-40型低速大容量离心机、FL-2型可调式封闭电炉、XW-80A 型微型漩涡混合器、超声清洗仪、超净工作台、HYG-IIa 型迴转式恒温调速摇瓶柜、ESJ205-4型电子天平、高效液相色谱仪(BIO-RAD )、SP-2102UV 型紫外可见分光光度计等。 1.2 实验方法

1.2.1 红曲霉液体种子培养

采用液体种子培养基,250 mL三角瓶装50 mL培养基和玻璃珠. 用无菌水7 mL洗下表面的孢子(带有部分菌丝),置于150 r/min摇床培养,30℃培养3 d,用血球计数板计数。

1.2.2 红曲霉液体发酵培养

将培养好的液体种子按5%接种量,接种于液体发酵培养基中。置于150 r/min摇床培养,30 ℃培养8~14 d 。

1.2.3 酿酒酵母液体培养

取活化好的酿酒酵母斜面,用3 mL的无菌水冲洗斜面,置于装有玻璃珠的250 mL装有50 mL培养基的锥形瓶中,在30℃,150r/min的条件下摇床培养1 d,用血球计数板计数,备用。 1.2.4 酿酒酵母细胞的处理

处理液1:液体培养1 d后的发酵液。

处理液2:将液体培养1 d后的发酵液,装入灭菌后的离心管中,密闭。在1 2000r/min条件下高速离心15min ,取上清液装入灭菌离心管中,备用。

处理液3:液体培养1 d后的发酵液,超声(400W )处理30 min。

处理液4:液体培养1 d后的发酵液,超声处理30 min,然后在12000 r/min条件下高速离心15 min,取上清液装入灭菌离心管中,备用。

处理液5:将研钵和玻璃棒灭菌(内装有石英砂),

将液体培养1 d后的发酵液研磨30min ,制成酵母破

壁液,备用。

处理液6:将处理液5,在12000r/min条件下高速离心15min ,取上清液装入灭菌离心管中,备用。 1.2.5 共培养方法

将培养好的液体种子按5%接种量,接种于液体发酵培养基中,在30 ℃,180r/min的条件下摇床培养24 h,然后分别加入6种不同的酿酒酵母细胞处理液1.5 mL,置于180 r/min摇床培养,30℃培养7 d。空白组为液体发酵培养8 d。 1.2.6 色价测定

1.2.6.1 亲水性色素测定

50 mL红曲发酵液,8000 r/min离心15 min,取上清液1 mL,用蒸馏水稀释适当倍数,然后以蒸馏水为空白对照,测定其在410 nm、470 nm、510 nm处的吸光度[62]。

红曲霉发酵液中亲水性红色素的色价(U )/mL=A510×稀释倍数。

红曲霉发酵液中亲水性澄色素的色价(U )/mL=A470×稀释倍数。

红曲霉发酵液中亲水性黄色素的色价(U )/mL=A410×稀释倍数。

胞内色素色价=胞内黄色素色价+胞内橙色素色价+胞内红色素色价=(OD410+OD470+OD510)×稀释倍数。

1.2.6.2 疏水性色素的测定

50 mL红曲发酵液8000 r/min离心15 min后固形物于60 ℃烘干至恒重,烘干后的固形物加入50 mL 75%的乙醇,超声(400 W)20 min,在30 ℃,180 r/min条件下摇床1 h。然后8000 r/min离心15 min,取上清液1 mL,用75%乙醇稀释适当倍数测定。然后以75%乙醇为空白对照,测定其在410 nm、470nm 、510nm 处的吸光度[62]。

红曲霉发酵液中疏水性红色素的色价(U )/mL=A510×稀释倍数。

红曲霉发酵液中疏水性澄色素的色价(U )/mL=A470×稀释倍数。

红曲霉发酵液中疏水性黄色素的色价(U )/mL=A410×稀释倍数。

胞外色素色价=胞外黄色素色价+胞外橙色素色价+胞外红色素色价=(OD410+OD470+OD510)×稀释倍数。

发酵液总色价的测定:每毫升发酵液总色价=胞外色素色价+胞内色素色价。

1.2.7 Monacolin K 的提取和测定 1.2.7.1 Monacolin K 的提取方法

137

在50 mL发酵液中加入30 mL乙酸乙酯,超声(超声(400 W))30 min, 30 ℃下180 r/min摇床萃取3 h。用8000 r/min离心15 min,去上层乙酸乙酯层于管中,挥干,残渣用1.5 mL甲醇溶解,过0.22 μm 微孔滤膜。 1.2.7.2 Monacolin K 的测定

