紅曲霉產(chǎn)紅曲色素工藝優(yōu)化

鄭春明 梅璐

摘要[目的]優(yōu)化紅曲米生產(chǎn)工藝，提高紅曲米紅曲色素含量。 [方法]以加水量（A）、滅菌溫度（B）、滅菌時(shí)間（C）、浸泡時(shí)間（D）作為試驗(yàn)因素，設(shè)計(jì)4因素3水平正交試驗(yàn)，優(yōu)化米飯制作方式。[結(jié)果]4種因素均對(duì)紅曲菌產(chǎn)紅曲色素產(chǎn)量具有極顯著影響，最優(yōu)組合為A1B2C2D2，即加水量30 mL、滅菌溫度121 ℃、滅菌時(shí)間23 min、浸泡時(shí)間24 h，在此條件下紅曲色階達(dá)2 884 U/g。 [結(jié)論]該研究對(duì)紅曲米生產(chǎn)企業(yè)具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞紅曲霉；紅曲色素；正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào)TS264.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）17-0062-02

Abstract[Objective] To optimize rice making process and improve the content of monascus pigment. [Method] Selecting water addition （A）， sterilization temperature （B）， sterilization time（C），soaking time （D） as experimental factors， L9 （34） orthogonal test was used to optimize rice making process. [Result] Four factors all had very significant effect on the yield of monascus pigments ， the optimal combination was A1B2C2D2， namely water addition of 30 mL， sterilization temperature of 121 ℃， sterilization time of 23 min， immersion time of 24 h. The levels of monascus reached 2 884 U/g in this condition.[Conclusion] The study has great practical significance for monascus rice production enterprises.

Key wordsMonascus；Monascus pigment；Orthogonal test

基金項(xiàng)目浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）項(xiàng)目（2014R461005）。

作者簡介鄭春明（1983—），男，浙江臺(tái)州人，副教授，碩士，從事微生物、統(tǒng)計(jì)學(xué)、組織培養(yǎng)等研究。

收稿日期2017-04-19

紅曲米既可作為食品添加劑使食品鮮艷悅目，又具有較好的降血壓和降血脂作用，副作用極低。據(jù)目前生產(chǎn)紅曲米的企業(yè)報(bào)道，紅曲米產(chǎn)量遠(yuǎn)未飽和，仍處于供不應(yīng)求的狀態(tài)[1-4]。

紅曲米生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，不僅可使紅曲米的質(zhì)量和產(chǎn)量大幅上升，從而給企業(yè)帶來更大的利潤，也會(huì)使紅曲米的市場價(jià)格降低，給消費(fèi)者帶來福音。關(guān)于紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的固態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)[1，4-12]較多，但對(duì)于米飯制作工藝對(duì)紅曲霉產(chǎn)紅曲色素產(chǎn)量的影響研究鮮見報(bào)道。

在炊飯前，先將大米用清水浸泡適當(dāng)時(shí)間，再用猛火煮飯，這樣制作出來的飯松軟可口，香氣四溢，令人食欲大開。不同方式制作出來的米飯也會(huì)影響到紅曲霉的生長和發(fā)育，進(jìn)一步影響到紅曲色素的產(chǎn)生。筆者就米飯制作方式對(duì)紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的影響進(jìn)行研究，旨在提高紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的含量，為紅曲米生產(chǎn)企業(yè)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1儀器。

電子天平，PTX-FA210；立式壓力蒸汽滅菌器，YXO-LS-50G；手提式壓力蒸汽滅菌鍋，YXQ-SG41.280；全溫振蕩培養(yǎng)箱，QYC-2102C；潔凈工作臺(tái)，SW-CJ-2F；紫外分光光度計(jì)，UV-5100；高速冷凍離心機(jī)，HC-3018R；超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)；隔音箱，IN92-IZN；電熱恒溫水浴鍋，HH-S11-2S；數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱，DHG-9070AS。

