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由降脂红曲霉发酵产生的生理活性物质MonacolinK具有显著的降血脂作用,但降脂红曲霉在固态发酵过程中抗杂菌污染能力远低于色素红曲霉,导致降脂红曲生产能力低、生产成本高,远不能满足市场需求。本论文重点研究色素红曲霉和降脂红曲霉固态发酵特性的差异和在培养过程中抗杂菌污染的差异及其原因,目的在于为提高降脂红曲霉在培养过程中抗杂菌污染能力提供理论依据和实验方向。
本论文首先对从红曲样品中分离到的红曲霉和实验室保藏的红曲霉进行固态发酵产色素能力和产MonacolinK能力的比较,筛选出SM001作为典型的色素红曲霉和GM011作为典型的降脂红曲霉,再对其菌株形态进行观察,并结合红曲霉分种检索表初步确定SM001为紫色红曲霉,GM011为红色红曲霉。
确定SM001和GM011固态发酵的条件为:控制物料初始含水量30%,物料厚度2~4cm,液体种子种龄3~5d,接种量6%,SM001于30℃恒温培养,GM011于30℃培养4d后降至26℃培养,在此条件下,经三角瓶固态发酵后,SM001的色素产量为3500U/g,GM011的MonacolinK产量为4.57mg/g。在模拟红曲的传统大规模开放式培养中,SM001抗杂菌污染能力强,生长情况正常,培养结束其色价达到3042U/g;GM011培养时受到严重污染以致培养过程无法继续。
从GM011染菌发酵物中分离出三种主要杂菌A、B和C,初步鉴定为细菌。
对SM001和GM011的发酵物——色素红曲和降脂红曲的抑菌实验表明,二者的抑菌效果存在很大差异。色素红曲部分提取液对枯草杆菌、假单胞菌具有较强的抑制作用,对大肠杆菌、杂菌A及杂菌C具有较弱的抑制作用,而对霉菌、酵母以及杂菌B则无抑制作用。其中70%乙醇提取液的抑菌效果最好。降脂红曲所有提取液均无抑菌作用。色素红曲70%乙醇提取液的薄层层析图表明其提取液中含有黄色素、红色素和橙色素。对各色素的抑菌实验表明,抑菌物质可能是红色素或存在于红色素中的某种物质。因此,红色素或红色素中的某种物质的存在是色素红曲霉抗污染能力比降脂红曲霉强的一方面原因。
对SM001和GM011主要胞外酶系的研究结果表明,SM001的胞外葡萄糖淀粉酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶的最高酶活力分别为303.8U/g、135.8U/g和5.3U/g,而GM011的最高酶活力分别为38.4U/g、51.2U/g和16.2U/g,二者产α—淀粉酶、脂肪酶和碱性蛋白酶活力均未检出。从与杂菌竞争培养基的角度考虑,SM001由于胞外酶活力强,相比GM011就能更快地分解底物供自身生长繁殖,并能更迅速地占领优势地位,就能更好地抵抗杂菌的污染。因此,胞外霉活力的差异是色素红曲霉抗杂菌污染能力比降脂红曲霉强的另一方面原因。