CN104450788B - 一种高品质红曲红色素的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品生物技术领域，尤其涉及一种高品质红曲红色素的制备方法。本发明是采用红曲霉作菌种进行液体深层发酵的方法提取红曲红色素，发酵培养基采用补料分批培养技术和超声波处理技术进行发酵，发酵过滤后往滤渣加入食品级的植物水解蛋白或微生物水解蛋白作护色剂和75%乙醇浸取，以提高红曲红色素的提取率和光热稳定性。使用该方法制备的红曲红色素色价高，色泽鲜艳，着色能力强，光热稳定性好，安全性高，对人体不存在危害，解决了现有食品行业食品添加剂存在着色能力弱，易褪色的问题，龙其使该产品的安全性更高，是食品行业理想的食品添加剂，有利于该红曲红色素的进一步推广和应用。

Description

一种高品质红曲红色素的制备方法

技术领域

本发明涉及食品生物技术领域，尤其涉及一种高品质红曲红色素的制备方法。

背景技术

  目前，随着人民生活水平的提高，人民对生活质量也提出了更高的要求，特别是对食品安全的问题越来越关注，为了提高竞争力，人们在制作食品时经常使用食用色素增加食品的美感从而吸引消费者的购买欲。近年来，越来越多的化学合成色素被报道存在毒性和致癌、致突变的作用，引起了人们的恐慌。所以，安全、无副作用的天然色素越来越受欢迎，红曲红色素是用微生物生产而应用最广泛的天然色素之一，是一种安全性和稳定性较高，易着色，色泽鲜艳的天然色素，还具有降血脂降血压，消食活血，健脾燥胃，抑制胆固醇的合成，预防和治疗胆结石，抗肿瘤和杀菌抑菌的作用，是食品行业首选的天然色素。

  红曲红色素的生产一般是采用固态和液态发酵的方法，传统的固态发酵法，操作繁琐，劳动强度大，生产周期长而且产量较低，而液态发酵法具有周期短、产量高、杂质少的优点，但是液态发酵后处理浸提时护色一直是阻碍行业发展的因素之一，因此寻找低成本、护色效果好而又符合国家食品安全的护色剂，从而降低成本，生产出高品质红曲红色素是目前企业有待解决的难题。

为了解决上述存在的问题，各种防止红曲红色素褪色和护色素应运而生，这些方法都是将护色素与红曲红色素混合使用，从而提高红曲红色素的光热稳定性和防止褪色的效果，但是整体效果不明显。中国专利CN102702780A公开一种防止红曲红色素褪色的方法及应用，该方法是将红曲红色素溶解在0.1%色氨酸、组氨酸、酪氨酸或蛋氨酸溶液中，该方法可以有效地防止红曲红色素因光照引起的褪色，对人体有着较高的安全性。

 中国专利CN103589189A公开了一种回生淀粉在降低红曲红色素光褪色方面的应用，该方法是将回生淀粉加入红曲红色素水溶液中，使红曲红色素水溶液完全吸附于回生淀粉中，得到具有抗光辐射作用的红曲红色素产物。

中国专利CN101530190B公开了一种食品用红曲红色素护色剂，该护色剂是由儿茶素5-10%，维生素C10-25%，葡萄糖30-40%，余量为芦丁组成，可以作为食品添加剂，可以使涂布于食品表面的红曲红色素耐高温、抗氧化，在长时间的日光和灯光照射下不变色。

上述专利的防止红曲红色素褪色和提高红曲红色素光热稳定性的方法都是红曲红色素中添加护色剂，以提高红曲红色素的光热稳定性，达到防止红曲红色素褪色的效果，但是，这种添加的护色剂要不就是成本太高，不适宜工业化大生产，要不就是只能防止红曲红色素不褪色，但不能提高红曲红色素生产的提取收率，从而提高红曲红色素的产量，而且使用外加护色剂的方法在提高红曲红色素的光热稳定性时效果不明显，所以，这些方法无法适应市场的需要，从而限制了红曲红色素的使用。

发明内容

为了克服现有技术红曲红色素色价低，光热稳定性低及生产过程添加的护色素存在安全性的缺陷，本发明的目的是提供一种高品质红曲红色素的制备方法以解决上述问题。

本发明的高品质红曲红色素的制备方法，包括以下步骤：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养5-6天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在30-40℃，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后的发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH 为3-4，沉淀4h后过滤，得滤渣；