1.1.2菌種。

紅曲霉菌種來自浙江大學(xué)，經(jīng)多次篩選培育，編號(hào)zjedu03。

1.1.3培養(yǎng)基。

PDA液體培養(yǎng)基：新鮮土豆（去皮）200 g/L，葡萄糖20 g/L，自然pH。

PDA+0.4%牛肉膏：新鮮土豆（去皮）200 g/L，牛肉膏4 g/L，葡萄糖20 g/L，瓊脂粉15 g/L，自然pH。

1.2方法

1.2.1菌種制備。

①菌種活化。

取冷藏的菌種→倒入5 mL無菌水洗下菌種→吸取剛洗下來的菌種液0.5 mL/皿→涂布接種至裝有PDA培養(yǎng)基的平板中→28 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)3 d。

②菌種擴(kuò)大培養(yǎng)。

用無菌水沖淋平板，制成菌落懸濁液接種至250 mL錐形瓶中→接種至裝有PDA液體培養(yǎng)基的三角燒瓶中→28 ℃、200 r/min搖床培養(yǎng)3 d。

1.2.2米飯制作。

根據(jù)資料查閱，以加水量、滅菌溫度、滅菌時(shí)間和浸泡時(shí)間作為試驗(yàn)因子，每個(gè)因子取3個(gè)水平并按照隨機(jī)排序（表1），每瓶放20 g大米，按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表L9（34）進(jìn)行試驗(yàn)（表2）。

1.2.3紅曲米制作。

將培養(yǎng)后的目標(biāo)菌種，按10%的接種量接種至上述米飯中，置于28 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)，經(jīng)過7～10 d培養(yǎng)，即得到紅曲米。

1.2.4紅曲色素的吸光度檢測及色價(jià)計(jì)算。

通過分光光度法，在505 nm下測定紅曲米的吸光度并計(jì)算其色階[13]。

1.3數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2013 sp1軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

由表2可知，各試驗(yàn)因子的主次依次為A、C、B、D，即大米加水量對(duì)紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的影響最大，其次是滅菌時(shí)間，再次是滅菌溫度，浸泡時(shí)間影響最小。紅曲霉產(chǎn)紅曲色素最優(yōu)方案為A1B2C2D2，即加水量30 mL、滅菌溫度121 ℃、滅菌時(shí)間23 min、浸泡時(shí)間24 h，即試驗(yàn)號(hào)2。在此條件下，平均紅曲色素色階達(dá)2 884 U/g。

方差分析結(jié)果表明，A、B、C、D 4個(gè)因素對(duì)紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的影響極顯著，PA=1.489 88×10-10

3結(jié)論與討論

（1）該試驗(yàn)結(jié)果表明，A1B2C2D2為紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的最佳組合，即加水量30 mL（即水米比為1.5∶1.0）、滅菌溫度121 ℃、滅菌時(shí)間23 min、浸泡時(shí)間24 h，其紅曲色素的產(chǎn)量達(dá)2 884 U/g（試驗(yàn)號(hào)2），較潘嫣麗等[11]紅曲色素色階最高370 U/g高7倍多。但上述方案是在表 1給定的因素和水平條件下得到的，若不限定試驗(yàn)水平，有可能得到更理想的試驗(yàn)方案。

加水量和浸泡時(shí)間均隨著因素水平的加大而呈上升態(tài)勢(shì)，因此，增加加水量和浸泡時(shí)間2種因素的水平，紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的量可能再增加。因此，該試驗(yàn)中，A1和D2不一定是最佳水平。B、C因素取第二水平，已經(jīng)接近最佳了，低于或高于該水平，紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的量均下降，但可在試驗(yàn)水平范圍內(nèi)再做調(diào)整。因此，當(dāng)所選的因素和水平不恰當(dāng)時(shí)，該方案可能達(dá)不到試驗(yàn)?zāi)康摹＿@時(shí)可對(duì)所選的因素和水平做一些調(diào)整，以找到更優(yōu)方案。

（2）A、B、C、D 4種因素的F值遠(yuǎn)大于高度顯著的臨界F值（F0.01（2，9）=8.02），說明紅曲霉產(chǎn)紅曲色素對(duì)這4種試驗(yàn)因子非常敏感。另外，A、B、C、D 4種因素的P值遠(yuǎn)小于臨界檢測水平α=0.01，也說明A、B、C、D 4種因素的變化對(duì)紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的影響顯著。

