红酵母ＮZ-01虾青素生物学特性的研究|百龄堂酵母虾青素

　　摘要：对红酵母虾ＮＺ－０１青素（以下简称虾青素）的生物学特性进行研究。分别利用硫氰酸铁法及邻二氮菲Ｆｅ氧化法检测虾青素的抗氧化性，并从光、温度、ｐＨ值和金属离子方面检测其稳定性。结果表明，虾青素有较强的抗氧化性，自然光照、高温、强酸、强碱会对虾青素的稳定性造成不同程度的破坏，Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｌｉ２＋对虾青素略有增色效应，Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋对虾青素无明显影响，Ｂａ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋对虾青素破坏作用较为明显，该虾青素具有较好的应用前景。
　　关键词：红酵母ＮＺ－０１；虾青素；生物学特性
　　中图分类号：ＴＳ２０１．３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）08－1561-03
　　
　　Ｓｔｕｄｙ ｏｎ tｈｅ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ ｆｒｏｍ Ｒｈｏｄｏｚｙｍａ ＮＺ－０１
　　
　　ＺＨＡＮＧ Ｘｉｕ１，２，ＷＵ Ｈｏｎｇ－ｙａｎｇ１，２
　　（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｆａｎｇ Ｅｔｈｎｉｃｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１， Ｃｈｉｎａ；
　　２． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，Ｂｒｅｗｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｔａｔｅ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ Ａｆｆａｉｒｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ ｆｒｏｍ Ｒｈｏｄｏｚｙｍａ ＮＺ－０１ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｆｅｒｒｉｃ ｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ－ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｋｉｎｅｔｉｃ ａｎｄ ｏ－ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ－Ｆｅ２＋ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌｉｇｈｔ，ｔｅｍｐｅｒａｔｒｕｅ，ｐＨ value ａｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ ｈａｄ ｓｔｒｏｎｇ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ， ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｓｔｒｏｎｇ ａｃｉｄ ｏｒ ａｌｋａｌｉ ｈａｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄａｍａｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｍｇ２＋， Ｚｎ２＋ ａｎｄ Ｃｏ２＋ ｈａｄ ｌｉｔｔｌｅ ｈｙｐｅｒｃｈｒｏｍｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｉｔ， ｗｈｉｌｅ Ｎａ＋， Ｋ＋， Ｃａ２＋ ａｎｄ Ｌｉ２＋ ｈａｄ ｎｏ ｅｆｆｅｃｔ， Ｂａ２＋， Ｍｎ２＋， Ｆｅ２＋ ａｎｄ Ｃｕ２＋ ｃｏｕｌｄ ｄｅｓｔｒｏｙ ｔｈｅ ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ． Ｔｈｅｓｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ ｈａｄ ｇｏｏｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｒｈｏｄｏｚｙｍａ ＮＺ－０１； ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ； ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
　　
　　目前，许多天然红色素，如高粱红、葡萄皮红等，都是从农产品中提取的，但是由于农产品生产的季节性与地域性，天然色素的生产也有很明显的季节性和地域性，这限制了天然色素的发展；另外，利用农产品提取天然红色素，原材料的浪费较大，是致使价格昂贵的主要原因之一［１－３］。所以，开发天然红色素的新来源极为重要。利用较为廉价的原料，通过微生物合成天然色素，既能在一定程度上满足市场需求，又节约了能源，也达到绿色环保的目的，所以通过微生物合成天然红色素是今后发展的主要方向之一。
　　虾青素属于类胡萝卜素的一种，因其艳丽的红色和较强的着色能力可广泛应用于饲料、食品及化妆品等行业中，还具有很好的生物学功能如抗氧化性、抗肿瘤等功效［４，５］。红酵母ＮＺ－０１可产生虾青素，具有生长周期短，能在发酵罐中实现高密度培养［５］，利用红酵母大量生产虾青素具有广阔的应用前景。研究主要对该红酵母虾青素的抗氧化性及其稳定性进行检测与分析，为红酵母虾青素的开发和应用打下基础。
　　１材料与方法
　　１．１试验材料
　　虾青素标准品（９５．８％），ＶＥ，０．０５ ｍｏｌ／Ｌ ｐＨ值为７的磷酸盐缓冲液，２．５％的亚油酸无水乙醇溶液，７５％的乙醇，３０％的硫氰酸铵，溶于３．５％盐酸的０．０２ ｍｏｌ／Ｌ氯化亚铁溶液，０．７５ ｍｏｌ／Ｌ邻二氮菲无水乙醇溶液，ＰＢＳ液，０．７５ ｍｍｏｌ／Ｌ的硫酸亚铁溶液，０．０１％的过氧化氢溶液，７２２Ｓ型分光光度计。
