一種細菌紫色素性質的研究

沈壽國+顧東華+曹阿煥+柏夢婷

摘 要：該文從土壤中分離到一株紫色細菌，對其產生紫色素進行提取并對紫色素的部分理化性質做了研究。結果表明，該色素易溶于乙酸乙酯，紫色成分單一，并對熱較穩定，是一種較好的抗氧化劑。

關鍵詞：紫色細菌；色素；理化性質

中圖分類號 R378 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）24-21-02

色素是食品、制藥和化妝品等工業不可缺少的一類添加劑，目前工業應用的色素多為人工合成色素，近年來，因合成色素的毒性問題，人們日益關注天然色素的開發。其中自然界中微生物能產生色素的種類豐富，微生物具有生長迅速，可快速大量的生產天然色素，在天然色素工業化生產上具有廣闊前景，研究者們已在努力試圖從龐大的微生物群體中獲得新的呈不同色彩的色素資源[1-5]。本論文通過能夠產生紫色素的細菌研究，尋找到1株合適的色素菌株資源。

1 材料與方法

1.1 菌種篩選與培養[6] 稱取1g干酪素，0.5g K2HPO4，0.05g NaCl，0.5g MgSO4，0.01g FeSO4，18g瓊脂，加入

1 000mL水調至pH7.4，于121℃，滅菌30min。從合肥學院新區周邊土壤分離微生物，于32℃培養觀察并純化。

1.2 微生物發酵液的制備 選用步驟2.1配方，制備液態培養基接入紫色菌后在32℃，180r搖床培養60h，進行色素的提取和分析。

1.3 色素的提取 將紫色發酵液5 000r離心10min，收集紫色上清液，取等體積丙酮、三氯甲烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯進行萃取，比較萃取效果。

1.4 分離色素薄層分析 用毛細管將紫色素提取液點在層析板下沿2.5cm時，將點好樣的薄層板吹干后，放入體積比為乙酸乙酯∶乙醚=3∶7的層析缸中，當展開劑到上沿約3cm處時，將薄層板取出，晾干，觀察。

1.5 紫色素的部分理化性質研究

1.5.1 酸堿處理對紫色素影響研究 取色素水溶液，用1mL/L的NaOH溶液和鹽酸溶液滴加到色素溶液中，并驗證色素顏色變化是否為酸堿引起，反應后復加酸或堿，對照觀察色素顏色的變化。

1.5.2 氧化劑和還原劑處理對色素影響研究 取色素水溶液中分別加入適宜濃度的次氯酸鈉、碘、過氧化氫溶液和Na2SO3溶液，并驗證色素氧化還原反應是否可逆，反應后復加氧化劑或還原劑，然后對照觀察色素顏色變化。

1.5.3 溫度處理對色素影響研究 取色素水溶液置于沸水浴中保溫10min，觀察其顏色的變化。

2 結果與分析

2.1 色素有利于提取 色素分細胞內和細胞外，而胞外色素更有利于提取。由圖1可以看出，該微生物在干酪素固態培養基生長良好，在液態培養基中生長產色素，色素溶于培養基中，更有利于提取和應用。

圖1 紫色細菌的菌落和液態發酵

2.2 不同有機溶劑的萃取效果 選擇不同溶劑對色素提取效果不同，色素在發酵液中的溶解性和在有機溶劑中的溶解性差別較大，則色素就被從發酵液中提取分離出來。由圖2看出，該細菌色素能很好地溶于乙醚、丙酮、三氯甲烷、不能溶于石油醚，但在乙酸乙酯中的溶解性最好，具有濃縮的效果，因此選擇無水乙酸乙酯對色素進行提取，且容易分離色素。

[①②③④⑤⑥]

圖2 不同溶劑萃取效果

（①～⑥依次是：原溶液、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、三氯甲烷、石油醚）

2.3 薄層層析分析紫色素成分 采用乙酸乙酯和乙醚體積比為3∶7展層劑對色素的進行層析（圖3所示），在254nm，360nm和日光照射下，薄層層析圖均顯示細菌發酵色素成分有一種成分。

