红曲色素是红曲霉菌经过次级代谢产生的聚酮类化合物,根据颜色的差异可以分为红、橙、黄三大类。红曲黄色素热稳定性高,着色能力强,具有抗肥胖,抗糖尿病,抗氧化应激和抗肿瘤等功能活性,受到广泛的关注。目前市面流通的红曲黄色素是采用化学法改性得到的红曲色素衍生物,与直接发酵生产的天然红曲黄色素在结构与功能方面有差异。本论文就水溶性红曲黄色素发酵生产进行优化,探讨其功能活性及其在可食用薄膜领域的应用,取得如下结果。首先研究高产水溶性红曲黄色素工艺,降低天然水溶性红曲黄色素的生产成本。将PEG-4000添加到在红曲霉菌发酵液中,研究其对菌体生长、色素代谢和细胞形态的影响。实验结果表明,在发酵初期添加10 g/L的PEG-4000,菌丝体含量增加,胞外水溶性红曲黄色素的产量达到163.20 AU₃₅₀/mL。在菌丝形态方面,菌丝短,直径大,分支多的形态下适合胞外水溶性红曲黄色素的生成。添加PEG-4000并不会影响胞外色素的组分,但会改变胞内色素的组成。比较了市售的还原型水溶性红曲黄色素与通过液态发酵直接生产的天然水溶性红曲黄色素的抗氧化活性,发现两者都有抗氧化活性,然而天然型比还原型抗氧化活性高。进一步研究天然水溶性红曲黄色素对人乳腺癌细胞系MCF-7细胞的影响,发现其对MCF-7细胞无明显毒性作用,但会对MCF-7细胞的增殖,迁移和侵袭有抑制作用,可能与抑制MMP-2和VEGF的表达有关。因此,天然水溶性红曲黄色素可以作为天然抗氧化剂及具有潜在的抑制癌细胞活性。挖掘了天然水溶性红曲黄色素除作为着色剂以外的潜在应用价值。将天然水溶性红曲黄色素添加到以羧甲基壳聚糖与明胶为基质的可食用薄膜中,发现薄膜的厚度减少,含水量、水溶性、透湿性、透光性降低,拉伸强度和断裂伸长率增加。薄膜的抗氧化能力显著提高。以不同pH缓冲溶液处理薄膜,薄膜颜色发生显著变化,说明薄膜的pH传感能力。因此,天然水溶性红曲黄色素可以作为天然抗氧化剂添加到可食用薄膜中,增加抗氧化活性,同时还可以监控食品变质。研究结果将为天然水溶性红曲黄色素的开发提供参考,并为其在功能食品添加剂及功能包装膜领域开发提供基础。