济价值。目前主要用于实验室研究使用。
三孢布拉霉菌
它属于毛霉目，笋霉科三饱霉属的菌种，生长十
分迅速，生物量高，培养48h每L发酵液可获50g 以上的干菌体。
产色素的能力强，培养5-6d，总胡萝卜素产量在
1g/L 以上，其中 80-90%为β-类胡萝卜素。该菌
是实现工业生产的好菌种。国际上实验室水平已
品包装
液固发酵（液－固发酵）
先用种子罐液体培养种子，代替固体种曲接种，后 用固体培养发酵，简称液─固法，适用于产量大的红 曲厂。它与传统工艺生产不同的是：纯种培养制种； 提高发酵厚度（占地面积少，节省厂房）；采用通风
措施和自控设备装置来控制培养品温；利用烘干设备
进行成品干燥等。同时，产品质量比较稳定。这种液 体种子培养法有利于实现机械化，缩短种子培养时间， 质量好，生长繁殖速度快等，提高了红曲质量，同时 有利于科学管理。
色或不呈色，但使培养基呈色，称水溶性色素。
微生物色素是一种次生代谢产物，一般是在菌体
生长后期开始合成，其合成过程可能是在培养基 中缺乏某种营养物质，菌体的生长过程受到限制
时被启动的。
一般是菌体生长繁殖过程中不需要的物质、菌体
失去合成这种物质的能力后照常生长。
微生物色素是由色素基因编码的酶决定的，具有种的 特性。色素合成酶对底物的特异性不高，某一种酶的 催化活动被外界因素或内部因素抑制时，就会产生完 全不同的色泽。
点是地面培养红曲（或竹匾、曲盒培养），工具设备
简陋，代代相传。现在仍应用于小红曲厂家或农村家
庭副业红曲制造，如浙江省义乌、兰溪、金华等地农 村。其生产工艺流程如下：
液态发酵（液－液发酵）
此法主要用于生产水溶性的红曲红色素，在我国有十多 年的历史。其主要特点是从种子培养到制曲都处于液体环境， 生产的色素发酵期短，色价高，水溶性好，产品收得率也较 高。
点。
微生物色素的数量，远远超过已知植物色素的数量，但 许多有食用价值的微生物色素至今开发应用甚少。 尽管产色素的微生物数量甚多，然而在发酵过程中，产生 色素的同时，也往往产生毒素。毒素由磷脂、碳水化合物、 蛋白质或蛋白质复合物组成，在胞内或分泌到胞外，使发酵 液成份较复杂，提纯色素工艺要求较高，常规方接很难得到 较纯的产品。 野生菌株色素产量一般都比较低，作为生产菌不仅增加提 纯的困难，而且也增加产品的投资，减少了盈利。 作为一种新开发的微生物色素，不仅纯度要求较高，其毒 理学试验要求也较高，产品不易得到认可。而不像植物色素 那样，因为植物色素提取过程简单方便，许多都是农副产品， 经过深加工后制得的天然色素的安全性高。
C21H22O5
354
Me O O Me O O
红曲玉红胺
Monascorubramin e
COC H 7 15
Me NH
红色
C23H27NO5
381
O O Me O O
COC
红斑红曲胺
Rubropunctamine
5
H 11 Me NH
红色
C21H23NO4
353
O O Me O
安卡红曲黄 素
Ankaflavin
日本广井忠夫等认为还有5-6种色素成分存在于红 曲色素中。
表1 红曲色素的种类
色素种类 色素颜色 橙色 分子式 C23H26O5 分子量 382
O O Me O
结构式
COC 7 H 15 O Me
红曲玉红素
Monascorubrin
红斑红曲素
Rubropunctatin
COC H 11 5
橙色
耐热性好
在一般的加工温度下其颜色不会发生明显变化。在酸 碱度为中性范围内加热时也比较稳定。
耐光性好
红曲色素对日常光线是比较稳定的，乙醇溶液对紫外 线相当稳定。在太阳光强烈直射下则色泽减弱。
2 红曲色素的基本特点（二）
不受金属离子的影响 在1000倍稀释的红曲色素的溶液中加入0.01mol钙离子、镁 离子、铜离子，经48小时以后，其红曲色素的残存率均达97 ％以上。 不受氧化剂和还原剂的影响 400倍稀释的红曲色素的溶液中，添加100mg/kg抗坏血酸、 亚硫酸钠或过氧化氢，经48小时，其溶液的颜色仍和最初颜 色相同，没有变化。 着色性好:红曲色素对蛋白质或含蛋白质较高的原料的着色性 很好。这些原料一经着色后再用水洗也很难洗去。 安全性好 红曲色素的安全性很好。动物试验表明，食用红曲色素制 作的食物均未发现任何急性、慢性中毒现象。
四、微生物色素的发展趋势
利用遗传育种技术对野生菌株进行改造，选育适合工 业发酵的高产量菌株。正在应用基因工程技术，把在 食品和医药上有价值的微生物色素基因组，转移到已
证明对人类无毒害，要求培养条件价廉，色素提取技
术简便的实验菌株中， 以解决在开发过程中存在的 主要问题。
五、天然色素提取方法
培养基成分对色素产生影响很大，不仅包括培养基的