圖3 紫色色素薄層層析

2.4 色素的部分理化性質

2.4.1 色素對熱的穩定性 圖4實驗結果可知，沸水浴中保溫10min后，色素溶液基本無變化，這表明色素具有良好的耐熱特性，此優良特性極大的增加了色素的應用范圍，同時良好的耐熱性將為色素的提取和濃縮提供了方便，這將為色素實現工廠化生產提供了可能。

[①②]

圖4 熱處理對色素影響

（①～②依次是：原溶液、沸水浴）

2.4.2 色素的耐酸性和堿性 從圖5實驗看出，色素遇堿迅速變成亮黃色，遇酸則變色不顯著，而加堿加酸后色素溶液不能恢復原色，這說明不是pH直接導致色素溶液變色的根本原因，堿性條件下對色素具有色素破壞作用。所以，該細菌紫色素具有良好的耐酸性質。

[①②③④⑤]

圖5 酸堿對色素的影響

（①～⑤依次是：原溶液、酸、堿、加堿復加酸）

2.4.3 氧化劑和還原劑處理對色素影響 由圖6實驗結果可知，溶液色素遇氧化劑迅速變成黃色或亮黃色，遇還原劑則變色不明顯，氧化后復加還原劑后色素溶液顏色不能恢復，這表明色素的氧化是一個不可逆的過程。

[①②③④⑤⑥⑦]

圖6 色素的氧化還原性質

（①～⑦依次是：原溶液、亞硫酸鈉、次氯酸鈉、碘、過氧化氫、

硫酸鐵、復加還）

3 結論

（1）本菌種是一種產紫色素的細菌，本菌種所產色素在乙酸乙酯中的萃取效果最好，經薄層層析實驗證實該細菌發酵液中僅存一個紫色素成分。

（2）對其發酵產生的色素進行理化性質測定時發現，該菌色素對熱較穩定，對酸的穩定；對堿性處理敏感，但堿本身并不是直接導致色素溶液變色的根本原因，可能空氣中氧在堿性條件下氧化還原電勢升高使色素發生氧化而變色；該細菌色素此氧化反應不可逆，很有可能成為一種良好的抗氧化劑。

參考文獻

[1]郭鳳華，一株產色素細菌的鑒定及所產色素性質的研究[J].中國學術雜志電子出版室，2008，15（12）：6-10.

[2]王飛、石曉、劉暢等.一株細菌產紫紅色素的穩定性研究[J].食品工業科技，2009（12）：332-334.

[3]王君，張寶善.微生物生產天然色素的研究進展[J].微生物學通報，2007，34（3）：580-583.

[4]惠秋沙.天然色素的研究概況[J].北方藥學，2011，8（2）：3-4.

[5]楊麗華，陳曉光.天然色素的資源開發和應用研究進展[J].中國食品與營養，2010（6）：14-17.

[6]周德慶.微生物學教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

（責編：張長青）

摘 要：該文從土壤中分離到一株紫色細菌，對其產生紫色素進行提取并對紫色素的部分理化性質做了研究。結果表明，該色素易溶于乙酸乙酯，紫色成分單一，并對熱較穩定，是一種較好的抗氧化劑。

關鍵詞：紫色細菌；色素；理化性質

中圖分類號 R378 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）24-21-02

色素是食品、制藥和化妝品等工業不可缺少的一類添加劑，目前工業應用的色素多為人工合成色素，近年來，因合成色素的毒性問題，人們日益關注天然色素的開發。其中自然界中微生物能產生色素的種類豐富，微生物具有生長迅速，可快速大量的生產天然色素，在天然色素工業化生產上具有廣闊前景，研究者們已在努力試圖從龐大的微生物群體中獲得新的呈不同色彩的色素資源[1-5]。本論文通過能夠產生紫色素的細菌研究，尋找到1株合適的色素菌株資源。

1 材料與方法

1.1 菌種篩選與培養[6] 稱取1g干酪素，0.5g K2HPO4，0.05g NaCl，0.5g MgSO4，0.01g FeSO4，18g瓊脂，加入

1 000mL水調至pH7.4，于121℃，滅菌30min。從合肥學院新區周邊土壤分離微生物，于32℃培養觀察并純化。

1.2 微生物發酵液的制備 選用步驟2.1配方，制備液態培養基接入紫色菌后在32℃，180r搖床培養60h，進行色素的提取和分析。

1.3 色素的提取 將紫色發酵液5 000r離心10min，收集紫色上清液，取等體積丙酮、三氯甲烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯進行萃取，比較萃取效果。

