本發(fā)明涉及微生物色素領域，具體涉及一種提取海洋鏈霉菌天然藍色素的方法和裝置。

背景技術(shù)：

色素被大量地廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化妝品、保健品等工業(yè)生產(chǎn)。隨著人們生活水平的提高，色素的需求量急劇增大，而人工合成色素因不具營養(yǎng)價值并具有毒害作用終將無法占領色素市場。相較于動植物色素，微生物色素具有不受時間、空間和環(huán)境等因素影響的優(yōu)點，可以利用發(fā)酵裝置進行大規(guī)模生產(chǎn)。藍色作為三原色之一就注定了藍色素的應用前景和潛力是巨大的，藍色素可以搭配紅，黃色素調(diào)制多種色調(diào)色素。

微生物色素作為一種天然色素因其安全、著色天然、無毒副作用等諸多優(yōu)點，在國際市場銷售額年增長率保持在10％以上。目前，食品應用的色素主要是紅、黃色素，藍色素比較稀缺，為解決這個問題，國外從六十年代開始致力于研究開發(fā)天然色素。其中，微生物藍色素就是一個科研工作者的研究熱點，現(xiàn)已鑒定和分離出多種能夠合成藍色素的微生物，包括鏈霉菌-zlt(streptomycessp.)、假交替單胞菌(pseudoaltermonassp.e18)、杜檊式菌b2菌株(duganellasp.b2)、出芽短梗霉(aureobasidiumpullulans)、紅桿菌屬(rhodobacter)和紫色非硫細菌屬等。

在行業(yè)需求上，微生物發(fā)酵法制備藍色素可以很好的解決色素品種少、來源相對不足和成本高的問題。但是，目前的藍色素工業(yè)化大生產(chǎn)還存在著生產(chǎn)工藝不完善，能耗大，勞動生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)率和純度以及品質(zhì)不夠高等諸多問題，所以急需從新工藝、新裝置及高效菌種篩選馴化等幾個方面來解決這些問題，從而達到增產(chǎn)增收的經(jīng)濟效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種提取海洋鏈霉菌天然藍色素的方法和裝置，海洋鏈霉菌可同時產(chǎn)生胞外的發(fā)酵液和胞內(nèi)的鏈霉菌兩種不同的脂溶性和水溶性的藍色素，本發(fā)明針對這兩種不同的藍色素對應采取了不同的處理方法，利用該類藍色素在不同的ph值下其凝聚形態(tài)發(fā)生改變的特點，對其進行提純。

一種提取海洋鏈霉菌天然藍色素的方法包括以下步驟：

a.將海洋鏈霉菌的胞外的發(fā)酵液和胞內(nèi)的鏈霉菌分離；

b.將分離出來的胞內(nèi)的鏈霉菌進行細胞破碎，再將破碎的胞內(nèi)的鏈霉菌和細胞壁分離；

c.將步驟b中分離出來的胞內(nèi)的鏈霉菌和步驟a中分離得到的胞外的發(fā)酵液用酸性溶液調(diào)節(jié)其ph值至2～5，即得到在酸性下沉降的固態(tài)藍色素。

優(yōu)選地，步驟c中所述ph值為4。

優(yōu)選地，步驟c中所述酸性溶液為鹽酸。

一種提取海洋鏈霉菌天然藍色素的裝置，包括儲液罐和控制器，所述儲液罐的上端設有投料口，儲液罐的下部設有噴淋裝置，噴淋裝置的下方設有抽濾裝置，抽濾裝置和噴淋裝置間設有攪拌裝置，攪拌裝置的底端設有旋轉(zhuǎn)葉輪，控制器通過噴淋電機控制噴淋裝置的噴淋速度，控制器通過攪拌電機控制攪拌裝置的旋轉(zhuǎn)葉輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。

抽濾裝置包括抽濾漏斗、抽濾膜和抽濾泵，抽濾漏斗為倒三角結(jié)構(gòu)，抽濾膜設置在抽濾漏斗的倒三角的頂邊上，攪拌裝置的旋轉(zhuǎn)葉輪與抽濾膜的上平面保持微接觸，旋轉(zhuǎn)葉輪能夠在抽濾膜的上方微接觸抽濾膜的平面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)葉輪用于防止抽濾膜阻塞并加快過濾，抽濾泵能夠驅(qū)動抽濾膜上待濾物質(zhì)向下運動，抽濾漏斗的下方設有粗液收集罐和超聲波破碎罐，能通過抽濾膜的胞內(nèi)的鏈霉菌在抽濾泵的驅(qū)動下通過抽濾漏斗進入超聲波破碎罐，不能通過抽濾膜的胞外的發(fā)酵液沿著抽濾漏斗的外沿進入粗液收集罐。

