CN106987527A - 一种红曲霉培养基以及使用该培养基的红曲霉制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红曲霉培养基以及使用该培养基的红曲霉制备工艺，该培养基由以下重量百分比的原料制成：粉料为7‑14份、营养液为0.4‑2.7份以及100份的蒸馏水；所述粉料由以下重量百分比的原料制成：米粉4‑12份和玉米浆干粉0.1‑7份；所述营养液由以下重量百分比的原料制成：蔗糖0.1‑1.5份、植物蛋白胨1‑3份、硝酸钠0.05‑0.35份、硫酸镁0.05‑0.4份、硫酸二氢钾0.05‑0.3份以及酸度调节剂；使用该培养基的红曲霉制备过程中培养基不会结块，而且培养基散热、透气性能好，并且传质转热快，有利于红曲霉的生长和红曲色素的代谢。

Description

一种红曲霉培养基以及使用该培养基的红曲霉制备工艺
技术领域
本发明涉及一种红曲霉培养基以及使用该培养基的红曲霉制备工艺，属于食品加工领域领域。
背景技术
红曲是我国传统、特色的出口产品，我国对红曲色素的应用也有了千年的历史。近年来的研究发现，除了作为食品着色剂外，红曲色素还具有消炎、抗氧化、抑菌、降胆固醇、抗突变和抗肿瘤等生物活性，也可用于制备太阳能电池与生物印染等，具有非常广阔的应用前景。
然而现在生产制曲的方式还是传统的方式，传统上的培养基都是利用大米作为基质进行发酵培养的，也有利用燕麦、青稞、山药为基质进行培养的，但是，单一颗粒状基质的营养成分并不能完全适合红曲霉种的生长和红曲色素的代谢，而粉状物料容易造成固体培养基在发酵过程中结块，不利于散热、透气和传质转热，导致发酵结束后还会存在部分生料存在，红曲色素的代谢速度慢，产品中含量低的缺点。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种有利于红曲霉快速生长和红曲色素代谢的红曲培养基，本发明还提供了采用该红曲培养基的红曲霉的制备工艺。
本发明的技术方案如下：
一种红曲霉培养基，由以下重量百分比的原料制成：粉料为7-14份、营养液为0.4-2.7份以及100份的蒸馏水；所述粉料由以下重量百分比的原料制成：米粉4-12份和玉米浆干粉0.1-7份；所述营养液由以下重量百分比的原料制成：蔗糖0.1-1.5份、植物蛋白胨1-3份、硝酸钠0.05-0.35份、硫酸镁0.05-0.4份、硫酸二氢钾0.05-0.3份以及酸度调节剂。
其中，所述米粉为糯米粉或者梗米粉或者两者的混合物。
其中，所述酸度调节剂为乳酸、冰醋酸、苹果酸以及柠檬酸中的一种或者多种。
本发明还包括一种红曲霉制备工艺
S1：培养基的准备：采用权利要求1-3任一项所述的原料配比，先将100份蒸馏水、0.1-1.5份蔗糖、1-3份植物蛋白胨、0.05-0.35份硝酸钠、0.05-0.4份硫酸镁以及0.05-0.3份硫酸二氢钾依次加入种子罐中，接着将混合均匀的4-12份米粉和0.1-7份玉米浆干粉加入到营养液中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.2-4.0；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌25-60分钟得到培养基；
S2：对种子罐进行降温，使所述种子罐内的温度保持25-35℃，接着将红曲霉加入种子罐中，保证种子罐密封并使其内部保持负压，从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
其中，步骤S2中的负压条件为：前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa。
其中，所述的种子罐包括上盖、壳体、用于将红曲霉和培养液搅匀混合的搅拌装置以及套设于壳体内的控温腔；上盖一侧与壳体上端一侧铰接；所述上盖上设置有压力表和进气管；所述进气管一端穿过上盖与壳体内部相连通，进气管内设置有多层空气过滤网，进气管另一端设置有只允许空气进入壳体内的单向阀；所述壳体下端通过出气管与一真空泵连接；所述控温腔用于对壳体内的培养基进行加热和冷却；所述上盖设置有与红曲储存罐连通的进料管；所述壳体下部连通有一出料管；所述壳体内设置有温度感应器，温度感应器与控制器电信号连接；所述控温腔内设置有加热棒，控温腔下端一侧通过进水管与一水箱连通，另一侧设置有出水管；进水管上设置有抽水泵，出水管上设置有电磁阀。
其中，所述搅拌装置包括位于上盖上方的搅拌电机；所述搅拌电机的转轴下端连接有转动轴，所述转动轴上固定连接有第一搅拌叶片和第二搅拌叶片；所述第一搅拌叶片和第二搅拌叶片分别位于壳体内的中部和底部。
其中，所述搅拌装置包括水平置于壳体上部的支撑板以及垂直穿过支撑板中心的空心轴；所述空心轴与支撑板转动连接，位于支撑板上方的空心轴上套设有从动齿轮，位于支撑板下方的空心轴上沿空心轴圆周均匀设置有多个刀片；所述支撑板上端面设置有驱动电机，驱动电机的转轴上部套设有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合；位于壳体内的进料管与空心轴上端开口连通，位于壳体内的连接管与空心轴上端开口连通，空心轴下端开口铰接有一开合板。