1.4 分離色素薄層分析 用毛細管將紫色素提取液點在層析板下沿2.5cm時，將點好樣的薄層板吹干后，放入體積比為乙酸乙酯∶乙醚=3∶7的層析缸中，當展開劑到上沿約3cm處時，將薄層板取出，晾干，觀察。

1.5 紫色素的部分理化性質研究

1.5.1 酸堿處理對紫色素影響研究 取色素水溶液，用1mL/L的NaOH溶液和鹽酸溶液滴加到色素溶液中，并驗證色素顏色變化是否為酸堿引起，反應后復加酸或堿，對照觀察色素顏色的變化。

1.5.2 氧化劑和還原劑處理對色素影響研究 取色素水溶液中分別加入適宜濃度的次氯酸鈉、碘、過氧化氫溶液和Na2SO3溶液，并驗證色素氧化還原反應是否可逆，反應后復加氧化劑或還原劑，然后對照觀察色素顏色變化。

1.5.3 溫度處理對色素影響研究 取色素水溶液置于沸水浴中保溫10min，觀察其顏色的變化。

2 結果與分析

2.1 色素有利于提取 色素分細胞內和細胞外，而胞外色素更有利于提取。由圖1可以看出，該微生物在干酪素固態培養基生長良好，在液態培養基中生長產色素，色素溶于培養基中，更有利于提取和應用。

圖1 紫色細菌的菌落和液態發酵

2.2 不同有機溶劑的萃取效果 選擇不同溶劑對色素提取效果不同，色素在發酵液中的溶解性和在有機溶劑中的溶解性差別較大，則色素就被從發酵液中提取分離出來。由圖2看出，該細菌色素能很好地溶于乙醚、丙酮、三氯甲烷、不能溶于石油醚，但在乙酸乙酯中的溶解性最好，具有濃縮的效果，因此選擇無水乙酸乙酯對色素進行提取，且容易分離色素。

[①②③④⑤⑥]

圖2 不同溶劑萃取效果

（①～⑥依次是：原溶液、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、三氯甲烷、石油醚）

2.3 薄層層析分析紫色素成分 采用乙酸乙酯和乙醚體積比為3∶7展層劑對色素的進行層析（圖3所示），在254nm，360nm和日光照射下，薄層層析圖均顯示細菌發酵色素成分有一種成分。

圖3 紫色色素薄層層析

2.4 色素的部分理化性質

2.4.1 色素對熱的穩定性 圖4實驗結果可知，沸水浴中保溫10min后，色素溶液基本無變化，這表明色素具有良好的耐熱特性，此優良特性極大的增加了色素的應用范圍，同時良好的耐熱性將為色素的提取和濃縮提供了方便，這將為色素實現工廠化生產提供了可能。

[①②]

圖4 熱處理對色素影響

（①～②依次是：原溶液、沸水?。?/p>

2.4.2 色素的耐酸性和堿性 從圖5實驗看出，色素遇堿迅速變成亮黃色，遇酸則變色不顯著，而加堿加酸后色素溶液不能恢復原色，這說明不是pH直接導致色素溶液變色的根本原因，堿性條件下對色素具有色素破壞作用。所以，該細菌紫色素具有良好的耐酸性質。

[①②③④⑤]

圖5 酸堿對色素的影響

（①～⑤依次是：原溶液、酸、堿、加堿復加酸）

2.4.3 氧化劑和還原劑處理對色素影響 由圖6實驗結果可知，溶液色素遇氧化劑迅速變成黃色或亮黃色，遇還原劑則變色不明顯，氧化后復加還原劑后色素溶液顏色不能恢復，這表明色素的氧化是一個不可逆的過程。

[①②③④⑤⑥⑦]

