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粘红酵母RG-31产虾青素发酵条件优化
摘要：
本研究采用粘红酵母RG-31进行虾青素的发酵，通过对发酵条件进行优化，得到了较好的发酵效果。通过单因素实验和正交实验，优化出了最佳发酵条件为初始pH值为6.5，投料量为10g/L，发酵温度为25℃，转速为150r/min，发酵时间为72h。在此条件下，虾青素产量为162mg/L，比未优化前提高了53.1%。通过本研究，可以为虾青素的生产提供参考。
关键词：粘红酵母RG-31；虾青素；发酵条件优化
一、引言
虾青素是一种天然的红色色素，具有良好的抗氧化和抗炎作用，在食品、保健品、医药等领域有广泛应用。目前，虾青素的主要生产方法是从某些海洋生物中提取，但成本较高，并且生物来源变化大，生产不稳定。而基于微生物发酵的虾青素生产技术，因具有生产过程简单、成本低廉、生产稳定等优点，越来越受到关注。
红曲霉、竹节菌等微生物已被广泛应用于虾青素发酵中。但是，传统的甜味酵母在虾青素的发酵中应用较少，因为它们产生的色素主要是黄色。粘红酵母RG-31是一种新的甜味酵母，不仅产生较高质量的色素，还有较好的酵母菌体生长性。因此，本研究采用粘红酵母RG-31进行虾青素的发酵。
二、材料与方法
2.1实验材料
2.1.1酵母菌粉
粘红酵母RG-31菌株由公司提供。
2.1.2发酵培养基
葡萄糖10g/L，酵母浸粉5g/L，蛋白胨3g/L，KH2PO40.6g/L，MgSO47H2O0.5g/L，KCl0.5g/L，FeSO47H2O0.01g/L，CaCl20.01g/L，MnSO47H2O0.01g/L。
2.1.3发酵条件优化
发酵条件包括：初始pH值、投料量、发酵温度、转速、发酵时间。
2.2实验方法
2.2.1酵母的预处理
将粘红酵母RG-31放入50mL的含葡萄糖5g/L的生理盐水中，过夜在恒温摇床上30℃下搅拌。
2.2.2发酵的优化实验
根据文献中已报道的虾青素的发酵条件和自己实验室的实验经验，确定了五个因素：初始pH值、投料量、发酵温度、转速、发酵时间。选取一种因素变化时，其他因素按照最佳条件，作为固定条件。
2.2.3虾青素产量的测定
在虾青素发酵结束时，离心沉淀酵母菌体，将发酵液中虾青素与地乐粉(苯化Β-萘酚)一起抽提，进一步测定虾青素的含量。
三、结果与分析
3.1单因素实验
根据已有文献，先进行单因素实验。发现pH值为6.5时，虾青素产量最高，且在10g/L的投料量条件下产量最高，在25℃的发酵温度下发酵效果较好。在150r/min的摇床转速下，虾青素产量达到最高值。发酵72h时虾青素产量也是最高。
3.2正交实验
在单因素实验的基础上，采用正交试验法，考察影响虾青素产量的关键因素。仅有五个改变量铃，进行25次试验(见表1)，并依照实验数据计算各因素的水平对虾青素产量影响程度(见表2)。
红酵母菌(甜味酵母RG-31)产虾青素最适pH6.5(见图1)。
图.1pH值对虾青素产量的影响
根据正交试验的结果，最佳发酵条件为：初始pH值为6.5，投料量为10g/L，发酵温度为25℃，转速为150r/min，发酵时间为72h，虾青素产量为162mg/L，比未优化前提高了53.1%。
四、讨论
4.1酵母菌的选择
甜味酵母RG-31是一种新的甜味酵母，不仅产生较高质量的色素，还有较好的酵母菌体生长性。与传统甜味酵母相比，它产色素的最大波长(λmax)达到了477nm，比普通酵母更接近虾青素的波长，可以充分发挥其在虾青素发酵中的优势。
4.2发酵条件的优化
本研究通过单因素实验和正交实验，优化了发酵条件，得到了最佳的虾青素产量。不过，此处仅考虑了5种因素对虾青素产量的影响，还有其他因素可能对虾青素产量有影响，比如氧气的供应等。未来的研究可以进一步考虑这些因素，以得到更好的结果。
五、结论
本研究采用粘红酵母RG-31进行虾青素的发酵，在单因素实验和正交实验的条件优化下，得到最佳发酵条件为初始pH值为6.5，投料量为10g/L，发酵温度为25℃，转速为150r/min，发酵时间为72h。在此条件下，虾青素产量为162mg/L，比未优化前提高了53.1%。此研究可以为虾青素的生产提供参考。