色素分为合成色素及天然色素。合成色素在新品开发中受到许多限制，而多数天然色素具有一定的保健功能及药理价值，尤其微生物所产出的色素生产周期短、成本低，在未来食品和纺织工业中应用前景广阔。因此国内外学者对微生物色素进行了大量研究，并取得了一定的成果。李建波等发现奇异变形杆菌产生黑色素的能力较大；倪丽姗等发现坚强芽孢杆菌BFHM002经酪氨酸诱导可以进一步提高黑色素的产量；袁保红等在研究灵菌红素时，发现了产生此色素的细菌；RIOZ–MARTINESZA等融合细菌中的两种酶，用于催化吲哚及其衍生物生成靛蓝化合物的反应；GONCALVESRCR等利用构巢曲霉成功提取了黑色素；DELCAMPOJA等发现能够产生虾青素和叶黄素的光合自养的绿藻CCAP。笔者自长白山土壤中纯化得到一株具有产红色色素功能的放线菌BOS–011，采用紫外可见分光光度法对其所产色素的稳定性进行了研究，通过一系列试验来确定色素的应用及存储条件，为微生物色素的应用奠定基础。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

   紫外可见分光光度计：WFZUV–2000型，美国尤尼柯(上海)仪器有限公司；

   电子天平：TA2003N型，感量为0.0001g，北京盈祥科技有限公司；

   数显恒温水浴锅：HH–8型，北京盈祥科技有限公司；

   电热恒温鼓风干燥箱：DHG–9240型，北京盈祥科技有限公司；

   超纯水机：Ultrapure型，北京盈祥科技有限公司；

   无水乙醇、甘油、乙酸乙酯、正丁醇、乙酸、无水甲醇、氯化钠、蔗糖、氢氧化钠、苯甲酸钠：分析纯，北京盈祥科技有限公司；

   盐酸：优级纯，北京盈祥科技有限公司；山梨酸钾：分析纯，北京盈祥科技有限公司；

   丙酮、氯仿、乙醚：分析纯，北京盈祥科技有限公司；

   镁、铁、钙单元素标准溶液：1000mg／L，北京盈祥科技有限公司；

   锰、铜单元素标准溶液：1000mg／L，北京盈祥科技有限公司；

   色素样品：由放线菌BOS-011提取制得；

   实验用水为去离子水。

1.2实验方法

1.2.1样品制备

   对放线菌BOS–011的发酵液进行离心分离，取其细胞体置于研钵中，加入石英砂与少量酒精进行研磨后离心分离，取上清液，作为色素原液。将提取的色素原液干燥制得色素粉末，将等量的色素粉末分别置于多个盛有等体积水(检测色素溶解性除外)的试剂瓶中，溶解均匀，制得色素溶液，编号待测。该色素溶液的最大吸收波长为527nm。

1.2.2溶解性

   将等量色素粉末分别溶于等量去离子水、乙醇、甘油、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、乙醚、正丁醇、乙酸、甲醇溶剂中，室温下放置10min，观察不同溶剂对色素的溶解情况及在不同溶剂中色素颜色的变化。

1.2.3酸碱稳定性

   用盐酸或氢氧化钠分别将色素溶液的pH值调为2，4，6，8，10，12。观察各pH值溶液中的色素颜色，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

1.2.4热稳定性

   将色素溶液分别在0，20，40，60，80，100℃温度下放置0，10，20，30，40，50min后取出，观察在不同温度、不同时间下色素颜色变化，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

1.2.5光稳定性

   将色素溶液置于光照培养箱中，在温度为20℃，光强度为2000Lux下分别照射2，4，6，8，10，12d后取出，观察不同光照时间的色素颜色，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

1.2.6金属离子的影响

   在色素溶液中加入镁单元素标准溶液，配制成Mg2+浓度为0.2mg／L的溶液，同法配制Fe2+，Ca2+，Mn2+，Cu2+浓度均为0.2mg／L的溶液。置于25℃恒温培养箱中避光培养，分别在24，48h后取出，观察在0，24，48h时不同金属离子溶液中的色素颜色，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

1.2.7氯化钠的影响

   在色素溶液中分别加入不同量的氯化钠，配制成氯化钠的质量浓度分别为0.005，0.01，0.02，0.04，0.08g／L的溶液，观察在不同浓度的氯化钠溶液中色素颜色的变化，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

1.2.8食品防腐剂的影响

   在色素溶液中分别加入不同质量的山梨酸钾和苯甲酸钠防腐剂，配成山梨酸钾和苯甲酸钠的质量浓度分别为0，0.3，0.9，2.7，5.4mg／L的溶液，置于25℃恒温培养箱中避光培养，分别在12，24，36，48，60h后取出，观察在不同防腐剂溶液中的色素颜色，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

1.2.9空气中氧气的影响

   将色素溶液置于25℃恒温培养箱中，敞口放置，使其完全暴露在空气中，分别在12，24，36，48，60h后取出，观察在空气中暴露不同时间后色素颜色的变化，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