所述超聲波破碎罐的下方連接有萃取罐，萃取罐的上端設有萃取液注射口，超聲波破碎后得到破碎的細胞漿液，包括胞內(nèi)的藍色素和細胞壁殘渣，通過萃取液注射口注入能萃取胞內(nèi)藍色素的萃取液，為將萃取液與破碎的細胞漿液充分接觸混合，萃取罐內(nèi)設有臥式攪拌器，萃取罐的下方連接有離心罐，離心罐能夠?qū)⑤腿∮邪麅?nèi)的鏈霉菌的清液和細胞壁分離，離心罐的底端設有排料口，離心罐的側(cè)面連接有真空抽濾泵，離心罐的工作方式為可控的間歇式運作，真空抽濾泵的尾端與所述粗液收集罐連接，真空抽濾泵將萃取有藍色素的清液抽送到粗液收集罐中。

所述粗液收集罐的下方連接有ph純化收集罐，ph純化收集罐的上部側(cè)面設置有ph調(diào)節(jié)劑注射口，ph純化收集罐的底端設置有出料口。

優(yōu)選地，所述控制器包括控制面板。

優(yōu)選地，所述抽濾膜的孔徑為0.22μm，可以將海洋鏈霉菌的胞外發(fā)酵液和胞內(nèi)鏈霉菌兩種不同的藍色素分離。

優(yōu)選地，所述超聲波破碎罐內(nèi)設有監(jiān)測控溫裝置，監(jiān)測控溫裝置能夠監(jiān)測溫度并控制溫度，使溫度控制在藍色素的最佳活性狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述萃取液注射口注入ccl4萃取液。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)針對胞內(nèi)外都存在色素的問題，設計了抽濾裝置、超聲波破碎罐、萃取罐和離心罐，將海洋鏈霉菌的胞內(nèi)外兩種不同的藍色素對應采取了不同的處理方法，使海洋鏈霉菌的藍色素提取更充分。

(2)為解決因細胞堆積而降低濾過效率的問題，設計了攪拌裝置，攪拌裝置可由控制面板設置其轉(zhuǎn)速，攪拌裝置可以將過濾膜上的細胞掃除，進入下一個裝置，增大過濾速度并簡化過濾操作。

(3)根據(jù)海洋鏈霉菌的藍色素在不同的ph值下其凝聚形態(tài)發(fā)生改變的特點，設計了ph純化收集罐，通過ph調(diào)節(jié)劑注射口注入ph調(diào)節(jié)劑來提取純化藍色素。

附圖說明

圖1為提取海洋鏈霉菌天然藍色素的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為投料口，2為儲液罐，3為噴淋裝置，4為攪拌裝置，5為控制面板，6為抽濾漏斗，7為抽濾膜，8為抽濾泵，9為超聲波破碎罐，10為萃取罐，11為萃取液注射口，12為臥式攪拌器，13為離心罐，14為排料口，15為真空抽濾泵，16為粗液收集罐，17為ph純化收集罐，18為ph調(diào)節(jié)劑注射口，19為出料口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。

本發(fā)明提供了一種提取海洋鏈霉菌天然藍色素的方法，為了更好地描述本方法，先描述用于本方法的裝置。

結(jié)合圖1，一種提取海洋鏈霉菌天然藍色素的裝置，包括儲液罐2和控制器，儲液罐2的上端設有投料口1，儲液罐2的下部設有噴淋裝置3，噴淋裝置3的下方設有抽濾裝置，抽濾裝置和噴淋裝置3間設有攪拌裝置4，攪拌裝置4的底端設有旋轉(zhuǎn)葉輪，噴淋裝置3的噴淋電機與控制器電連接，攪拌裝置4的攪拌電機與控制器電連接。

抽濾裝置包括抽濾漏斗6、抽濾膜7和抽濾泵8，抽濾漏斗6為倒三角結(jié)構(gòu)，抽濾膜7設置在抽濾漏斗6的倒三角的頂邊上，攪拌裝置4的旋轉(zhuǎn)葉輪與抽濾膜7的上平面保持微接觸，攪拌裝置4的旋轉(zhuǎn)葉輪能夠在抽濾膜7的上方微接觸抽濾膜7的平面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)葉輪能夠防止抽濾膜7阻塞并加快過濾，抽濾泵8能夠驅(qū)動抽濾膜7上待濾物質(zhì)向下運動，抽濾漏斗6的下方設有粗液收集罐16和超聲波破碎罐9，胞內(nèi)的鏈霉菌通過抽濾漏斗6進入超聲波破碎罐9，胞外的發(fā)酵液沿著抽濾漏斗6的外沿進入粗液收集罐16。