(4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的6-10倍，搅拌1-2 h，加入氢氧化钠调节pH为7.5-9.0，浸泡4-10 h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

本发明对摇瓶发酵生产红曲红色素的培养基进行补料分批培养技术和超声波处理技术，大大提高红曲红色素的色价和产量，培养基的初始成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄，在第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，因为在红曲红色素的液态深层发酵的过程中，高浓度的底物会对红曲红色素的生产具有明显的抑制作用，因而，采用补料分批方法可以解除底物抑制，提高红曲红色素的色价和产量。

同时，由于红曲霉是好气性菌，耗氧量随着生理状态的不同而异，其细胞的生长于色素的形成都需要有足够的氧气，为达到高的色素产量与低的动力消耗，供给适宜的溶解氧是极其重要的，而一般情况下红曲菌落呈团状，不利于对氧气和营养物质的吸收，也不利于代谢物质分泌，采用超声波处理可以使菌丝体分散，甚至是游离的单菌体，克服了溶解氧对菌体生产及色素生成的限制，从而有利于菌体的代谢和产物量的提高，同时超声波处理可以使发酵黏度降低，物质混合均匀，有利于氧气及营养物质的传递，更重要的是利于色素的分离和提取。

本发明的高品质红曲红色素的制备方法的步骤（4）所述的水解蛋白选自植物水解蛋白或微生物水解蛋白，植物水解蛋白优选为大豆水解蛋白，微生物水解蛋白优选为酵母水解蛋白，水解蛋白的添加量按10000u色价计算，添加量为0.1-1g，优选添加量为0.2-0.5g，加入水解蛋白提取得到的红曲红色素色价高，耐高温，光热稳定性强，而且本发明的植物水解蛋白和微生物水解蛋白都是符合国家质量安全标准的食品级的水解蛋白，对人体健康不会存在危害，是食品色素的首选的护色素。步骤（4）所述的氢氧化钠是食品级的、安全可靠的酸碱调节剂，保证红曲红色素的安全性。

总之，本发明的高品质红曲红色素的制备方法，与现有技术相比具有如下优势：

1）本发明的高品质红曲红色素的制备方法中摇瓶发酵的培养基采用补料分批培养技术，可以解除底物对红曲红色素产生的抑制，提高红曲红色素的产量；

2）本发明的高品质红曲红色素的制备方法中摇瓶发酵时采用超声波处理技术，可以降低发酵黏度，使物质混合均匀，有利于氧气及营养物质的传递和色素的分离和提取；

3）本发明的高品质红曲红色素的制备方法中添加食品级的植物水解蛋白和微生物水解蛋白，不仅可以大大地提高红曲红色素的色价、耐高温性和光热稳定性，更重要是提高了产品的安全性，有利于该红曲红色素的进一步推广和应用。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步描述本发明，本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行的变更、组合或替换，对于本领域的技术人员来说是显而易见的，且包含在本发明的范围之内。

实施例1、本发明的高品质红曲红色素的制备方法：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养5天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于具体成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在30℃，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH为3，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入按10000u色价计算，添加0.1g的大豆水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的6倍，搅拌2 h，加入氢氧化钠调节pH为7.5，浸泡10 h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

 实施例2、本发明的高品质的红曲红色素的制备方法：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养5天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于具体成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在35℃，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH为3，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入按10000u色价计算，添加0.5g的大豆水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的8倍，搅拌2 h，加入氢氧化钠调节pH为8.5，浸泡6h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

实施例3、本发明的高品质的红曲红色素的制备方法：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养6天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于具体成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在40℃，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH为4，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入按10000u色价计算，添加1g的微生物水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的10倍，搅拌1 h，加入氢氧化钠调节pH为9.0，浸泡4h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

 对比例4、一种红曲红色素的制备方法：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养5天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于具体成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在35℃，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH为3，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入按10000u色价计算，添加0.5g的动物蛋白胨及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的8倍，搅拌2 h，加入氢氧化钠调节pH为8.5，浸泡6h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

对比例5、一种红曲红色素的制备方法：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养6天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于具体成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在35℃，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH为4，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入按10000u色价计算，添加0.5g的植物水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的8倍，搅拌1 h，加入氢氧化钠调节pH为8.5，浸泡6h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