圖6 色素的氧化還原性質

（①～⑦依次是：原溶液、亞硫酸鈉、次氯酸鈉、碘、過氧化氫、

硫酸鐵、復加還）

3 結論

（1）本菌種是一種產紫色素的細菌，本菌種所產色素在乙酸乙酯中的萃取效果最好，經薄層層析實驗證實該細菌發酵液中僅存一個紫色素成分。

（2）對其發酵產生的色素進行理化性質測定時發現，該菌色素對熱較穩定，對酸的穩定；對堿性處理敏感，但堿本身并不是直接導致色素溶液變色的根本原因，可能空氣中氧在堿性條件下氧化還原電勢升高使色素發生氧化而變色；該細菌色素此氧化反應不可逆，很有可能成為一種良好的抗氧化劑。

參考文獻

[1]郭鳳華，一株產色素細菌的鑒定及所產色素性質的研究[J].中國學術雜志電子出版室，2008，15（12）：6-10.

[2]王飛、石曉、劉暢等.一株細菌產紫紅色素的穩定性研究[J].食品工業科技，2009（12）：332-334.

[3]王君，張寶善.微生物生產天然色素的研究進展[J].微生物學通報，2007，34（3）：580-583.

[4]惠秋沙.天然色素的研究概況[J].北方藥學，2011，8（2）：3-4.

[5]楊麗華，陳曉光.天然色素的資源開發和應用研究進展[J].中國食品與營養，2010（6）：14-17.

[6]周德慶.微生物學教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

（責編：張長青）

摘 要：該文從土壤中分離到一株紫色細菌，對其產生紫色素進行提取并對紫色素的部分理化性質做了研究。結果表明，該色素易溶于乙酸乙酯，紫色成分單一，并對熱較穩定，是一種較好的抗氧化劑。

關鍵詞：紫色細菌；色素；理化性質

中圖分類號 R378 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）24-21-02

色素是食品、制藥和化妝品等工業不可缺少的一類添加劑，目前工業應用的色素多為人工合成色素，近年來，因合成色素的毒性問題，人們日益關注天然色素的開發。其中自然界中微生物能產生色素的種類豐富，微生物具有生長迅速，可快速大量的生產天然色素，在天然色素工業化生產上具有廣闊前景，研究者們已在努力試圖從龐大的微生物群體中獲得新的呈不同色彩的色素資源[1-5]。本論文通過能夠產生紫色素的細菌研究，尋找到1株合適的色素菌株資源。

1 材料與方法

1.1 菌種篩選與培養[6] 稱取1g干酪素，0.5g K2HPO4，0.05g NaCl，0.5g MgSO4，0.01g FeSO4，18g瓊脂，加入

1 000mL水調至pH7.4，于121℃，滅菌30min。從合肥學院新區周邊土壤分離微生物，于32℃培養觀察并純化。

1.2 微生物發酵液的制備 選用步驟2.1配方，制備液態培養基接入紫色菌后在32℃，180r搖床培養60h，進行色素的提取和分析。

1.3 色素的提取 將紫色發酵液5 000r離心10min，收集紫色上清液，取等體積丙酮、三氯甲烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯進行萃取，比較萃取效果。

1.4 分離色素薄層分析 用毛細管將紫色素提取液點在層析板下沿2.5cm時，將點好樣的薄層板吹干后，放入體積比為乙酸乙酯∶乙醚=3∶7的層析缸中，當展開劑到上沿約3cm處時，將薄層板取出，晾干，觀察。

1.5 紫色素的部分理化性質研究

1.5.1 酸堿處理對紫色素影響研究 取色素水溶液，用1mL/L的NaOH溶液和鹽酸溶液滴加到色素溶液中，并驗證色素顏色變化是否為酸堿引起，反應后復加酸或堿，對照觀察色素顏色的變化。

1.5.2 氧化劑和還原劑處理對色素影響研究 取色素水溶液中分別加入適宜濃度的次氯酸鈉、碘、過氧化氫溶液和Na2SO3溶液，并驗證色素氧化還原反應是否可逆，反應后復加氧化劑或還原劑，然后對照觀察色素顏色變化。

