CN101407825A

CN101407825A - 一种水溶性功能红曲粉的生产方法

Info

Publication number: CN101407825A
Application number: CNA2008102348150A
Authority: CN
Inventors: 许赣荣; 王铁军
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-04-15

Abstract

一种水溶性功能红曲粉的生产方法，属于生物工程和保健品制备技术领域。本发明以无桔霉素高产Monacolin K紫色红曲菌作为出发菌，谷物固态发酵，再通过浸提、浓缩、pH调节、加入环状糊精及水溶性谷物水解物包埋和喷雾干燥制备含Monacolin K的水溶性功能红曲粉；或谷物液态发酵，发酵液通过过滤除菌体，调节pH，加入环状糊精及水溶性谷物水解物包埋，再经喷雾干燥制成含Monacolin K的水溶性功能红曲粉；对发酵、浸提、包埋及喷雾干燥工艺条件进行了详细研究，得到了优化工艺参数；产品具有良好水溶性，产品红曲粉中Moancolin K含量可达20g/kg，开环结构的Monacolin K比例可高达90％以上。将2％的水溶性功能红曲粉产品配成的水溶液，室温下可保持澄清透明，无沉淀且稳定性较好。

Description

一种水溶性功能红曲粉的生产方法

技术领域

一种水溶性功能红曲粉的生产方法，属于生物工程和保健食品配料制备技术领域。

技术背景

功能性红曲指利用红曲菌发酵生产的含有功效性成分Monacolin K的红曲米(粉)，具有明显的抑制胆固醇生物合成和降血脂的功效。功能红曲中功效性成分Monacolin K的化学结构分为开环结构和闭环结构，开环结构的水溶性能好，且易于被人体吸收利用而发挥其功效；而闭环结构的水溶性能差，必须在体内在酶的催化作用下转变为开环结构。天然发酵所产生的Monacolin K本都是开环结构的，但是在生产过程中，尤其是产品的干燥过程中，会自动脱水形成闭环结构。目前功能性红曲产品，除含Monacolin K之外，还含有大量的残余淀粉，粗蛋白，由于其水溶性差，无法直接添加到液态食品中使用，大大限制了功能性红曲的使用范围，尤其是在液态类产品中的应用。生产水溶性好的功能性红曲产品则可解决这一问题。该产品在各种水溶液中都具有较高的溶解性，使溶解有水溶性功能红曲的最终产品应保持澄清透明，并且稳定性能好。

发明内容

本发明目的是为了制备水溶性良好的功能性红曲粉并可进行大规模工业化生产。主要工艺路线：利用红曲菌生产功能性红曲米，将红曲米用乙醇浸提，浸提液调节pH，经微胶囊包埋技术和喷雾干燥方法制备成水溶性功能红曲粉。

本发明的技术方案：一种水溶性功能红曲粉的生产方法，采用了高产Monacolin K的紫色红曲菌株，以谷物为原料经固态发酵，浸提技术，加入环状糊精及水溶性谷物水解物包埋和喷雾干燥方法，制成含Monacolin K水溶性功能红曲粉；

(1)菌种：产Monacolin K的紫色红曲菌(Monascus purpureus)；

(2)培养基：

斜面培养基：土豆培养基；

种子培养基以g/L计：淀粉20～30；NaNO₃ 1～3；K₂HPO₄ 1～5；MgSO₄·7H₂O1～5；大豆水解液120mL/L；玉米浆15mL/L；

发酵培养基：采用1L三角瓶或塑料培养瓶，用食品级谷物发酵，装料量80～100g/L；以添加物料干重计，葡萄糖加入量为0.05～0.15g/g、玉米浆加入量为0.03～0.10g/g；121℃灭菌20min；

(3)发酵条件：固态发酵，26～30℃，湿度80％～90％发酵，发酵时间15～20d；

(4)浸提工艺：采用单罐多次浸提或多罐组逆流浸提工艺，浸提液：50％～70％乙醇水溶液，浸提温度40～60℃，培养物∶浸提液固液重量比为1∶10～1∶20，浸提3次，每次浸提时间控制60min；

(5)喷雾干燥：在含Monacolin K的乙醇提浸液中，加入环状糊精，水溶性谷物水解物，环状糊精和水溶性谷物水解物的重量比为0～50∶100～50；环状糊精和水溶性谷物水解物所组成的固形物和浸提液的质量体积比为20％～40％；用离心式喷雾干燥器喷雾干燥，喷雾干燥的进风温度100～140℃，出风温度70～90℃，得到水溶性功能红曲粉产品；

