长治学院2011届学士学位毕业论文液态发酵产蒽醌类色素的提取及性质学号：姓名：指导教师：专业：系别：完成时间：2011年6月目录1前言11.1镰刀菌概述11.1.1镰刀菌的简介11.1.2镰刀菌的形态特征11.1.3镰刀菌的危害21.1.4镰刀菌病害的防治21.1.5镰刀菌的利用和意义21.1.6镰刀菌的研究进展31.2天然色素概述41.2.1天然色素的简介41.2.2天然色素的特点41.2.3天然色素的进展41.3蒽醌类色素概述51.3.1蒽醌类色素的简介51.3.2蒽醌类色素的结构和化学性质51.3.3蒽醌类色素的功能61.3.4蒽醌类色素的提取61.3.5蒽醌类色素的进展及展望7 1.4液态发酵概述71.4.1液态发酵的步骤71.4.2液态发酵的特点81.4.3液态发酵的进展82研究意义83研究内容94材料与方法94.1供试菌种94.2培养基94.2.1PDA培养基94.2.2种子培养基94.2.3摇瓶培养基94.3主要实验仪器94.4主要试剂104.5实验流程104.5.1菌种活化104.5.2种子培养104.5.3发酵培养104.5.4提取蒽醌类色素104.5.5蒽醌类色素的鉴定115结果115.1氧化剂对蒽醌类色素稳定性的影响115.2还原剂对蒽醌类色素稳定性的影响135.3金属离子对蒽醌类色素稳定性的影响145.4光对蒽醌类色素稳定性的影响185.5温度对蒽醌类色素稳定性的影响185.6不同有机溶剂中蒽醌类色素溶解度的测定195.7不同PH值下蒽醌类色素的溶解度的测定及保存情况216讨论23参考文献24致谢27液态发酵产氮杂蒽醌类色素的提取及性质专业：生物科学姓名：刘宁宁学号：07406113指导教师：张建国摘要：本实验通过有机溶剂法，PH萃取法等方法提取尖孢镰刀菌液态发酵所产生蒽醌类色素,并对其相关性质做了研究。

结果表明：尖孢镰刀菌通过液体发酵产生的蒽醌类色素，酸性条件下为在514nm处有最大吸收峰的红色色素、碱性条件下为在598nm处有最大吸收峰的蓝色色素；氧化剂和还原剂对蒽醌类色素的稳定性都有一定的破坏作用；金属离子除了Cu2+，Mn2+，Zn2+，Mg2+等对蒽醌类色素有明显影响外,其他金属离子对蒽醌类色素稳定性没有明显影响；强日光，紫外光对蒽醌类色素影响较大，避光冷藏和自然光下影响不大；蒽醌类色素在室温下最稳定，随着温度的升高，蒽醌类色素降解程度增大；该蒽醌类色素(酸性条件下的红色色素)易溶于甲醛和乙酸乙酯等，常用乙酸乙酯来提纯蒽醌类色素；该蒽醌类色素的保存要避免强酸和强碱环境。

关键词：尖孢镰刀菌；液态发酵；蒽醌类色素；提取；稳定性；溶解性第一部分：文献综述1前言1.1镰刀菌概述1.1.1镰刀菌的简介尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum Schl)属半知菌类(Imperfecti fungi)、从梗孢目(Moniliales)、瘤座孢科(Tuberculariaceae)、镰刀菌属(Fusarium)[1]。

这是一种世界性分布的土传病原真菌，可引起瓜类、茄科、香蕉、棉、豆科及花卉等100多种植物枯萎病的发生[2]。

它们分布极广，普遍存在于土壤及动植物有机体上，甚至存在于严寒的北极和干旱炎热的沙漠，属于兼寄生或腐生生活。

自从1809年Link首先在锦葵科植物上发现第一株镰刀菌，定名粉红镰刀菌[Fusarium roseum Link]以来，镰刀菌的种类已发现44种和7个变种左右[ 3]。

