紅酵母ＮZ-01蝦青素生物學特性的研究

摘要：對紅酵母蝦ＮＺ－０１青素（以下簡稱蝦青素）的生物學特性進行研究。分別利用硫氰酸鐵法及鄰二氮菲Ｆｅ氧化法檢測蝦青素的抗氧化性，并從光、溫度、ｐＨ值和金屬離子方面檢測其穩定性。結果表明，蝦青素有較強的抗氧化性，自然光照、高溫、強酸、強堿會對蝦青素的穩定性造成不同程度的破壞，Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｌｉ２＋對蝦青素略有增色效應，Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋對蝦青素無明顯影響，Ｂａ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋對蝦青素破壞作用較為明顯，該蝦青素具有較好的應用前景。

關鍵詞：紅酵母ＮＺ－０１；蝦青素；生物學特性

中圖分類號：ＴＳ２０１．３文獻標識碼：Ａ文章編號：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，許多天然紅色素，如高粱紅、葡萄皮紅等，都是從農產品中提取的，但是由于農產品生產的季節性與地域性，天然色素的生產也有很明顯的季節性和地域性，這限制了天然色素的發展；另外，利用農產品提取天然紅色素，原材料的浪費較大，是致使價格昂貴的主要原因之一［１－３］。所以，開發天然紅色素的新來源極為重要。利用較為廉價的原料，通過微生物合成天然色素，既能在一定程度上滿足市場需求，又節約了能源，也達到綠色環保的目的，所以通過微生物合成天然紅色素是今后發展的主要方向之一。

蝦青素屬于類胡蘿卜素的一種，因其艷麗的紅色和較強的著色能力可廣泛應用于飼料、食品及化妝品等行業中，還具有很好的生物學功能如抗氧化性、抗腫瘤等功效［４，５］。紅酵母ＮＺ－０１可產生蝦青素，具有生長周期短，能在發酵罐中實現高密度培養［５］，利用紅酵母大量生產蝦青素具有廣闊的應用前景。研究主要對該紅酵母蝦青素的抗氧化性及其穩定性進行檢測與分析，為紅酵母蝦青素的開發和應用打下基礎。

１材料與方法

１．１試驗材料

蝦青素標準品（９５．８％），ＶＥ，０．０５ ｍｏｌ／Ｌ ｐＨ值為７的磷酸鹽緩沖液，２．５％的亞油酸無水乙醇溶液，７５％的乙醇，３０％的硫氰酸銨，溶于３．５％鹽酸的０．０２ ｍｏｌ／Ｌ氯化亞鐵溶液，０．７５ ｍｏｌ／Ｌ鄰二氮菲無水乙醇溶液，ＰＢＳ液，０．７５ ｍｍｏｌ／Ｌ的硫酸亞鐵溶液，０．０１％的過氧化氫溶液，７２２Ｓ型分光光度計。

１．２試驗方法

１．２．１蝦青素最大吸收波長的確定取４ ｍＬ發酵液于４ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１０ ｍｉｎ，棄上清，用去離子水洗滌２～３次后再次離心，重復操作1次，即得濕菌體。然后加入２ ｍＬ二甲亞砜溶液，在４５℃下破壁３０ ｍｉｎ，再加入２ ｍＬ無水乙醇，采用二甲亞砜－乙醇（３∶２，Ｖ／Ｖ）提取至無色，在４ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１０ ｍｉｎ，將上清液用ＵＶ３００紫外分光光度計在波長為３００～６００ ｎｍ光區范圍掃描。

１．２．２蝦青素抗氧化性的研究抗氧化活性的亞油酸乳化體系——硫氰酸鐵法［６］。羥基自由基清除能力的測定——鄰二氮菲Ｆｅ氧化法［６］。

１．２．３蝦青素穩定性的研究將含有一定濃度的蝦青素樣品無水乙醇溶液，分別放于相同規格的具塞試管中，備用。

１）自然光對蝦青素穩定性的影響。取蝦青素無水乙醇溶液分別置于自然光、避光（室溫）下，每隔１ ｄ時間，測其吸光值，觀察顏色變化。

２）溫度對蝦青素穩定性的影響。取配置好的蝦青素無水乙醇溶液分別置于２０、３０、４０、５０、６０ ℃下水浴１２０ ｍｉｎ，每３０ ｍｉｎ，測定其吸光值。

３）ｐＨ值對蝦青素穩定性的影響。調節蝦青素的無水乙醇溶液的ｐＨ值分別為１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０室溫靜置１２０ ｍｉｎ，測其吸光值，并觀察其顏色變化。