色谱柱:Lanbo Kromasil C18 ( 250 mm ×4. 6mm ,5μm) ;检测器:UV 237 nm ;室温;流动相:V (甲醇):V (三蒸水)=80:20,水相中加入0.1%的磷酸作为调节剂,流速1 mL/min。 2 结果与讨论

2.1 红曲霉和不同酿酒酵母发酵处理液共培养后色素的变化

按照上述方法,在添加不同酵母处理液共培养7 d后,测定发酵液中亲水和疏水性黄、橙、红色素的色价,结果见图1~图4(其中,图中:1. 添加酿酒酵母液体培养1 d后的发酵液,2. 添加酿酒酵母液体培养1 d 后的发酵液上清液,3. 添加酿酒酵母液体培养1 d后超声发酵液,4. 添加酿酒酵母液体培养1 d后超声发酵液的上清液,5. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液,6. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液上清液,7. 未添加酿酒酵母处理液)。

图3添加不同处理液共培养后红色素色价

Fig. 3 Effect of yeast lysates on red pigments yield of Monascus

图4添加不同处理液共培养后亲水和疏水色素色价 Fig. 4 Effect of yeast lysates on yields of hydrophilic and

hydrophobic pigments of Monascus

图1 添加不同处理液共培养后黄色素色价 Fig. 1 Effect of yeast lysates on yield of yellow pigments of

Monascus

图2 添加不同处理液共培养后橙色素色价

Fig. 2 Effect of yeast lysates on yield of orange pigments of

Monascus

138

由图1显示,在6种不同处理液添加后,亲水性

黄色素色价都比红曲霉单独培养的黄色素色价提高了,其中添加处理液4即酿酒酵母发酵液超声后的上清液增加的最多,提高了37.39%。而疏水性黄色素只有处理液2即酿酒酵母发酵上清液和处理液1即酿酒酵母发酵液添加后,疏水性黄色素比红曲霉单独培养的黄色素色价提高,其中处理液2增加的最多,提高了16.29%。其他4种处理液的添加疏水性黄色素的色价都有不同程度的减少,其中添加处理液3即酿酒酵母发酵液超声后减少最多,减少了51.67%。

由图2显示,在6种不同处理液添加后,亲水性橙色素都比红曲霉单独培养的橙色素色价提高了,情况和黄色素相同,也是添加酿酒酵母发酵液超声后上清液的增加最多,提高了43.48%。而疏水性橙色素只有处理液1即酿酒酵母发酵液、处理液2即酿酒酵母发酵上清液和处理液4即酿酒酵母发酵液超声后上清液添加后,疏水性橙色素比红曲霉单独培养的橙色素色价提高了,其中处理液4增加的最多,提高了59.27%。其他3种处理液的添加疏水性橙色素的色价都有不同程度的减少,其中添加处理液3即酿酒酵母发酵液超声液减少最多,减少了43.39%。

由图3显示,在6种不同处理液添加后,亲水性红色素都比红曲霉单独培养的红色素色价提高了,情况和上述两种相同,也是添加酿酒酵母发酵液超声后上清液的色素色价增加最多,提高了32.6%。而疏水性红色素变化的情况和橙色素相同也是添加处理液1、2、4的红色素色价提高了,其中处理液2增加的最多,提高了20.76%。其他3种处理液的添加疏水性红色素的色价都有不同程度的减少,其中添加处理液3即酿酒酵母发酵液超声液减少最多,减少了57.66%。

由图4显示,添加6种不同酿酒酵母处理液后,亲水性色素都得到提高,其中添加酿酒酵母发酵液超声上清液的发酵液色素增长最大,提高了37.53%。疏水性色素变化的情况和橙、红色素相同,处理液2增加的最多,提高了24.58%。添加处理液3后减少最多,减少了52.19%。

2.2 Monacolin K 的测定 2.2.1 流动相的选择

以色谱柱Lanbo Kromasil C18 ( 250 mm ×4. 6mm , 5μm) ,试验了不同组成的甲醇-水流动相对样品中Monacolin K的分离影响和出峰时间的影响。综合实验结果的因素选择V(甲醇):V(水)=80:20溶液作为流动相。该条件下,标准品和样品的色谱图见图5和图6。