其中，所述壳体外壁套设有隔热层，其侧壁设置有观察窗。
其中，所述上盖下端面沿圆周设置有密封圈。
本发明结合科学合理的发酵工艺，制得的功能性红曲色调呈现一致的暗紫红色，发酵周期短，发酵8天红曲米的色价高达6000以上，后续工艺处理简单，降低了生产成本，适合工业化生产。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明一种红曲霉培养基，该复合培养基适合红曲霉的生长和红曲色素的代谢。
2、本发明一种红曲霉制备工艺，该发酵过程中培养基不会结块，而且培养基散热、透气性能好，并且传质转热快，有利于红曲霉的生长和红曲色素的代谢。
3、本发明一种红曲霉制备工艺，能实现一次性大料扩培红曲霉，不需要分成多个，并且通过控温腔、温度感应器和水箱配合，能实现种子罐内的培养基的杀菌同时有效的控制种子罐内的发酵温度。
4、本发明一种红曲霉培养基，成本低，制作简单。
5、本发明一种红曲霉制备工艺，种子罐内保持负压，且负压条件随着培养时间的增加而增加，有利于红曲霉的发酵培养。
附图说明
图1为本发明种子罐的主视图；
图2为本发明种子罐的搅拌装置的第一种实施方式的结构示意图；
图3为本发明种子罐的搅拌装置的第二种实施方式的结构示意图。
图中附图标记表示为：
1-种子罐、11-进料管、12-出料管、13-连接管、15-上盖、151-密封圈、16-壳体、161-隔热层、162-观察窗、17-温度感应器、18-压力表、2-红曲储存罐、5-搅拌装置、51-支撑板、53-空心轴、54-从动齿轮、55-刀片、56-驱动电机、57-主动齿轮、58-开合板、6-控温腔、61-加热棒、62-进水管、63-水箱、64-出水管、65-抽水泵、66-电磁阀、7-搅拌电机、71-第一搅拌叶片、72-第二搅拌叶片、73-转动轴、8-进气管、81-空气过滤网、82-单向阀、83-出气管、84-真空泵。
具体实施方式
以下是本发明的几个实施例，进一步说明本发明，但本发明不仅限于此。
实施例1
一种红曲霉制备工艺：
S1：培养基的准备：先将100份蒸馏水、0.8份蔗糖、1份植物蛋白胨、0.2份硝酸钠、0.15份硫酸镁以及0.1份硫酸二氢钾依次加入种子罐1中，接着将混合均匀的10份糯米粉和5份玉米浆干粉加入到营养液中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.5；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌30分钟得到培养基；
S2：对种子罐1进行降温，使所述种子罐1内的温度保持33℃，接着将红曲霉加入种子罐1中，保证种子罐1密封并使其内部保持负压，前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa；从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐1底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
实施例2
一种红曲霉制备工艺：
S1：培养基的准备：先将100份蒸馏水、1份蔗糖、1份植物蛋白胨、0.3份硝酸钠、0.15份硫酸镁以及0.2份硫酸二氢钾依次加入种子罐1中，接着将混合均匀的10份糯米粉和5份玉米浆干粉加入到营养液中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.5；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌30分钟得到培养基；
S2：对种子罐1进行降温，使所述种子罐1内的温度保持33℃，接着将红曲霉加入种子罐1中，保证种子罐1密封并使其内部保持负压，前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa；从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐1底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
实施例3
一种红曲霉制备工艺：
S1：培养基的准备：先将100份蒸馏水、1份蔗糖、2份植物蛋白胨、0.3份硝酸钠、0.2份硫酸镁以及0.15份硫酸二氢钾依次加入种子罐1中，接着将混合均匀的5份糯米粉、5份粳米粉和5份玉米浆干粉加入到营养液中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.5；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌30分钟得到培养基；
S2：对种子罐1进行降温，使所述种子罐1内的温度保持33℃，接着将红曲霉加入种子罐1中，保证种子罐1密封并使其内部保持负压，前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa；从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐1底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