性质，而且还有培养时间，尤其是培养基的pH对色素 的性质和强度有显著的影响。因此，不同种类的菌株 可能需要不同的适合于产色素的培养基。
二、微生物色素的应用
食品工业中:天然色素
纺织工业中：织物的染色
三、微生物色素的优势
食用天然色素：
基本是植物色素，主要是从植物组织中提取
有甲醇、乙醇、丙酮、石油醚等。 优点：溶剂比较便宜，设备简单，操作简单易行， 提取率较高。 缺点：提取的产品质量较差，纯度较低，有异味
或溶剂残留，影响产品的应用范围。
3、碱提取法
碱提法主要是应用碱对多种生物物质的影响作用，
其提取效率虽不如有机溶剂提取率高，但从经济
角度和安全性考虑仍有应用价值。
Hale Waihona Puke COC 7 H 15黄色
C23H30O5
386
Me O O O Me O
COC 5 H 11
梦那红曲素
Monascin
Me O
黄色
C21H26O5
358
O O Me O
红曲色素的基本特点（一）
对碱度稳定 当酸碱度极度上升时，它的水溶液颜色才会发生变色， 乙醇溶液在酸碱度pH11时仍保持稳定的红色。
水提法
有机溶剂提取法
碱提取法
酸提取法
超临界CO2萃取法
微波萃取法
1、水提法
水提法是最早采用的一种提取方法。该方法所需
要的设备比较简单，比较容易操作。 效率比较低，时间长，目前很少单独采用，而是 与其他方法如微波、超声波等结合使用。
2、有机溶剂萃取法
是目前微生物色素提取最常用的方法。常用溶剂
其生产工艺流程如下：
平板与斜面培养（7－8天）→ 种子液培养（24－26小时） → 一级种子罐培养（7－8小时）→ 二级种子罐培养（7－8
小时）→ 发酵罐发酵（70－75小时）→ 板框压滤 浸泡滤
渣（用70％－80％酒精浸泡搅拌约28－36小时）→ 再次压 滤 真空浓缩（回收酒精）→ 喷雾干燥成粉状红曲红→ 成
六、微生物色素发酵工艺研究进展
固定化细胞技术
菌种联合培养
色素高产突变株的选育
产天然色素基因工程菌的构建
七、主要的微生物色素
红曲色素 β-类胡萝卜素 黑色素 靛蓝
（一）红曲色素
红曲色素是红曲霉在生长过程中产生的一
系列色素的总称，它是世界上目前唯一一 种用微生物发酵生产的食用色素。红曲色 素在红曲霉所产生的代谢产物中研究最早、 研究最多，长期以来作为食品着色剂使用。 与已知的其它天然色素相比，它有很多优 点。
极少是动物和微生物色素 植物色素缺点：产生天然色素的许多植物都是热带植物，原 料来源不易保证。有人提出采用植物细胞的培养技术，可从 根本上解决原料的供给，产出质量稳定的产品。但目前这种
方法在经济上造价较高，仍行不通。另一方面用细胞培养技
术生产天然色素还有许多技术问题尚未解决。 利用微生物工业发酵来生产色素，有可能克服上述存在的缺
的高。
微生物发酵法
3 β-类胡萝卜素的生产菌
克拉克须霉菌
三孢布拉霉
红酵母
克拉克须霉菌
该菌通过诱变比较容易获得 β-类胡萝卜素生物
合成途径不同阶段的酶缺失突变株，因此是研究 β-类胡萝卜素生物合成基因表达、代谢调控等方
面的好材料。
但是此菌种的产量低，培养72h的生物量仅为4-
5g/L, β-类胡萝卜素产量仅为2.6mg/L，没有经
3 红曲色素的应用
红曲色素由于具有许多天然色素的优
点，在食品加工业中具有广泛的应用。 主要应用于肉制品、面制品以及饮料 和调味料的着色。
4 红曲生产工艺
传统固－固发酵 液态发酵（液－液发酵）
液固发酵（液－固发酵）
传统固－固发酵
传统工艺适合小型或家庭作坊式生产红曲。其主要特
4、酸提取法
用酸法提取微生物天然色素也是一种比较
常用的方法，提取效果也比较好。
酸法提取需要消耗大量的酸，提取废 液对
环境污染比较大，且如果pH值调节不好会 对色素的结构及稳定性产生影响。
5、超临界CO2流体萃取法
超临界二氧化碳流体萃取是近二十年发展起来的
一种新型物质分离、精制技术。它兼备有气体低 粘度、高扩散和流体的高密度、大溶解度两方面 的特点。 由于超临界CO2，提取工艺简单，能耗低，萃取
（二）β-类胡萝卜素
β -胡萝 卜素是 多种胡萝 卜素中的一种，是维生
素 的前体，也称维生素原，它的稀溶液呈橙黄色 至黄色。 β -胡萝卜 素广泛存在于植物、藻类和真菌中，但 动物和人体内不能合成胡萝卜素，必须从外界摄
取。
1 β-类胡萝卜素的应用——食品领域
是重要的食品添加剂和食品强化剂，主要用作色素和营养 强化剂。 广泛用作黄色着色剂以代替油溶性焦油系着色剂。常用于 奶油 、干酪 、蛋黄酱 、食用油脂 、人造奶油 、起酥 油 、糕点和面包等。 在果汁中与维生素C合用，可提高稳定性。为使其分散于 水中，可采用梭甲基纤维素等作为保护胶体制成胶粒化制 剂，从而广泛用于橘汁等清凉饮料、糕点、冰淇淋、干酪 等食品中。