另外，試驗(yàn)號(hào)2為試驗(yàn)號(hào)6（463 U/g）的7倍多，是試驗(yàn)號(hào)5的4倍多，說明4種試驗(yàn)因子水平的不同組合，對(duì)紅曲霉產(chǎn)紅曲色素的影響極顯著。

在一定范圍內(nèi)，隨著加水量和浸泡時(shí)間的增加，制作出來的米飯松軟、香氣四溢。大米加水量增加，有利于米粒充分吸脹，為即將啟動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的酶促反應(yīng)提供了必要條件。浸泡時(shí)間長，有利于米粒內(nèi)大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘男》肿游镔|(zhì)，這種米飯的可溶性物質(zhì)增加，易被紅曲霉吸收利用，有利于紅曲霉生長和產(chǎn)紅曲色素。另外，滅菌溫度和滅菌時(shí)間均會(huì)對(duì)米飯的營養(yǎng)成分產(chǎn)生破壞作用，滅菌溫度越高、滅菌時(shí)間越長，則米飯中的營養(yǎng)成分被破壞得越多，這不利于紅曲霉的生長和產(chǎn)紅曲色素。因此，適當(dāng)控制滅菌時(shí)間和溫度十分必要。研究表明，水分過少則米飯干硬、發(fā)黃，加水量大一些、浸泡時(shí)間長一些，制作出來的米飯松軟，紅曲霉在其上生長好，米飯的紅色深，紅曲霉色階高。滅菌時(shí)間及溫度不但影響米飯滅菌是否徹底，而且影響米飯質(zhì)量，只有合適的滅菌時(shí)間和溫度，紅曲霉產(chǎn)紅曲色素才能達(dá)到最大。該研究最佳組合：加水30 mL、滅菌溫度121 ℃、滅菌時(shí)間23 min、浸泡24 h。

參考文獻(xiàn)

[1] 張秀媛，何擴(kuò)，史忠林，等.不同因素對(duì)固體發(fā)酵制備小米紅曲的影響[J].中國調(diào)味品，2012，37（7）：18-20.

[2] 趙吉興.高色價(jià)紅曲米發(fā)酵條件的研究[C]//中國食品添加劑生產(chǎn)應(yīng)用工業(yè)協(xié)會(huì)著色劑專業(yè)委員會(huì)2007年年會(huì)論文匯編.承德：中國食品添加劑生產(chǎn)應(yīng)用工業(yè)協(xié)會(huì)，2007.

[3] 許贛榮.紅曲霉菌的研究進(jìn)展[J].中國釀造，2002，21（S1）：7-11，21.

[4] 劉穎.紅曲色素的固態(tài)發(fā)酵法制取技術(shù)及其穩(wěn)定性研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[5] 季宏飛，許楊，李燕萍.采用響應(yīng)面法優(yōu)化紅曲霉固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)紅曲色素培養(yǎng)條件的研究[J].食品科技，2008，33（8）：9-13，27.

[6] 孫春祿.固態(tài)發(fā)酵紅曲色素的穩(wěn)定性研究[J].肉類工業(yè)，2009（3）：29-31.

[7] 張秀媛，何擴(kuò)，李育峰，等.固體發(fā)酵制備張雜谷紅曲米工藝研究[J].糧食與油脂，2012，25（7）：26-28.

[8] 嵇豪，蔣冬花，葉硯，等.紅曲色素的提取工藝及其穩(wěn)定性研究[J].中國調(diào)味品，2010，35（7）：86-89.

[9] 楊成龍.偏黃色調(diào)高色價(jià)紅曲米發(fā)酵條件的研究[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，24（4）：360-364.

[10] 康東周，張善玉，全仙花.玉米中紅曲色素的生產(chǎn)工藝研究[J].時(shí)珍國醫(yī)國藥，2007，18（8）：1977-1978.

[11] 潘嫣麗，覃海元，黃友琴，等.正交試驗(yàn)優(yōu)化高色價(jià)紅曲色素的制備工藝[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（16）：9856-9858.

[12] 楊曉君.主要營養(yǎng)源對(duì)紅曲霉產(chǎn)色素的影響[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2011.

[13] 義烏章舸生物工程有限公司.食品添加劑 紅曲米（粉）：GB 4926—2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.