1.2.10蔗糖的影响

   在色素溶液中加入蔗糖，配制成蔗糖浓度分别0，30，60，90，120g／L的溶液，观察在不同浓度的蔗糖溶液中色素颜色的变化，并测定色素溶液在波长为527nm处的吸光度。

2结果与讨论

2.1放线菌BOS–011所产色素的溶解性

   放线菌BOS–011所产色素在不同溶剂中的溶解性见表1。

   由表1可知，放线菌BOS–011所产色素极易溶于氯仿、乙酸，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、甘油，微溶于水、正丁醇。

2.2溶液pH值的影响

   放线菌BOS–011所产色素在不同pH值溶液中的表现不同。溶液pH值对色素稳定性的影响如图1所示，色素在不同pH值溶液中的颜色见表2。由图1和表2可看出，在酸性溶液中，随溶液pH值的升高，吸光度逐渐增加，色素颜色更加鲜艳。当溶液pH值为6时，吸光度达到最大值，此后，随溶液pH值继续增加，吸光度降低，溶液中色素含量降低。表明该色素适宜在偏酸性介质中使用，可作为酸性及中性食品的色素添加剂，且具有较好的着色效果。

2.3温度的影响

   温度对色素稳定性的影响如图2所示，色素在不同温度时的颜色见表3。由图2可以看出，低温对色素几乎没有影响，随着温度的升高，对色素的影响增大，但在短时间内，温度对色素的影响较小，10min后，吸光度下降速度加快。随着时间的延长，溶液的吸光度越来越小，且温度越高，色素含量减少的越快，达到一定程度后，色素不再减少。表明放线菌BOS–011所产色素的耐热性较差。由表3可知，色素在不同温度时显示的颜色不同，当温度达到60℃后，变成昏黄色，因此该色素应在低温环境中保存。

2.4光照的影响

   光照对色素稳定性的影响如图3所示。由图3可以看出，光照对放线菌BOS–011所产色素的影响不大，随光照时间的延长，色素含量减少的较慢，第8d后，溶液中色素含量减少的速度开始加快，当达到第12d时，溶液中色素含量占原始色素含量的45.14%。其原因可能是随光照时间的延长，色素发生分解生成其它物质，进而使色素的含量降低。因此该色素应当避光保存。

2.5金属离子的影响

   金属离子对色素稳定性的影响如图4所示。由图4可以看出，大部分金属离子对色素的影响不大。Mg²⁺，Cu²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺对色素颜色和含量几乎没有影响；Cu²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺会使色素溶液在24h后析出少量黑色沉淀，但色素含量和颜色不变；Mn2+对色素溶液的影响相对较大，且随时间的延长色素含量逐渐降低，黑色沉淀逐渐增多，48h后溶液颜色变浅。因此色素水溶液在储存时应避免与锰离子接触。

2.6氯化钠的影响

   氯化钠对色素稳定性的影响如图5所示。由图5可以看出，钠离子对色素具有明显的增色作用。当色素溶液中氯化钠的浓度为0.02g／L时，增色作用达到最大，继续增加溶液中氯化钠浓度，增色作用开始减弱。因此该色素可以与钠离子同时使用。

2.7食品防腐剂的影响

   防腐剂对色素稳定性的影响如图6所示。

   由图6可以看出，山梨酸钾和苯甲酸钠对色素影响较小，随山梨酸钾和苯甲酸钠浓度的增加，溶液中色素含量略有减少，且苯甲酸钠对色素的影响比山梨酸钾稍大。因此该色素可与防腐剂同时使用。

2.8空气中氧气的影响

   氧气对色素稳定性的影响如图7所示。由图7可以看出，色素暴露于空气中会被氧化，且氧化的速度较快，60h后被氧化的色素达65.76%。因此色素水溶液应密封保存。

2.9蔗糖的影响

   蔗糖对色素稳定性的影响如图8所示。由图8可以看出，蔗糖对色素具有增色作用，且蔗糖浓度越大，增色作用越明显，当蔗糖浓度为60g／L时，增色作用最大。因此该色素可用于含糖量较高的食品中。

3结语

   采用紫外可见分光光度法对放线菌BOS–011所产红色素的稳定性进行了研究，该色素在多数有机溶剂中具有较好的溶解性，极易溶于氯仿、乙酸，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、甘油，微溶于水、正丁醇。色素的耐热性略差，当温度到达60℃时颜色变为昏黄色。色素在偏酸性环境中具有良好的稳定性，光照对色素的影响不大，若要长期保存应注意在避光、低温的环境下。金属离子Mg²⁺，Cu²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺对色素的颜色和含量几乎没有影响。但Cu²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺会使色素溶液析出少量黑色沉淀。

Mn2+影响溶液中色素的含量，因此色素应该避免与锰离子的接触。空气中的氧气对色素略有影响，色素水溶液应密封保存。食品中的防腐剂苯钾酸钠和山梨酸钾对色素影响较小，氯化钠、蔗糖对色素具有增色作用。因此认为该色素具有较好的着色性，可作为着色剂应用于生产中。