【摘 要】
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红曲色素是一种由微生物产生的具有多种生物活性功能的天然色素,具有安全、营养、蛋白着色能力强等特点,在食品工业中具有广泛的应用前景。近年来,随着对红曲色素的深入研究,水溶性红曲黄色素经济效益高、应用范围广的优势日益凸显。目前市售的黄色素并非纯天然色素,而是利用红曲红色素通过磺化反应转化而来。本文主要从高产水溶性黄色素红曲菌选育、氮源对高产菌株的代谢调控以及细胞膜通透性对色素跨膜分泌的调控作用几个方面
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红曲色素是一种由微生物产生的具有多种生物活性功能的天然色素,具有安全、营养、蛋白着色能力强等特点,在食品工业中具有广泛的应用前景。近年来,随着对红曲色素的深入研究,水溶性红曲黄色素经济效益高、应用范围广的优势日益凸显。目前市售的黄色素并非纯天然色素,而是利用红曲红色素通过磺化反应转化而来。本文主要从高产水溶性黄色素红曲菌选育、氮源对高产菌株的代谢调控以及细胞膜通透性对色素跨膜分泌的调控作用几个方面进行研究,为开发高产水溶性黄色素的工业红曲霉菌株提供理论支持。1.以红曲菌株LQ-6（Monascus purpureus LQ-6）为原始菌株,利用12C6+重离子束辐射诱变育种,获得一株高产水溶性黄色素的突变菌株BWY-5,水溶性黄色素产量为80.93 U370/mL,总黄色素产量为105.56 U370/mL,分别是LQ-6的8.4倍和2.62倍,而红色素、橙色素的总产量仅为0.18 U510/mL和0.27 U470/mL。有机氮源更有利于突变菌BWY-5胞外水溶性黄色素的合成,与无机氮源氯化铵相比提高了 1.27倍,并且在pH1-14范围内较稳定。2.蛋白胨相比于氯化铵,使线粒体呼吸链相关酶的酶活性受到抑制,线粒体复合体Ⅰ、线粒体复合体Ⅱ、线粒体复合体Ⅳ的酶活力分别为氯化铵培养情况下的0.16倍、0.4倍、0.32倍,进而使ROS荧光值达到氯化铵培养情况下的1.5倍,过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性增强为氯化铵培养情况下的1.58倍和1.11倍。在蛋白胨为氮源时,BWY-5精氨酸脱羧酶途径中精氨酸脱亚胺酶活性以及精氨酸、瓜氨酸和鸟氨酸含量增加,分别为氯化铵培养情况下的2倍、9.49倍、29.67倍、23.06倍。蛋白胨可以通过影响精氨酸脱羧酶途径、提高抗氧化酶活性等方式使BWY-5抗逆性增强;通过抑制线粒体呼吸链引起ROS的积累,使细胞膜发生一定程度膜脂过氧化反应,从而增加细胞膜通透性促进红曲色素的跨膜分泌。3.多组学联合分析发现,BWY-5脂肪酸降解途径表达上调而脂肪酸生物合成途径表达下调,合成细胞膜成分的相关蛋白酶即环丙烷脂肪酸合成酶、硫酯酶、脂肪酸去饱和酶和磷脂生物合成酶的相对表达水平分别下调为LQ-6的0.57倍、0.21倍、0.23倍、0.98倍;膜成分麦角固醇的合成受到抑制,基因ERG4A、ERG4B、ERG6的相对表达水平分别上调为LQ-6的7.5倍、4.66倍、2.11倍;总脂质分子含量降为LQ-6的0.1倍,其中LPS、LPG、WE相对含量均降为0,PC、PE、PIP3的相对含量分别降为LQ-6的0.11倍、0.27倍、0.06倍,脂质组成中数量最多的为中性脂质TG（223种,66.57%）。BWY-5中脂质分子PIP、DG、MG、PC、WE的双键饱和指数（DBI）分别上升为LQ-6的1.96倍、1.23倍、1.09倍、1.1倍、1.11倍;PE、ST的平均碳链长度（ACL）都降低了 3个碳原子。BWY-5细胞膜成分（膜脂质和膜蛋白）的合成受到抑制,脂质组成和含量以及脂质分子的饱和度和碳链长度发生改变,从而使细胞膜流动性和通透性增加,促使红曲色素向胞外分泌。
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