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美國紐約倫斯勒理工大學(RPI)的研究人員日前宣布利用四種不同類型的大腸桿菌(E.coli)，分離出了產(chǎn)生花青素的多步分子路徑。用于研究的大腸桿菌均經(jīng)過了富集花青素的轉(zhuǎn)基因改造。該研究已經(jīng)發(fā)表于mBio雜志上。
在實驗室的研究中，第一個菌株攝取了蔗糖并產(chǎn)生了中間物質(zhì)苯丙酸(phenylpropanoic acids)，隨后第=個菌株攝取了苯丙酸并產(chǎn)生了第二個中間物質(zhì)。等到第四個菌株完成后，產(chǎn)生的則是花青素。
研究人員表示，這項四種細菌、多步獨立生產(chǎn)花青素的方法中，其中的第一步生物合成路徑E經(jīng)被標記。本次的研究，也是首次使用生物合成的方法生產(chǎn)花青系。該方法非常簡單，只需要飼喂細菌蔗糖，其余的步驟細菌自行完成。本次研究證實了成本低廉的技術(shù)也能夠生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。
研究人員還表示，通過重組微生物生產(chǎn)的花青素具有與從植物中提取的花青素相同的屬性。而且，通過發(fā)酵生產(chǎn)的花青素的熱、光和PH穩(wěn)定性等特性比從植物中提取的更好。例如，在低PH環(huán)境下具有更高的穩(wěn)定性，對光不敏感，當PH值改變時顏色也發(fā)生改變。在室溫下，發(fā)酵來源花青素可保持至少30小時的穩(wěn)定性。下一步的研究是對每一個工藝步驟進行進一步的優(yōu)化。
這是發(fā)酵技術(shù)在植物提取物領(lǐng)域的又一個新的突破和應用。此前，熱門的植物提取物如白藜蘆醇和甜菊糖苷的發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)均已經(jīng)得到突破并投人商業(yè)使用。而新的技術(shù)的一大亮點是:原料僅需要投人蔗糖，且操作簡單。
關(guān)于發(fā)酵技術(shù)與花青素的緣分早在多年前就已經(jīng)開始了。一些研究人員使用發(fā)酵技術(shù)對花青素進行研究，以開發(fā)出新的原料，如通過微生物發(fā)酵處理，研究人員通過花青素(吸收峰52nm)開發(fā)出一種新型的色素，具有更好的穩(wěn)定性，吸收峰為500nm。
而更多的研究應用則是將發(fā)酵技術(shù)作為輔助手段，用于促進花青素的提取。例如:陜西理工學院的魏蕾等的研究發(fā)現(xiàn)，將微生物發(fā)酵技術(shù)應用于花青素的提取中,利用微生物或酶，可使含有花青素的細胞胞壁降解分離，使細胞胞體內(nèi)花青素充分溶人到提取液中，從而增加了提取的產(chǎn)率與速率。這種方式可將生物科學與化工生產(chǎn)的超強滲透與有效結(jié)合。
早在2007年，云南的楊蘊力等即提交了發(fā)酵法提取甘薯花青素的技術(shù)專利申請。其方法是在片薯發(fā)酵過程中加人黑曲酶分解果膠;再加入液化酶、糖化酶、酵母菌，使淀粉轉(zhuǎn)化為酒精。通過微濾膜裝置分離紫甘薯花青素色素進行預處理，以清除對膜裝置污染的微粒和不溶膠狀物。這一技術(shù)在提取花青素的同時，還實現(xiàn)了甘薯其他原料的綜合利用。
2009年，安徽的耿兆翔等也提交了發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)花青素的申請。其方法為:含花青素植物的粉碎、吸水、冰凍、加熱解凍、壓榨、過濾制汁，加入可裂解花色苔糖苷鍵的微生物或/和生物酶對花色苷進行裂解和降解，以陰離子表面活性劑進行沉淀，再利用微生物對沉淀物進行降解，沉淀分離，蒸發(fā)濃縮。通過這一技術(shù)制得的陽離子花青素不需人體腸道微生物洚解，而可直接被人體吸收利用或直接進入人體血液。
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