【正文】 ...................................................................................................... 9 培養(yǎng)基滅菌 ......................................................................................................................... 9 分批滅菌 ........................................................................................................................... 9 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 II 頁 共 Ⅱ 頁 連續(xù)滅菌 ......................................................................................................................... 10 空氣除菌 ........................................................................................................................... 10 發(fā)酵罐滅菌 ....................................................................................................................... 10 5 種子擴(kuò)大培養(yǎng)和裝料發(fā)酵 .................................................................................................. 11 斜面培養(yǎng) ........................................................................................................................... 11 一級(jí)種子培養(yǎng) ................................................................................................................... 11 二級(jí)種子培養(yǎng) ................................................................................................................... 11 裝料發(fā)酵 ........................................................................................................................... 12 6 發(fā)酵控制 .............................................................................................................................. 13 pH 值的控制 ...................................................................................................................... 13 溶氧的控制 ....................................................................................................................... 13 補(bǔ)料工藝的控制 ............................................................................................................... 13 磷酸與氨水 ..................................................................................................................... 14 葡萄糖與蛋白胨 ............................................................................................................ 14 7 下游加工 .............................................................................................................................. 16 下游加工工藝的一般流程 ................................................................................................ 16 發(fā)酵液的預(yù)處理與固液分離 ............................................................................................ 16 提取 .................................................................................................................................... 16 胞外色素 ......................................................................................................................... 16 胞內(nèi)色素 ........................................................................................................................ 16 成品加工與包裝 ............................................................................................................... 16 8 物料衡算 .............................................................................................................................. 18 發(fā)酵罐數(shù)量衡算 ............................................................................................................... 18 發(fā)酵液組成衡算 ............................................................................................................... 19 發(fā)酵罐工藝設(shè) 計(jì) ............................................................................................................... 19 9 結(jié)果與討論 .......................................................................................................................... 21 致謝 .......................................................................................................................................... 25 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 共 25 頁 1 引言 概述 紅曲色素，是以大米、大豆為主要原料，經(jīng)紅曲霉菌液體發(fā)酵培養(yǎng)、提取、濃縮、精制而成及以紅曲米為原料，經(jīng)萃取、濃縮、精制而成的天然紅色色素?！侗静菥V目》中記載，紅曲消食活血，健脾燥胃，治赤白痢，下水谷，治打撲傷損，治女人血?dú)馔醇爱a(chǎn)后惡血不盡。固體發(fā)酵具有操作簡便、能耗低、發(fā)酵過程容易控制、對(duì)無菌要求相對(duì)較低、不易發(fā)生大面積的污染等優(yōu)點(diǎn)。工業(yè)化大規(guī)模的發(fā)酵培養(yǎng)即為發(fā)酵生產(chǎn)，亦稱深層培養(yǎng)或沉沒培養(yǎng) [25]。所以聚酮途徑被認(rèn)為是紅曲色素合成的主要途徑。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 紅曲色素是紅曲菌代謝過程中產(chǎn)生的一系列聚酮化合物的混合物 ,組成較復(fù)雜。 20世紀(jì) 80年代我國朱文錦等 [9]研究報(bào)道了厚層機(jī)械通風(fēng)制曲工藝以改進(jìn)傳統(tǒng)的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn) ， 該工藝是在純種制曲工藝基礎(chǔ)上 ， 采用以池代窯 ， 改人工翻曲為機(jī)械通風(fēng)、自動(dòng)控溫的辦法 , 使紅曲的生產(chǎn)達(dá)到機(jī)械化、純種化 ， 生產(chǎn)周期從原來的 7d縮短到 5d。 目前，我國紅曲色素發(fā)酵的生產(chǎn)設(shè)備 ， 色素的后期提取工藝水平及精煉工藝還比較落后。印紅等 [14]在空間飛行對(duì)紅曲霉菌產(chǎn)量的影響上做了嘗試，利用神舟三號(hào)返回艙搭載紅曲霉菌，獲得了高產(chǎn) Monacolin的菌株。 20世紀(jì) 90年代以來國內(nèi)外在紅曲色素的液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)方面做了大量工作 ， 研究已取得突破性進(jìn)展。目前 ， 提高紅曲色素色價(jià)的途徑主要有 : 提高紅曲菌的生物量、添加促進(jìn)色素形成的物質(zhì)等 ， 具體措施有 ： 菌種誘變、固定化細(xì)胞技術(shù) 、 葡萄糖流加培養(yǎng)、菌種聯(lián)合培養(yǎng)、添加抗氧化劑和金屬離子、添加植物油、青霉素以及使用超聲波處理等。 本課題的意義 紅曲色素是紅曲在菌體生長代謝過程中產(chǎn)生的天然色素 ， 與其它天然色素相比 ， 具有熱穩(wěn)定性好 ， 蛋白著色力強(qiáng) ， 色調(diào)柔和 ， 對(duì)酸堿穩(wěn)定 ， 還可以提高加工制品對(duì)光和氧穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。紅曲色素符合食品著色劑“天然、營養(yǎng)、多功能”的發(fā)展方向 ， 具有很好的應(yīng)用前景。 紅曲霉能在 15~45℃ 生長 ，最適 生長 溫度為 32~35℃ ，最適 生長 pH為 ~，有良好的耐酸和耐乙醇能力。 色價(jià)分析方法 液態(tài)發(fā)酵樣品用濾紙過濾得濾液和濾渣，濾液經(jīng)適當(dāng)稀釋后用 721型分光光度計(jì)于510 nm處測定 OD值，濾渣用蒸餾水洗滌 3次后于 60℃ 烘干稱重測得生物量，然后稱取 1g干菌絲用 75%的乙醇浸提 2次，每次 2h，過濾，合并后的濾液適當(dāng)稀釋后用 721型分光光度計(jì)于 510 nm處測定 OD值。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 25 頁 復(fù)合誘變 （ 1） 超聲波誘變： 將 9支裝有菌懸液的試管放入超聲波清洗儀的工作箱內(nèi)，調(diào)整超聲波功率為 500w ，分別作用 5min~45min后，取出試管即刻放到冰水中冷卻，防止超聲波產(chǎn)熱殺死孢子。 搖瓶篩選 （ 1）小瓶發(fā)酵初篩：斜面培養(yǎng) 5d~7d，待孢子成熟，接種于裝有 20mL發(fā)酵培養(yǎng)基的 250mL三角瓶中， 220r/min、 32℃培養(yǎng) 96 h。取種子液 8mL~10mL接種于裝有 80mL~100mL 發(fā)酵培養(yǎng)基的 500mL三角瓶中， 220r/min、 32℃培養(yǎng) 96h。 菌種保藏的方法有：斜面冰箱保藏法、 砂 土管保藏法、菌絲速凍法 、石蠟油封存法、中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 共 25 頁 真空冷凍干燥保藏法、液氮超低溫保藏法。 C： 基本發(fā)酵培養(yǎng)基 ： 大米粉 9%， 葡萄糖 7%， 蛋白胨 2%， NaNO3 %， KH2P04 %，MgS04 %， pH ~， 121℃ 高壓滅菌 30 min。 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì) 碳源 碳源是發(fā)酵培養(yǎng)基中最重要的組分之一，是微生物代謝的能量來源。值得注意的是，盡管補(bǔ)加蔗糖所得的菌體量顯著高于補(bǔ)加葡萄糖方案條件下的菌體量，但是其紅曲色素色階卻顯著低于補(bǔ)加葡萄糖的方