或经液态发酵，液态发酵条件：液态发酵培养基以g/L计：谷物原料：80～150，大豆酶水解液：20～50，接种量：10％，接种后发酵温度：30℃，2天后变温发酵为26～28℃，通风量：0.5～1.0VVM；搅拌转速：150～300r/m；发酵时间：10d～15d；发酵结束后，液态发酵液不经浸提工艺，采用板框过滤得发酵液，再经微胶囊包埋和喷雾干燥方法制成含Monacolin K水溶性功能红曲粉。

发酵所用菌株为不产桔霉素高产Monacolin K紫色红曲菌种，经固态或液态发酵培养获得含Monacolin K的功能性红曲米或液态发酵液。

谷物原料选用大米、小米、玉米、小麦或大豆为生产原料。

菌种：紫色红曲菌9901或紫色红曲菌9908为生产菌，江南大学生物工程学院提供。本专利所涉及的菌种可参考下列文献：【许赣荣，陈晔，陈蕴，林小荣.无桔霉素高比例开环式莫纳可林K红曲产品的生产.食品与发酵工业，2004，30(11)：59-63.】；授权专利：许赣荣：一种无桔霉素高色价功能性红曲粉的制备方法，专利号：ZL 03 1 13351.7.；【产竹华，许赣荣.红曲诱变菌株不产桔霉素的确定及色素发酵条件的优化.食品与发酵工业，2006，32(11)：28-31.】。

其它红曲菌固态发酵法生产的功能性红曲米，均可用作制备水溶性功能性红曲粉的原料。

本发明的有益效果：

常规的功能性红曲产品，为粒状或粉末状产品，产品大部分不能溶解于水溶液中，而有大量的沉淀。限制了功能红曲在液态类产品中的应用。

本发明采用紫色红曲菌9901或紫色红曲菌9908为生产菌种，生产无桔霉素、并富含Monacolin K的功能性红曲米，对其发酵条件进行研究，以期提高产量为后期制备水溶性功能红曲粉做好基础工作。功能性红曲米主要功能性成分的提取，浓缩回收酒精，得到含功能性成分Monacolin K的提取液。以环状糊精及水溶性谷物水解物为微胶囊包埋材料，可有效包埋功能性红曲提取液中的功能性成分；将上述微胶囊包埋物进行喷雾干燥获得水溶性功能性红曲产品。以扩大功能性红曲在液态类保健食品中的应用范围，如咖啡饮料、醋饮料，茶饮料等。

优化紫色红曲菌9901或紫色红曲菌9908固态发酵工艺条件得到最优发酵工艺参数，以大米为基质，并添加适量的葡萄糖和玉米浆，通过变温和变湿发酵培养15～20d，红曲米中Moancolin K含量可达5000mg/kg。且用HPLC法检测红曲米未检测出桔霉素。

具体实施方式

实施例1.以红曲菌固态发酵红曲米为原料生产水溶性功能红曲粉

(1)功能性红曲米由紫色红曲菌经固态发酵法生产

菌种：紫色红曲菌9901或紫色红曲菌9908。

固态发酵培养基：大米、玉米、小米等。米水比：90∶100。

固态发酵条件：接种量：10％，接种后发酵温度：30℃，二天后变温发酵为26～28℃，适时翻拌物料。发酵时间：15d～20d。

刚结束发酵的红曲米，开环Monacolin K比例最高，且开环Monacolin K在体内可直接溶于体液，便于人体吸收并发挥药效，浸提时如直接用刚发酵结束后的红曲米，无需经过干燥，还可节省能源。从红曲米中开环Monacolin K的比例及能源消耗量两个方面考虑，选择刚结束发酵的功能性红曲米为待浸提原料。

(2)功能性红曲功效性成分的浸提

乙醇浓度对红曲Monacolin K提取率及Monacolin K结构的影响：制备水溶性功能红曲，需先对功能性红曲米进行浸提。乙醇为半极性溶剂，溶剂性能介于极性与非极性溶剂之间，且安全、无毒，是一种常用的中药材提取溶剂。功能性红曲Monacolin K包含酸型(开环)和内酯型(闭环)两种结构，其两者之间在一定条件下可相互转化。其中酸型Monacolin K可溶于水溶液，而内酯型Monacolin K在水溶液中溶解性能很差，但可溶于醇溶液，因此不同浓度的乙醇对提取率会产生一定影响。实验中选用了不同浓度乙醇溶液进行浸提实验，以分析其对提取率及两种类型的Monacolin K相互转化的影响。根据实验结果，选用50％～70％乙醇作为浸提液。