 对比例6、一种红曲红色素的制备方法：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养6天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于具体成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在35℃，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH为4，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入按10000u色价计算，添加0.5g的植物水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的8倍，搅拌1 h，加入氢氧化钠调节pH为8.5，浸泡6h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

 对比例7、一种红曲红色素的制备方法：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养6天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于具体成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中进行摇瓶培养8天，摇瓶温度控制在35℃，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH3，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣加入75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的8倍，搅拌2 h，加入氢氧化钠调节pH为 8.5，浸泡6h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

 实验例一、本发明实施例1-3与对比例4-7制备的红曲红色素的对比实验：

按照GB15961－2005的方法测定本发明的实施例1-3与对比例4-7制备的红曲红色素的色价，在40W紫外灯下距离15cm照射下，测定4h后本发明的实施例1-3与对比例4-7制备的红曲红色素的光稳定性，在相同吸光度的条件下，加热温度至120℃，加热4h，测定本发明的实施例1-3与对比例4-7制备的红曲红色素的4h后的热稳定性，具体实验数据如下：

表1、本发明的实施例1-3与对比例4-7制备的红曲红色素的色价、光热稳定性的数据如下：

由表1的实验数据可知：

1）由实施例1-3制备的红曲红色素的指标可知，护色素的最佳添加量是0.5g，大大地提高了红曲红色素的色价和光热稳定性，有利于该红曲红色素的推广和应用；

2）实施例1-3与对比例4相比，使用植物水解蛋白和微生物水解蛋白作为护色素的效果和光热稳定性远胜于动物蛋白胨的效果，而且植物水解蛋白和微生物水解蛋白是食品级水解蛋白，对人体不存在危害，是红曲红色素首选的护色素；

3）由实施例1-3与实施例5-6可知，培养基的补料分批培养技术和超声波处理技术可以提高红曲红色素的色价，提高红曲红色素的色泽和着色能力；

4）由实施例1-3与对比例7可知，本发明添加的植物水解蛋白和微生物水解蛋白可以大幅度的提高红曲红色素的色价和光热稳定性，从而显著的提高红曲红色素的色泽和着色能力，是一种具有广阔的市场前景的红曲红色素。

Claims (5)

1.一种高品质红曲红色素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）培养：将低产桔霉素的红曲霉菌种接种到灭菌后的斜面培养基中，在温度为30℃的摇床中培养5-6天；

（2）发酵：将步骤（1）得到的低产桔霉素的红曲霉种接种于成分为3%葡萄糖、0.3%酵母膏、0.2%NH₄NO₃、0.3%KH₂PO₄、0.2%MgSO₄、0.03%ZnSO₄、0.01%FeSO₄的发酵培养基中摇瓶培养8天，温度控制在30-40℃，在第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是发酵培养基溶液的0.05倍，在发酵过程中采用超声波处理，在20kHz，200W，200V的条件下每隔12h照射2min，发酵后得发酵液；

（3)过滤：加入乙酸调节发酵液pH为3-4，沉淀4h后过滤，得滤渣；

 (4) 浸取：向步骤（3）的滤渣中加入水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是滤渣质量的6-10倍，搅拌1-2 h，加入氢氧化钠调节pH为7.5-9.0，浸泡4-10 h后过滤，得浸取液；

（5）浓缩：将步骤（4）得到的浸取液减压回收乙醇并浓缩浸取液，得稠膏；

（6）干燥：将稠膏进行喷雾干燥法干燥，即得红曲红色素粉末。

2.如权利要求1所述的高品质红曲红色素的制备方法，其特征在于，所述的步骤（4）的水解蛋白是植物水解蛋白或微生物水解蛋白。

3.如权利要求2所述的高品质红曲红色素的制备方法，其特征在于，所述的水解蛋白是大豆水解蛋白或酵母水解蛋白。

4.如权利要求1-3任一所述的高品质的红曲红色素的制备方法，其特征在于，所述的水解蛋白的添加量按10000u色价计算，添加量为0.1-1g。

5.如权利要求4所述的高品质红曲红色素的制备方法，其特征在于，所述的水解蛋白的添加量按10000u色价计算，添加量为0.2-0.5g。