超聲波破碎罐9的下方連接有萃取罐10，萃取罐10的上端設有萃取液注射口11，超聲波破碎后得到破碎的細胞漿液，包括胞內(nèi)的藍色素和細胞壁殘渣，通過萃取液注射口11注入能萃取胞內(nèi)的鏈霉菌的萃取液，為將萃取液與破碎的細胞漿液充分接觸混合，萃取罐10內(nèi)設有臥式攪拌器12，萃取罐10的下方連接有離心罐13，離心罐13能夠?qū)⑤腿∮邪麅?nèi)的鏈霉菌的清液和細胞壁分離，離心罐13的底端設有排料口14，離心罐13的側(cè)面連接有真空抽濾泵15，離心罐13的工作方式為可控的間歇式運作，真空抽濾泵15的尾端與粗液收集罐16連接，真空抽濾泵15將萃取有胞內(nèi)的藍色素的清液抽送到粗液收集罐16中。

粗液收集罐16的下方連接有ph純化收集罐17，ph純化收集罐17的上部側(cè)面設置有ph調(diào)節(jié)劑注射口18，ph純化收集罐17的底端設置有出料口19。

其中，控制器包括有控制面板，抽濾膜7的孔徑為0.22μm，可以將海洋鏈霉菌的胞外發(fā)酵液和胞內(nèi)鏈霉菌兩種不同的藍色素分離，在超聲波破碎罐9內(nèi)設有監(jiān)測控溫裝置，監(jiān)測控溫裝置能夠監(jiān)測溫度并控制溫度，使溫度控制在藍色素的最佳活性狀態(tài)。

結(jié)合本裝置，一種提取海洋鏈霉菌天然藍色素的方法，將海洋鏈霉菌經(jīng)投料口1投入到儲液罐2中；儲液罐2下部的噴淋裝置3將海洋鏈霉菌噴淋到抽濾裝置的抽濾膜7上，攪拌裝置4的旋轉(zhuǎn)葉輪在抽濾膜7的上方推動海洋鏈霉菌微接觸抽濾膜7的平面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)葉輪能夠加快過濾過程并防止抽濾膜7阻塞，海洋鏈霉菌中能夠通過抽濾膜7的胞內(nèi)的鏈霉菌經(jīng)抽濾膜7進入超聲波破碎罐9中，海洋鏈霉菌中不能夠通過抽濾膜7的胞外發(fā)酵液沿著抽濾漏斗6的外沿進入粗液收集罐16，至此將海洋鏈霉菌的胞外的發(fā)酵液和胞內(nèi)的鏈霉菌進行了分離。

胞內(nèi)的鏈霉菌在超聲波破碎罐9中進行超聲破碎，超聲頻率為300w，每超聲十秒間隔十秒，持續(xù)二十分鐘；超聲破碎后的細胞漿液(胞內(nèi)的鏈霉菌和細胞壁)被抽送到萃取罐10中，通過萃取液注射口11注入ccl4萃取液，臥式攪拌器12將細胞漿液與ccl4萃取液充分混合；完成萃取后，將超聲破碎并加入萃取液后所得到的混合液推送到離心罐13中，離心轉(zhuǎn)速12000r/min下將混合液進行離心處理，得到上層的萃取有胞內(nèi)的鏈霉菌的清液和下層的細胞壁殘渣；上層的萃取有胞內(nèi)的鏈霉菌的清液被真空抽濾泵15抽到粗液收集罐16中，下層的細胞壁殘渣經(jīng)排料口14排出。即將分離出來的胞內(nèi)的鏈霉菌進行了細胞破碎，再將破碎的胞內(nèi)的鏈霉菌和細胞壁分離。

粗液收集罐16中的液體抽送至ph純化收集罐17中，因藍色素在不同的ph值下其凝聚形態(tài)發(fā)生改變，通過ph調(diào)節(jié)劑注射口18投入濃度為2mol/l的鹽酸溶液，即得到在酸性下沉降的藍色素，將此固態(tài)的藍色素經(jīng)出料口19產(chǎn)出。

當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。