红曲色素是一类广泛使用的天然食品添加剂,但在红曲霉发酵生产红曲色素的过程中会产生具有肾毒性和肝毒性的桔霉素,同时研究发现红曲橙色素表现出显著的鸡胚胎致畸效应,对人具有潜在的安全威胁,两者的存在都严重影响了红曲色素的应用。因此生产不含桔霉素的红曲色素,并将红曲橙色素转化成红色素或生物活性多样的黄色素,可以大大提高红曲色素在食品工业中的应用价值。以不同蛋白含量的农产品为底物进行红曲霉摇瓶发酵和生物反应器发酵,研究农产品蛋白含量和p H值对红曲色素代谢和桔霉素合成的影响。结果表明:p H值是红曲霉次级代谢的主要调控因子。农产品蛋白含量小于9%时,摇瓶发酵最终p H值达到3.0以下,胞内色素主要成分为橙色素,并且几乎不产生桔霉素;以高蛋白含量的黄豆粉为底物进行p H 2.5的发酵罐发酵时,胞内色素主要成分也是橙色素,并且不合成桔霉素。因此选择低蛋白含量的农产品(如玉米粉)进行自然发酵或高蛋白含量的农产品(如黄豆粉)进行低p H发酵,可以获得不含桔霉素的红曲色素。在Triton X-100胶束水溶液中分别进行橙色素体外亲氨反应和红曲霉萃取发酵,研究偶联亲氨反应和生物代谢途径高产红曲红色素的条件。结果表明:在Triton X-100胶束水溶液中,疏水性橙色素与亲水性谷氨酸钠(MSG)可以发生亲氨反应生成红色素。并且较高的表面活性剂浓度(5%)、较高的MSG浓度(30g/L)以及近中性的p H都有利于亲氨反应的进行。体外反应的条件也适用于微生物发酵,并且萃取发酵比常规发酵合成的胞内和胞外红色素含量高。在Triton X-100胶束水溶液中进行红曲霉萃取发酵,研究低p H下胞外红曲黄色素积累的相关机理。结果表明:低p H条件下,常规发酵主要合成胞内橙色素,而萃取发酵时,胞内黄色素被运输至胞外胶束水溶液中,阻断了黄色素在胞内酶催化下的生物转化或者解除了黄色素生物合成时的反馈抑制,导致胞外积累黄色素。较早的表面活性剂添加时间、较高的表面活性剂添加量以及较长的发酵时间都有利于黄色素的积累。同时发现在低p H胶束水溶液中,红曲黄色素较红曲橙色素稳定。