1.5.3 溫度處理對色素影響研究 取色素水溶液置于沸水浴中保溫10min，觀察其顏色的變化。

2 結果與分析

2.1 色素有利于提取 色素分細胞內和細胞外，而胞外色素更有利于提取。由圖1可以看出，該微生物在干酪素固態培養基生長良好，在液態培養基中生長產色素，色素溶于培養基中，更有利于提取和應用。

圖1 紫色細菌的菌落和液態發酵

2.2 不同有機溶劑的萃取效果 選擇不同溶劑對色素提取效果不同，色素在發酵液中的溶解性和在有機溶劑中的溶解性差別較大，則色素就被從發酵液中提取分離出來。由圖2看出，該細菌色素能很好地溶于乙醚、丙酮、三氯甲烷、不能溶于石油醚，但在乙酸乙酯中的溶解性最好，具有濃縮的效果，因此選擇無水乙酸乙酯對色素進行提取，且容易分離色素。

[①②③④⑤⑥]

圖2 不同溶劑萃取效果

（①～⑥依次是：原溶液、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、三氯甲烷、石油醚）

2.3 薄層層析分析紫色素成分 采用乙酸乙酯和乙醚體積比為3∶7展層劑對色素的進行層析（圖3所示），在254nm，360nm和日光照射下，薄層層析圖均顯示細菌發酵色素成分有一種成分。

圖3 紫色色素薄層層析

2.4 色素的部分理化性質

2.4.1 色素對熱的穩定性 圖4實驗結果可知，沸水浴中保溫10min后，色素溶液基本無變化，這表明色素具有良好的耐熱特性，此優良特性極大的增加了色素的應用范圍，同時良好的耐熱性將為色素的提取和濃縮提供了方便，這將為色素實現工廠化生產提供了可能。

[①②]

圖4 熱處理對色素影響

（①～②依次是：原溶液、沸水?。?/p>

2.4.2 色素的耐酸性和堿性 從圖5實驗看出，色素遇堿迅速變成亮黃色，遇酸則變色不顯著，而加堿加酸后色素溶液不能恢復原色，這說明不是pH直接導致色素溶液變色的根本原因，堿性條件下對色素具有色素破壞作用。所以，該細菌紫色素具有良好的耐酸性質。

[①②③④⑤]

圖5 酸堿對色素的影響

（①～⑤依次是：原溶液、酸、堿、加堿復加酸）

2.4.3 氧化劑和還原劑處理對色素影響 由圖6實驗結果可知，溶液色素遇氧化劑迅速變成黃色或亮黃色，遇還原劑則變色不明顯，氧化后復加還原劑后色素溶液顏色不能恢復，這表明色素的氧化是一個不可逆的過程。

[①②③④⑤⑥⑦]

圖6 色素的氧化還原性質

（①～⑦依次是：原溶液、亞硫酸鈉、次氯酸鈉、碘、過氧化氫、

硫酸鐵、復加還）

3 結論

（1）本菌種是一種產紫色素的細菌，本菌種所產色素在乙酸乙酯中的萃取效果最好，經薄層層析實驗證實該細菌發酵液中僅存一個紫色素成分。

（2）對其發酵產生的色素進行理化性質測定時發現，該菌色素對熱較穩定，對酸的穩定；對堿性處理敏感，但堿本身并不是直接導致色素溶液變色的根本原因，可能空氣中氧在堿性條件下氧化還原電勢升高使色素發生氧化而變色；該細菌色素此氧化反應不可逆，很有可能成為一種良好的抗氧化劑。

參考文獻

[1]郭鳳華，一株產色素細菌的鑒定及所產色素性質的研究[J].中國學術雜志電子出版室，2008，15（12）：6-10.

[2]王飛、石曉、劉暢等.一株細菌產紫紅色素的穩定性研究[J].食品工業科技，2009（12）：332-334.

[3]王君，張寶善.微生物生產天然色素的研究進展[J].微生物學通報，2007，34（3）：580-583.

[4]惠秋沙.天然色素的研究概況[J].北方藥學，2011，8（2）：3-4.

[5]楊麗華，陳曉光.天然色素的資源開發和應用研究進展[J].中國食品與營養，2010（6）：14-17.

[6]周德慶.微生物學教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

（責編：張長青）