将420 μg/mL的标准溶液分别稀释成5.0 μg/mL、10.0 μg/mL、20.0 μg/mL、40.0 μg/mL、60.0 μg/mL、120.0 μg/mL、200.0 μg/mL的标准溶液系列,按照所述的色谱条件进样,以峰面积y 对浓度x 进行线性回归,回归方程为y=26731x+7811.9,R 2=0.9995,Monacolin K在5-200μg/mL的范围内线性关系良好,结果见图7。

图7 Monacolin K 标准曲线 Fig.7 Standard curve of Monacolin K

2.2.3 方法的准确度分析

准确量取红曲发酵样品中提取的Monacolin K 50μL ,分别加入不同体积420μg/mL的标准溶液,在所述的色谱条件下测定。用加标样品的测定结果减去未加标样品的测定结果计算标准品的回收率。结果见表1,由表1可知,平均回收率为99.51%,说明该方法可靠。

表1 回收率的测定

Table 1 Recovery of the Monacolin K content in sample by this

method

序号

加入量/μg

检出量/μg

回收率/%

平均回收率/%

1 6.300 6.230 98.89

图5 酸式Monacolin K标准品

Fig5. HPLC chromatography of standard sample of Monacolin K

99.51 2 8.400 8.460 100.7 3 10.50 10.39 98.95

2.2.4 方法的精密度分析

在上述色谱条件下,取浓度200 μg/mL的标准溶液重复进样5次,进样量为20 μL 测定各峰面积。结果见表2,标样的相对标准偏差为0.2116%,该方法的精密度较高。

表2 精密度的测定

Table 2 Precision test of the method

序号

峰面积

平均值

相对标准偏差/%

图6 添加酿酒酵母发酵上清共培养样品

Fig6. HPLC chromotography of the fermentation supernatant

by Saccharomyces cerevisiae

1 5386048

2 5397651

5386230 0.2116 3 5403297 4 5376259

5 5367895

139

2.2.2 Monacolin K 标准曲线

2.2.5 重复性分析

按照上述的提取方法将同一样品(单独培养的红曲发酵液)进行3次平行实验,测定结果见表3,表明对同一批样品进行测定,具有良好的重复性。

表3 样品重复性测定 Table 3 Repetition of the method

序号

含量(10-2 mg/mL)

平均值

相对标准偏差/%

由上述的实验结果分析,酿酒酵母破壁上清液的加入促进了红曲霉Monacolin K产量的增加,可能是由于破壁上清液中,含有对Monacolin K合成途径中Monacolin K的前体物反应的酶的催进物,具体是哪一种成分催进了红曲霉次级代谢产物Monacolin K的合成有待进一步研究。 参考文献

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parameters for lovastatin production by Monascus purpureus MTCC 369 under submerged fermentation using response surface methodology[J]. App.Microbiol Biotechnol,2007, 73: 1054-1058

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桔霉素的检测[J].现代食品科技,2006,22(1):144-146 [13] 董文宾, 陶璐, 张建华, 等. 红曲霉菌固体发酵产Monaclin K

工艺的优化[J].现代食品科技,2007,23(8):32-35

1 0.78276

0.782813 1.68163 2 0.76312 3 0.80256

2.2.6 不同酵母发酵处理液的添加对Monacolin K产

量的影响

将红曲霉液体摇床培养24 h后,添加不同处理的培养24 h后的酵母液体发酵液。共培养7 d后,按照上述方法提取Monacolin K,并用HPLC 方法测定其含量,结果如图8。

图8 添加不同处理液后Monacolin K的含量比较 Fig.8 Effect of yeast lysate on Monacolin K content in

fermented liquid by Monascus

1.添加酿酒酵母液体培养1 d后的发酵液,2. 添加酿酒酵母液体培养1 d后的发酵液上清液,3. 添加酿酒酵母液体培养1 d 后超声发酵液,4. 添加酿酒酵母液体培养1 d后超声发酵液的上清液,5. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液,6. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液上清液,7. 未添加酿酒酵母处理液。

由图8表明,添加如上述所述的酿酒酵母处理液共培养7 d后,Monacolin K的含量都比7号柱状图所示的红曲霉单独培养中Monacolin K的含量要高,在6种不同的处理液中,6号酿酒酵母处理液的Monacolin K产量最高,达到1.2311×10-2 mg/mL。而单独培养的红曲霉发酵液培养8 d后的Monacolin K产量是0.78276 ×10-2 mg/mL。Monacolin K产率提高了57.27%。