４）金屬離子對蝦青素穩定性的影響。在蝦青素樣品的無水乙醇溶液中，分別添加終濃度為０．００２ ｍｏｌ／Ｌ的各種金屬離子，并設空白對照室溫下避光保存一定時間，觀察蝦青素樣品吸光值和顏色變化。

以上所有試驗，均３次重復，取其平均值。

２結果與分析

２．１蝦青素最大吸收波長的確定

由圖１可見，蝦青素有兩個光吸收峰，分別處在４００ ｎｍ處和５００ ｎｍ處，其中在５００ ｎｍ處峰值最大。

２．２蝦青素在亞油酸乳化體系中的抗氧化作用

由圖２可知，濃度為５０ μｇ／ｍＬ的蝦青素樣品、ＶＥ以及蝦青素標準品的無水乙醇溶液在相同的亞油酸乳化體系中，體現出不同時間點的抗氧化效果趨勢。０ h未反應的乳化體系的吸光值為０；２４ ｈ后，各組吸光值均呈現上升的趨勢，其中空白組最明顯，說明亞油酸自動氧化作用十分顯著，其他３個組的吸光值雖然也有上升，但是上升的趨勢相對較緩慢，說明亞油酸氧化作用均受到３個試驗組的抑制。在９６ ｈ時蝦青素樣品的曲線明顯低于ＶＥ，蝦青素標準品低于蝦青素樣品。說明蝦青素樣品較ＶＥ對亞油酸的自氧化體系的抑制作用強，但不及標準品蝦青素。

２．３蝦青素對羥基自由基的清除作用

由圖３可知，ＶＥ、蝦青素樣品、蝦青素標準品隨著濃度提高，羥自由基清除率有所提高，其中蝦青素標準品的清除率略高于蝦青素樣品，二者的羥自由基清除率均高于ＶＥ，當三者濃度達到３０ μｇ／ｍＬ時，羥自由基清除率均達到７０％以上。

２．４光對蝦青素穩定性的影響

由表１可知，室溫放置３ ｄ后，太陽光的照射對蝦青素的穩定性有明顯的破壞作用，蝦青素顏色由深紅變為淺粉紅，而在避光保存的條件下，蝦青素的穩定性相對要好一些。

２．５溫度對蝦青素穩定性的影響

由圖４可知，在較低的溫度條件下，蝦青素的穩定性較好，隨著溫度的升高蝦青素的穩定性有所下降，溫度超過６０℃，時間超過９０ ｍｉｎ，對蝦青素的破壞性尤為明顯。

２．６ｐＨ值對蝦青素穩定性的影響

由表２可見，當ｐＨ值為１～１０時，蝦青素的吸光值隨著ｐＨ值上升略有上升趨勢。在偏酸性條件下相對穩定，偏堿條件下，對蝦青素的破壞性較為明顯。

２．７金屬離子對蝦青素穩定性的影響

由表３可見，Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｌｉ２＋對蝦青素略有增色效應，Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋對蝦青素無明顯影響，Ｂａ２＋ Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋對蝦青素破壞作用較為明顯。

３結論與討論

蝦青素在防止亞油酸自氧化，清除羥基自由基的試驗中，其效果均優于ＶＥ，其原因可能是因為蝦青素的化學結構除具有很長的共軛雙鍵外，在兩端紫羅蘭環的３，４位置上各有一個羥基和不飽和酮基，這些結構具有活潑的電子效應，能向自由基提供電子或吸引自由基未配對的電子［６］；但低于標準品蝦青素，這可能與試驗所用的蝦青素樣品純度有關，標準蝦青素的純度為９５％，而試驗所用蝦青素樣品純度為７６％，其中的雜質或多或少會影響蝦青素的性質；在抑制亞油酸的自氧化和清除羥基自由基的試驗中，蝦青素樣品，亦表現出良好的效果，蝦青素有較多的不飽和雙鍵，這些基團起了很好的抗氧化作用［６］。

試驗結果表明，蝦青素有較強的抗氧化性，自然光照、高溫、強堿會對蝦青素的穩定性造成不同程度的破壞作用，Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｌｉ２＋對蝦青素略有增色效應，Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋對蝦青素無明顯影響，Ｂａ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋對蝦青素破壞作用較為明顯。

與國內報道有關紅酵母蝦青素的性質與穩定性文獻相比［７－１０］，試驗所報道的紅酵母蝦青素有較高的穩定性，如抗光性、耐溫性、耐酸性、耐受部分金屬離子。由此可見，所報道的蝦青素有著潛在的工業應用前景和價值。

參考文獻：

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