1.1.2镰刀菌的形态特征在PDA平板上培养，菌落突起絮状，菌丝白色质密。

菌落粉白色，浅粉色至肉色，略带有紫色，由于大量孢子生成而呈粉质。

菌落高3～5mm，小型分生孢子着生于单生瓶梗上，常在瓶梗顶端聚成球团，单胞，卵形；大型分生孢子镰刀形，少许弯曲，多数为3隔。

厚垣孢子尖生或顶生，球形[1]。

1.1.3镰刀菌的危害（1）农林植物的大敌在镰刀菌属中有许多危害经济植物的种。

它们是植物维管束系统的寄生菌，在适宜的环境条件下，不但破坏作物的输导组织维管束，而且在菌体生长发育代谢过程中产生毒素危害作物，造成作物萎蔫死亡，影响产量和品质，严重时可导致产量显著下降。

引起作物病害的类型可分为：萎焉，穗腐，腐烂，刺激徒长，花而不实。

（2）产生毒素，毒害人畜。

如醉谷病，中毒性白细胞缺乏症，牛烂蹄症。

（3）污染水源及乳制品。

其中串珠、燕麦镰刀苗可寄生于鳞翅目、同翅目、双翅目中的许多害虫上，其对幼虫的寄生死亡率在50 ～100％之间。

1.1.4镰刀菌病害的防治（1）农业防治，常见的方法有：轮作，合理选地整地，清理残体。

加强抚育管理合理施肥等。

（2）选育抗病品种。

（3）植物检疫，迄今有许多种镰刀菌病害，如菜豆、洋葱、大豆、菠菜等地萎蔫病，国内尚无报道，必须严格执行检疫，防止危险性病害蔓延。

（4）生物防治，利用菌根真菌防治根腐病、猝倒病等林木和苗木根部病害的可能性正在进行探索。

（5）化学防治，常见的方法有：种子、土壤消毒及时喷药防治。

1.1.5镰刀菌的利用和意义很多镰刀菌可以使昆虫染病，如嗜蚧镰孢，在自然条件下可以控制害虫虫口密度。

镰刀菌在植物线虫防治方面也具有重要意义。

此外非致病性镰刀菌还可以用来防治镰刀菌病害，如利用棉花体内非致病镰刀菌对棉花黄萎病进行诱导治。

田间试验结果显示，在棉田第一次黄萎病发病高峰时，非致病镰刀菌对黄萎病的预防效果较理想。

有的镰刀菌在自然界中可分解纤维素降解有机物，对自然界的物质循环起着一定的作用，在生物脱除氮氧化物，生物降解酚类化合物、氰化物和合成染料，吸收、蓄积、降解多环芳烃等方面有着巨大潜力，对环境保护起着不可忽视的力量[4]。