浸提次数对红曲Monacolin K提取率的影响：浸提次数对红曲Monacolin K提取率的影响。多次更换新鲜溶剂可增大扩散层中有效成分的浓度差，从而提高浸提效果。提取次数的增加有效的增加了浓度梯度，即红曲米粉中MonacolinK的浓度与乙醇溶液中的浓度差增加。浓度差越大，红曲中Monacolin K的扩散推动力越大，有助于提高浸出效率。根据实验结果，浸提次数确定为三次，可以有效地提高提取率。

固液比对红曲Monacolin K提取率的影响：固液比对红曲Monacolin K提取率的影响。固液比对红曲Monacolin K提取率有一定影响，总的来讲，随着溶剂的体积增大，提取越彻底，但也会增加浓缩的工作量，试剂用量和成本。从结果来看选用1∶10～1∶20的乙醇用量较好。

浸提时间对红曲Monacolin K提取率的影响：不同浸提时间对红曲Monacolin K提取率的影响。结果显示，随着时间的延长提取率呈上升趋势，但在加热时间较长提取率会略有下降。每次浸提时间采用60min左右。

浸提温度对红曲Monacolin K提取率的影响：温度升高，可使固液两相间具有较高的相对运动速度，增加可溶性成分的溶解，扩散速度加快，利于浸出过程。但温度必须控制在红曲Monacolin K不被破坏的范围内。根据实验结果，提取温度选择在40℃～60℃。

浸提工艺：采用下面两种浸提工艺，单罐多次浸提，或三罐组逆流浸提工艺，从红曲米中提取功效性成分。

(3)产品的喷雾干燥

在所得到的含Monacolin K的乙醇浸提液中，加入环状糊精和水溶性谷物水解物，调节pH。然后进行喷雾干燥，制得水溶性功能红曲粉。具体条件为：

固形物中环状糊精和水溶性谷物水解物的比例(质量比)：0～50∶100～50。

固形物和Monacolin K的乙醇浸提液的质量体积比例20％～40％，即100mL乙醇浸提液配以20～40g固形物。调pH 7～9。

喷雾干燥器：离心式喷雾干燥器。

喷雾干燥的条件：

进风温度：100～140℃；出风温度：70～90℃；

风速：根据喷雾干燥设备的大小及水溶性红曲粉的水分含量而定。

(4)水溶性功能红曲产品特性

含水率：8％以下。

在水中的可溶解量：2％，澄清透明。

实施例2.以红曲菌液态发酵液为原料生产水溶性功能红曲粉

(1)液态发酵法生产功能性红曲粉

菌种：紫色红曲菌9901或紫色红曲菌9908。

液态发酵培养基：大米、玉米或小米，8％～15％，大豆酶水解液，2％～5％。

液态发酵条件：接种量：10％，接种后发酵温度：30℃，2天后变温发酵为26～28℃，通风量：0.5～1.0VVM；搅拌转速：150～300r/m；发酵时间：10d～15d。

(2)发酵液的过滤除菌及调配

板框过滤机过滤得到澄清的发酵液。发酵液pH调节到7～9。加入环状糊精和水溶性谷物水解物。固形物中环状糊精和水溶性谷物水解物的比例(质量比)：0～50∶100～50；固形物和发酵液的比例：20％～40％。

(3)产品的喷雾干燥

喷雾干燥条件同实施例1中的(3)产品的喷雾干燥。产品特性同实施例1。

Claims

1、一种水溶性功能红曲粉的生产方法，其特征是采用了高产Monacolin K的紫色红曲菌株，以谷物为原料经固态发酵，浸提技术，加入环状糊精及水溶性谷物水解物包埋和喷雾干燥方法，制成含Monacolin K水溶性功能红曲粉；

(1)菌种：产Monacolin K的紫色红曲菌(Monascus purpureus)；

(2)培养基：

斜面培养基：土豆培养基；

或经液态发酵，液态发酵条件：液态发酵培养基以g/L计：谷物原料：80～150，大豆酶水解液：20～50，接种量：10％，接种后发酵温度：30℃，2天后变温发酵为26～28℃，通风量：0.5～1.0 VVM；搅拌转速：150～300r/m；发酵时间：10d～15d；发酵结束后，液态发酵液不经浸提工艺，采用板框过滤得发酵液，再经微胶囊包埋和喷雾干燥方法制成含Monacolin K水溶性功能红曲粉。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是发酵所用菌株为不产桔霉素高产Monacolin K紫色红曲菌种，经固态或液态发酵培养获得含Monacolin K的功能性红曲米或液态发酵液。

3、根据权利要求1所述方法，其特征是谷物原料选用大米、小米、玉米、小麦或大豆为生产原料。