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酵母细胞影响红曲霉次生代谢产物的研究

11112

朱振元,满金浩,刘安军,尚校兰,张勇民

(1.天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)

(2.法国巴黎第六大学生物有机化学研究所(UMR CNRS 7611),法国 巴黎 75005)

摘要:通过红曲液体培养,研究酵母细胞对红曲霉次生代谢产物的影响。结果表明在红曲霉液体发酵中添加酿酒酵母细胞破壁液,亲水性色素提高了37.53%,疏水性色素提高了24.58%,Monacolin K增加了57.27%。

关键词:红曲霉;酿酒酵母;色素;Monacolin K

中图分类号:TQ920.1;文献标识码:A ;文章篇号:1673-9078(2009)02-0136-05

Effects of Saccharomyces Cerevisiae on Secondary Metabolites

Production by Monascus Spp

.

ZHU Zhen-yuan1, MAN Jin-hao1, LIU An-jun1 , SHANG Xiao-lan1, ZHANG Yong-min 2

(1.College of Food Science and Biotechnology, TianJin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China) (2.Université Pierre et Marie Curie-Paris 6,Laboratoire de Chimie Organique (UMR CNRS 7611), Tour 44/45, C. 181, 4

place Jussieu, Paris 75005, France)

Abstract: Monascus purpeus was cultured together with Saccharomyces cerevisiae in liquid culture medium to determine the effects of Saccharomyces cerevisiae on the production of secondary metabolites of Monascus spp. The results showed the yields of hydrophilic pigment, hydrophobic pigment and monacolin K increased by 37.53 %, 24.58% and 57.27%, respectively.

Key words: Monascus; Saccharomyces cerevisiae; Pigment; Monacolin K

红曲自古以来一直被认为是具有药用和食用双重功效的产品, 近年来关于红曲的研究热点是红曲色素

红曲和莫纳克林K(monacolin K)等生理活性物质[1~3]。

色素为优良的天然食用色素,广泛应用于食品着色,具有色调鲜红、染着性好、口味自然等优点,但红曲色素产色率低造成成本过高,使其难以大量推广。莫纳克林K(monacolin K)是胆固醇合成抑制剂,对高胆固醇血症患者极为有效,但是普通的微生物发酵Monacolin K的产量很低。有很多研究者通过菌种选育[4]、菌种诱变[5~6]和培养条件优化[7~11]等方法提高红曲色素、莫纳克林K(monacolin K)的产量,但采取生物共同培养手段提高活性产物的报道却很少。Chuls. Shin [12]等采用红曲霉与酿酒酵母或米曲霉在固体蔗糖培养基上混合培养,色素产量比红曲单独培养提高了30-40倍。固体发酵培养红曲生产周期长、得率低、

收稿日期:2008-08-18

基金项目:中国博士后科研基金(No.[1**********]);教育部留学回国人员科研启动基金

作者简介:朱振元(1969-),男,副教授,博士。研究方向:食品生物技术

成本高,而液体发酵则工艺简单、生产周期短。在我们前期研究中,发现酵母细胞能促进红曲霉液体发酵菌丝体的生长(另文报道),本文报道在液态发酵条件下,酿酒酵母对红曲霉次生代谢产物红曲色素和莫纳克林的影响。 1 材料与方法

1.1 材料与仪器 1.1.1 菌种

紫色红曲霉(Monascus purpureous)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)由天津科技大学菌种保藏室提供。 1.1.2 培养基

1.1.2.1 马铃薯葡萄糖培养基(PDA )固体培养基

去皮马铃薯20%,煮沸30 min,双层纱布过滤成清液补足水,2%葡萄糖,2%琼脂,pH 自然。灭菌条件:121℃,20 min。

1.1.2.2 红曲霉液体种子培养基

丙三醇7%,牛肉膏3%,蛋白胨0.8%,硝酸钠0.8%,葡萄糖3%,硫酸镁0.1%,pH 自然。灭菌条件:

136

121 ℃,20 min

1.1.2.3 酵母液体培养基

葡萄糖2%,酵母膏1%,蛋白胨1%,pH 自然。灭菌条件:121 ℃,20 min。 1.1.2.4 酵母液体发酵培养基

去皮马铃薯20%煮沸30 min,双层纱布过滤成清液补足水,2%葡萄糖,pH 自然。

灭菌条件:121 ℃,20 min 1.1.3 试剂

洛伐他汀标准品,购自Sigma 公司。甲醇、磷酸为色谱纯,其它为分析纯,均市售。 1.1.4 仪器

LS-B50L 型立式压力蒸汽灭菌器、LD4-40型低速大容量离心机、FL-2型可调式封闭电炉、XW-80A 型微型漩涡混合器、超声清洗仪、超净工作台、HYG-IIa 型迴转式恒温调速摇瓶柜、ESJ205-4型电子天平、高效液相色谱仪(BIO-RAD )、SP-2102UV 型紫外可见分光光度计等。 1.2 实验方法

1.2.1 红曲霉液体种子培养

采用液体种子培养基,250 mL三角瓶装50 mL培养基和玻璃珠. 用无菌水7 mL洗下表面的孢子(带有部分菌丝),置于150 r/min摇床培养,30℃培养3 d,用血球计数板计数。

1.2.2 红曲霉液体发酵培养

将培养好的液体种子按5%接种量,接种于液体发酵培养基中。置于150 r/min摇床培养,30 ℃培养8~14 d 。

1.2.3 酿酒酵母液体培养

取活化好的酿酒酵母斜面,用3 mL的无菌水冲洗斜面,置于装有玻璃珠的250 mL装有50 mL培养基的锥形瓶中,在30℃,150r/min的条件下摇床培养1 d,用血球计数板计数,备用。 1.2.4 酿酒酵母细胞的处理

处理液1:液体培养1 d后的发酵液。

处理液2:将液体培养1 d后的发酵液,装入灭菌后的离心管中,密闭。在1 2000r/min条件下高速离心15min ,取上清液装入灭菌离心管中,备用。

处理液3:液体培养1 d后的发酵液,超声(400W )处理30 min。

处理液4:液体培养1 d后的发酵液,超声处理30 min,然后在12000 r/min条件下高速离心15 min,取上清液装入灭菌离心管中,备用。

处理液5:将研钵和玻璃棒灭菌(内装有石英砂),

将液体培养1 d后的发酵液研磨30min ,制成酵母破

壁液,备用。

处理液6:将处理液5,在12000r/min条件下高速离心15min ,取上清液装入灭菌离心管中,备用。 1.2.5 共培养方法

将培养好的液体种子按5%接种量,接种于液体发酵培养基中,在30 ℃,180r/min的条件下摇床培养24 h,然后分别加入6种不同的酿酒酵母细胞处理液1.5 mL,置于180 r/min摇床培养,30℃培养7 d。空白组为液体发酵培养8 d。 1.2.6 色价测定

1.2.6.1 亲水性色素测定

50 mL红曲发酵液,8000 r/min离心15 min,取上清液1 mL,用蒸馏水稀释适当倍数,然后以蒸馏水为空白对照,测定其在410 nm、470 nm、510 nm处的吸光度[62]。

红曲霉发酵液中亲水性红色素的色价(U )/mL=A510×稀释倍数。

红曲霉发酵液中亲水性澄色素的色价(U )/mL=A470×稀释倍数。

红曲霉发酵液中亲水性黄色素的色价(U )/mL=A410×稀释倍数。

胞内色素色价=胞内黄色素色价+胞内橙色素色价+胞内红色素色价=(OD410+OD470+OD510)×稀释倍数。

1.2.6.2 疏水性色素的测定

50 mL红曲发酵液8000 r/min离心15 min后固形物于60 ℃烘干至恒重,烘干后的固形物加入50 mL 75%的乙醇,超声(400 W)20 min,在30 ℃,180 r/min条件下摇床1 h。然后8000 r/min离心15 min,取上清液1 mL,用75%乙醇稀释适当倍数测定。然后以75%乙醇为空白对照,测定其在410 nm、470nm 、510nm 处的吸光度[62]。

红曲霉发酵液中疏水性红色素的色价(U )/mL=A510×稀释倍数。

红曲霉发酵液中疏水性澄色素的色价(U )/mL=A470×稀释倍数。

红曲霉发酵液中疏水性黄色素的色价(U )/mL=A410×稀释倍数。

胞外色素色价=胞外黄色素色价+胞外橙色素色价+胞外红色素色价=(OD410+OD470+OD510)×稀释倍数。

发酵液总色价的测定:每毫升发酵液总色价=胞外色素色价+胞内色素色价。

1.2.7 Monacolin K 的提取和测定 1.2.7.1 Monacolin K 的提取方法

137

在50 mL发酵液中加入30 mL乙酸乙酯,超声(超声(400 W))30 min, 30 ℃下180 r/min摇床萃取3 h。用8000 r/min离心15 min,去上层乙酸乙酯层于管中,挥干,残渣用1.5 mL甲醇溶解,过0.22 μm 微孔滤膜。 1.2.7.2 Monacolin K 的测定