　　１．２试验方法
　　１．２．１虾青素最大吸收波长的确定取４ ｍＬ发酵液于４ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心１０ ｍｉｎ，弃上清，用去离子水洗涤２～３次后再次离心，重复操作1次，即得湿菌体。然后加入２ ｍＬ二甲亚砜溶液，在４５℃下破壁３０ ｍｉｎ，再加入２ ｍＬ无水乙醇，采用二甲亚砜－乙醇（３∶２，Ｖ／Ｖ）提取至无色，在４ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心１０ ｍｉｎ，将上清液用ＵＶ３００紫外分光光度计在波长为３００～６００ ｎｍ光区范围扫描。
　　１．２．２虾青素抗氧化性的研究抗氧化活性的亚油酸乳化体系――硫氰酸铁法［６］。羟基自由基清除能力的测定――邻二氮菲Ｆｅ氧化法［６］。
　　１．２．３虾青素稳定性的研究将含有一定浓度的虾青素样品无水乙醇溶液，分别放于相同规格的具塞试管中，备用。
　　１）自然光对虾青素稳定性的影响。取虾青素无水乙醇溶液分别置于自然光、避光（室温）下，每隔１ ｄ时间，测其吸光值，观察颜色变化。
　　２）温度对虾青素稳定性的影响。取配置好的虾青素无水乙醇溶液分别置于２０、３０、４０、５０、６０ ℃下水浴１２０ ｍｉｎ，每３０ ｍｉｎ，测定其吸光值。
　　３）ｐＨ值对虾青素稳定性的影响。调节虾青素的无水乙醇溶液的ｐＨ值分别为１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０室温静置１２０ ｍｉｎ，测其吸光值，并观察其颜色变化。
　　４）金属离子对虾青素稳定性的影响。在虾青素样品的无水乙醇溶液中，分别添加终浓度为０．００２ ｍｏｌ／Ｌ的各种金属离子，并设空白对照室温下避光保存一定时间，观察虾青素样品吸光值和颜色变化。
　　以上所有试验，均３次重复，取其平均值。
　　２结果与分析
　　２．１虾青素最大吸收波长的确定
　　由图１可见，虾青素有两个光吸收峰，分别处在４００ ｎｍ处和５００ ｎｍ处，其中在５００ ｎｍ处峰值最大。
　　２．２虾青素在亚油酸乳化体系中的抗氧化作用
　　由图２可知，浓度为５０ μｇ／ｍＬ的虾青素样品、ＶＥ以及虾青素标准品的无水乙醇溶液在相同的亚油酸乳化体系中，体现出不同时间点的抗氧化效果趋势。０ h未反应的乳化体系的吸光值为０；２４ ｈ后，各组吸光值均呈现上升的趋势，其中空白组最明显，说明亚油酸自动氧化作用十分显著，其他３个组的吸光值虽然也有上升，但是上升的趋势相对较缓慢，说明亚油酸氧化作用均受到３个试验组的抑制。在９６ ｈ时虾青素样品的曲线明显低于ＶＥ，虾青素标准品低于虾青素样品。说明虾青素样品较ＶＥ对亚油酸的自氧化体系的抑制作用强，但不及标准品虾青素。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　２．３虾青素对羟基自由基的清除作用
　　由图３可知，ＶＥ、虾青素样品、虾青素标准品随着浓度提高，羟自由基清除率有所提高，其中虾青素标准品的清除率略高于虾青素样品，二者的羟自由基清除率均高于ＶＥ，当三者浓度达到３０ μｇ／ｍＬ时，羟自由基清除率均达到７０％以上。
　　
　　２．４光对虾青素稳定性的影响
　　由表１可知，室温放置３ ｄ后，太阳光的照射对虾青素的稳定性有明显的破坏作用，虾青素颜色由深红变为浅粉红，而在避光保存的条件下，虾青素的稳定性相对要好一些。
　　２．５温度对虾青素稳定性的影响
　　由图４可知，在较低的温度条件下，虾青素的稳定性较好，随着温度的升高虾青素的稳定性有所下降，温度超过６０℃，时间超过９０ ｍｉｎ，对虾青素的破坏性尤为明显。
　　２．６ｐＨ值对虾青素稳定性的影响
　　由表２可见，当ｐＨ值为１～１０时，虾青素的吸光值随着ｐＨ值上升略有上升趋势。在偏酸性条件下相对稳定，偏碱条件下，对虾青素的破坏性较为明显。
　　
　　２．７金属离子对虾青素稳定性的影响
　　由表３可见，Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｌｉ２＋对虾青素略有增色效应，Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋对虾青素无明显影响，Ｂａ２＋ Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋对虾青素破坏作用较为明显。
　　３结论与讨论
　　虾青素在防止亚油酸自氧化，清除羟基自由基的试验中，其效果均优于ＶＥ，其原因可能是因为虾青素的化学结构除具有很长的共轭双键外，在两端紫罗兰环的３，４位置上各有一个羟基和不饱和酮基，这些结构具有活泼的电子效应，能向自由基提供电子或吸引自由基未配对的电子［６］；但低于标准品虾青素，这可能与试验所用的虾青素样品纯度有关，标准虾青素的纯度为９５％，而试验所用虾青素样品纯度为７６％，其中的杂质或多或少会影响虾青素的性质；在抑制亚油酸的自氧化和清除羟基自由基的试验中，虾青素样品，亦表现出良好的效果，虾青素有较多的不饱和双键，这些基团起了很好的抗氧化作用［６］。
　　试验结果表明，虾青素有较强的抗氧化性，自然光照、高温、强碱会对虾青素的稳定性造成不同程度的破坏作用，Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｌｉ２＋对虾青素略有增色效应，Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋对虾青素无明显影响，Ｂａ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋对虾青素破坏作用较为明显。
　　与国内报道有关红酵母虾青素的性质与稳定性文献相比［７－１０］，试验所报道的红酵母虾青素有较高的稳定性，如抗光性、耐温性、耐酸性、耐受部分金属离子。由此可见，所报道的虾青素有着潜在的工业应用前景和价值。
　　
　　参考文献：
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