本菌可产生镰刀菌毒素。

食用霉变的粮食可导致人患病和死亡。

某些菌种可诱发人皮肤和角膜溃疡。

恶性肿瘤的发生可能与有的菌种有关。

尖孢镰刀菌是较重要的工业微生物。

据不完全统计，到目前为止，由尖孢镰刀菌产生的抗生素已有很多。

尖孢镰刀菌还能产生多种胞外酶、维生素及色素，其中包括极为罕见的蓝色素。

但仅有极少数尖孢镰刀菌能产生蓝色素。

据目前为数不多的报道所提及的尖孢镰刀菌蓝色素中，有的具有抑菌作用(主要抑制革兰氏阳性菌) ，如石蕊杀菌素；有的具有保健功能，如花青素。

天然蓝色素资源的开发利用具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

若欲对尖孢镰刀菌蓝色素进行工业化开发，就必须大幅度提高其色素的产率。

了解清楚尖孢镰刀菌的性质，以便以后研究更有根据[5]。

1.1.6镰刀菌的研究进展氮氧化物、酚类化合物、多环芳烃、氰化物和合成染料是难处理的重要环境污染物，其结构稳定，不易降解，且毒性大，对人体健康危害极大。

这类污染物主要来源于化工、石油、农药、电子、纺织、造纸、化妆品及制药工业，它们通过多种途径进入环境，对大气、水体和土壤造成污染。

近年的研究表明，微生物降解环境污染物成为治理环境污染的重要方法，以细菌和真菌中的白腐菌、酵母菌和青霉菌研究颇多[6]，而镰刀菌(Fusarium)少有人涉及。

镰刀菌是真菌中一个常见且重要的种属，在环境中分布极为广泛，易培养，对营养物质要求不高，且抗毒性强。

镰刀菌在生物脱除氮氧化物，生物降解酚类化合物、氰化物和合成染料，吸收、蓄积、降解多环芳烃等方面有着很大的作用，在环境保护中有着巨大的应用前景。

目前对尖孢镰刀菌的发酵产物的研究少之又少，但利用镰刀菌具有杀虫活性的各类代谢产物研制新的杀虫剂是当今有关科学家研究的另一个热点。

Davis(1975、1977)及Claydon（1977、1979）对rvarum、F.solani及F.roseumn 等所产生的毒素进行了系统的研究，表明对昆虫都有较强的毒性。

作者利用从水稻害虫上分离的几种镰刀菌的发酵产物对菜青虫、家蚕、蜡抖、大螟、二化螟幼虫等进行毒性测验，表明几种镰刀菌所产生的毒素毒性都很高，其中以F.avenaceum的最强[3]。

1.2天然色素概述1.2.1天然色素的简介食用色素是食品添加剂的重要组成部分，它不仅广泛应用于饮料、酒类、糕点、糖果等饮料食品，以改善其外观品质，而且也应用于医药和化妆品生产。

食用色素，特别是食用天然色素的研究与开发有着广阔的发展前景和很大潜力[7]。

天然食用色素是多种不同成分的混合物。

由于来源广泛、成分复杂，造成天然色素种类繁多。

目前食用色素大体分为两类：一类是人工化学食用合成色素，这类色素大部分属偶氮类型化合物，其中有些在人体内可代谢生成β2萘胺和α2氨基萘酚，对人体有一定的毒副作用[7]；另一类是来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实和动物、微生物等的可以食用的色素，称为食用天然色素[8]。

1.2.2天然色素的特点与合成色素相比, 天然色素具有不同的特性, 从而使之在食品工业的应用中具有一定的局限性, 这也是人们在开发研究天然色素中最为关切的问题。

食品天然色素作为日后发展的主流, 现在已经明朗。

因为它有其突出的优点。

大多数天然色素来自于可食用的动植物组织, 安全性高, 毒理学实验评价不高, 有些色素还具有生理活性, 兼有营养、保健等功能。

还有一些色素能更好地模仿天然物的颜色，着色较自然, 更易为消费者接受。

有的品种具有特殊的芳香气味, 添加到食品中会带来愉快的感觉。

但天然色素与合成色素比较具有较弱的着色强度, 对光、热、pH 值及氧化的敏感性较高, 在大多数情况下, 天然色素的成本远高于合成色素的成本。

有些天然色素有异味、异臭, 并且生产受到植物种类、地理、区域及季节的影响, 供应量不稳定[9]。

1.2.3天然色素的进展食品天然色素的获得或生产主要有3 条途径：一是直接提取；二是人工合成；三是利用生物技术生产。

为此，人们在努力去寻找新的天然色素资源，主要集中在动植物、矿物质及微生物等方面。

目前绝大多数品种的天然色素是采取直接提取的方法生产的。

人工合成的方法只能生产极个别的具有天然色素化学组成和分子结构的物质，如胡萝卜素等。

由于生物合成代谢的复杂性，许多天然色素物质还难以在人工控制下化学合成，生产受到极大的限制。

近年来随着生物技术的发展，利用生物技术生产天然色素已为人们开阔了广泛的领域。

利用微生物发酵的方法生产红曲色素、类胡萝卜素等多种天然色素已成为现实[ 10, 11]。

目前也有人在研究利用植物细胞和组织培养合成技术来生产食品添加剂，其中包括天然色素的生产，特别是基因工程技术的运用, 使得该领域的研究充满了诱人的前景。

天然色素一般都是植物或微生物的次级代谢产物，含量很低，通过生物技术手段和措施提高产量也是人们研究的内容之一，甚至有人在研究构建一菌株中可产生多种色素的高效菌[ 12]。

1.3蒽醌类色素概述1.3.1蒽醌类色素的简介蒽醌类化合物是天然色素中很重要的一类化合物，其中的蒽醌类色素是一种用途很广的食用色素[ 13]。