色谱柱:Lanbo Kromasil C18 ( 250 mm ×4. 6mm ,5μm) ;检测器:UV 237 nm ;室温;流动相:V (甲醇):V (三蒸水)=80:20,水相中加入0.1%的磷酸作为调节剂,流速1 mL/min。 2 结果与讨论

2.1 红曲霉和不同酿酒酵母发酵处理液共培养后色素的变化

按照上述方法,在添加不同酵母处理液共培养7 d后,测定发酵液中亲水和疏水性黄、橙、红色素的色价,结果见图1~图4(其中,图中:1. 添加酿酒酵母液体培养1 d后的发酵液,2. 添加酿酒酵母液体培养1 d 后的发酵液上清液,3. 添加酿酒酵母液体培养1 d后超声发酵液,4. 添加酿酒酵母液体培养1 d后超声发酵液的上清液,5. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液,6. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液上清液,7. 未添加酿酒酵母处理液)。

图3添加不同处理液共培养后红色素色价

Fig. 3 Effect of yeast lysates on red pigments yield of Monascus

图4添加不同处理液共培养后亲水和疏水色素色价 Fig. 4 Effect of yeast lysates on yields of hydrophilic and

hydrophobic pigments of Monascus

图1 添加不同处理液共培养后黄色素色价 Fig. 1 Effect of yeast lysates on yield of yellow pigments of

Monascus

图2 添加不同处理液共培养后橙色素色价

Fig. 2 Effect of yeast lysates on yield of orange pigments of

Monascus

138

由图1显示,在6种不同处理液添加后,亲水性

黄色素色价都比红曲霉单独培养的黄色素色价提高了,其中添加处理液4即酿酒酵母发酵液超声后的上清液增加的最多,提高了37.39%。而疏水性黄色素只有处理液2即酿酒酵母发酵上清液和处理液1即酿酒酵母发酵液添加后,疏水性黄色素比红曲霉单独培养的黄色素色价提高,其中处理液2增加的最多,提高了16.29%。其他4种处理液的添加疏水性黄色素的色价都有不同程度的减少,其中添加处理液3即酿酒酵母发酵液超声后减少最多,减少了51.67%。

由图2显示,在6种不同处理液添加后,亲水性橙色素都比红曲霉单独培养的橙色素色价提高了,情况和黄色素相同,也是添加酿酒酵母发酵液超声后上清液的增加最多,提高了43.48%。而疏水性橙色素只有处理液1即酿酒酵母发酵液、处理液2即酿酒酵母发酵上清液和处理液4即酿酒酵母发酵液超声后上清液添加后,疏水性橙色素比红曲霉单独培养的橙色素色价提高了,其中处理液4增加的最多,提高了59.27%。其他3种处理液的添加疏水性橙色素的色价都有不同程度的减少,其中添加处理液3即酿酒酵母发酵液超声液减少最多,减少了43.39%。

由图3显示,在6种不同处理液添加后,亲水性红色素都比红曲霉单独培养的红色素色价提高了,情况和上述两种相同,也是添加酿酒酵母发酵液超声后上清液的色素色价增加最多,提高了32.6%。而疏水性红色素变化的情况和橙色素相同也是添加处理液1、2、4的红色素色价提高了,其中处理液2增加的最多,提高了20.76%。其他3种处理液的添加疏水性红色素的色价都有不同程度的减少,其中添加处理液3即酿酒酵母发酵液超声液减少最多,减少了57.66%。

由图4显示,添加6种不同酿酒酵母处理液后,亲水性色素都得到提高,其中添加酿酒酵母发酵液超声上清液的发酵液色素增长最大,提高了37.53%。疏水性色素变化的情况和橙、红色素相同,处理液2增加的最多,提高了24.58%。添加处理液3后减少最多,减少了52.19%。

2.2 Monacolin K 的测定 2.2.1 流动相的选择

以色谱柱Lanbo Kromasil C18 ( 250 mm ×4. 6mm , 5μm) ,试验了不同组成的甲醇-水流动相对样品中Monacolin K的分离影响和出峰时间的影响。综合实验结果的因素选择V(甲醇):V(水)=80:20溶液作为流动相。该条件下,标准品和样品的色谱图见图5和图6。

将420 μg/mL的标准溶液分别稀释成5.0 μg/mL、10.0 μg/mL、20.0 μg/mL、40.0 μg/mL、60.0 μg/mL、120.0 μg/mL、200.0 μg/mL的标准溶液系列,按照所述的色谱条件进样,以峰面积y 对浓度x 进行线性回归,回归方程为y=26731x+7811.9,R 2=0.9995,Monacolin K在5-200μg/mL的范围内线性关系良好,结果见图7。

图7 Monacolin K 标准曲线 Fig.7 Standard curve of Monacolin K

2.2.3 方法的准确度分析

准确量取红曲发酵样品中提取的Monacolin K 50μL ,分别加入不同体积420μg/mL的标准溶液,在所述的色谱条件下测定。用加标样品的测定结果减去未加标样品的测定结果计算标准品的回收率。结果见表1,由表1可知,平均回收率为99.51%,说明该方法可靠。

表1 回收率的测定

Table 1 Recovery of the Monacolin K content in sample by this

method

序号

加入量/μg

检出量/μg

回收率/%

平均回收率/%

1 6.300 6.230 98.89

图5 酸式Monacolin K标准品

Fig5. HPLC chromatography of standard sample of Monacolin K

99.51 2 8.400 8.460 100.7 3 10.50 10.39 98.95

2.2.4 方法的精密度分析

在上述色谱条件下,取浓度200 μg/mL的标准溶液重复进样5次,进样量为20 μL 测定各峰面积。结果见表2,标样的相对标准偏差为0.2116%,该方法的精密度较高。

表2 精密度的测定

Table 2 Precision test of the method

序号

峰面积

平均值

相对标准偏差/%

图6 添加酿酒酵母发酵上清共培养样品

Fig6. HPLC chromotography of the fermentation supernatant

by Saccharomyces cerevisiae

1 5386048

2 5397651

5386230 0.2116 3 5403297 4 5376259

5 5367895

139

2.2.2 Monacolin K 标准曲线

2.2.5 重复性分析

按照上述的提取方法将同一样品(单独培养的红曲发酵液)进行3次平行实验,测定结果见表3,表明对同一批样品进行测定,具有良好的重复性。

表3 样品重复性测定 Table 3 Repetition of the method

序号

含量(10-2 mg/mL)

平均值

相对标准偏差/%

由上述的实验结果分析,酿酒酵母破壁上清液的加入促进了红曲霉Monacolin K产量的增加,可能是由于破壁上清液中,含有对Monacolin K合成途径中Monacolin K的前体物反应的酶的催进物,具体是哪一种成分催进了红曲霉次级代谢产物Monacolin K的合成有待进一步研究。 参考文献

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工艺的优化[J].现代食品科技,2007,23(8):32-35

1 0.78276

0.782813 1.68163 2 0.76312 3 0.80256

2.2.6 不同酵母发酵处理液的添加对Monacolin K产

量的影响

将红曲霉液体摇床培养24 h后,添加不同处理的培养24 h后的酵母液体发酵液。共培养7 d后,按照上述方法提取Monacolin K,并用HPLC 方法测定其含量,结果如图8。

图8 添加不同处理液后Monacolin K的含量比较 Fig.8 Effect of yeast lysate on Monacolin K content in

fermented liquid by Monascus

1.添加酿酒酵母液体培养1 d后的发酵液,2. 添加酿酒酵母液体培养1 d后的发酵液上清液,3. 添加酿酒酵母液体培养1 d 后超声发酵液,4. 添加酿酒酵母液体培养1 d后超声发酵液的上清液,5. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液,6. 添加酿酒酵母液体培养1 d后破壁液上清液,7. 未添加酿酒酵母处理液。

由图8表明,添加如上述所述的酿酒酵母处理液共培养7 d后,Monacolin K的含量都比7号柱状图所示的红曲霉单独培养中Monacolin K的含量要高,在6种不同的处理液中,6号酿酒酵母处理液的Monacolin K产量最高,达到1.2311×10-2 mg/mL。而单独培养的红曲霉发酵液培养8 d后的Monacolin K产量是0.78276 ×10-2 mg/mL。Monacolin K产率提高了57.27%。

140


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