实施例4
一种红曲霉制备工艺：
S1：培养基的准备：先将100份蒸馏水、1份蔗糖、2份植物蛋白胨、0.2份硝酸钠、0.2份硫酸镁以及0.2份硫酸二氢钾依次加入种子罐1中，接着将混合均匀的8份糯米粉和4份玉米浆干粉加入到营养液中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.5；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌30分钟得到培养基；
S2：对种子罐1进行降温，使所述种子罐1内的温度保持33℃，接着将红曲霉加入种子罐1中，保证种子罐1密封并使其内部保持负压，前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa；从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐1底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
实施例5
一种红曲霉制备工艺：
S1：培养基的准备：先将100份蒸馏水、1份蔗糖、1份植物蛋白胨、0.2份硝酸钠、0.3份硫酸镁以及0.15份硫酸二氢钾依次加入种子罐1中，接着将混合均匀的6份糯米粉和6份玉米浆干粉加入到营养液中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.5；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌30分钟得到培养基；
S2：对种子罐1进行降温，使所述种子罐1内的温度保持33℃，接着将红曲霉加入种子罐1中，保证种子罐1密封并使其内部保持负压，前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa；从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐1底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
对比实施例
一种红曲霉制备工艺：
S1：培养基的准备：先将100份蒸馏水、33份蔗糖、13.3份植物蛋白胨、0.1份硫酸锌、0.66份硫酸镁以及0.1份硫酸锰依次加入种子罐1中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.5；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌30分钟得到培养基；
S2：对种子罐1进行降温，使所述种子罐1内的温度保持33℃，接着将红曲霉加入种子罐1中，保证种子罐1密封并使其内部保持负压，前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa；从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐1底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
本发明对各实施例的发酵液进行红曲色素的提取，并对其色阶进行测定步骤如下：
取发酵液5mL，加入75%乙醇45mL，静置浸4h，浸提完毕后用滤纸过滤。吸取0.5mL滤液，加入9.5mL 75%乙醇稀释20倍，以75%乙醇作空白对照，在波长510nm处测定光密度（OD）值。将OD值乘以稀释倍数200，即为红色素色价，色价单位为U/mL，每组实施例重复3次测定。
实验数据如下：
如上表所示，本发明各实施例采用的培养基进行发酵后的发酵液的红曲色素色阶均比对比实施例的红曲色素色阶高，并且实施例3发酵培养基配方下红曲色素色阶达到237.4U/mL，比其他实施例培养基配方的红曲色素色阶高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种红曲霉培养基，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：粉料为7-14份、营养液为0.4-2.7份以及100份的蒸馏水；所述粉料由以下重量百分比的原料制成：米粉4-12份和玉米浆干粉0.1-7份；所述营养液由以下重量百分比的原料制成：蔗糖0.1-1.5份、植物蛋白胨1-3份、硝酸钠0.05-0.35份、硫酸镁0.05-0.4份、硫酸二氢钾0.05-0.3份以及酸度调节剂。
2.如权利要求1所述的一种红曲霉培养基，其特征在于：所述米粉为糯米粉或者梗米粉或者两者的混合物。
3.如权利要求2所述的一种红曲霉培养基，其特征在于：所述酸度调节剂为乳酸、冰醋酸、苹果酸以及柠檬酸中的一种或者多种。
4.一种红曲霉制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：培养基的准备：采用权利要求1-3任一项所述的原料配比，先将100份蒸馏水、0.1-1.5份蔗糖、1-3份植物蛋白胨、0.05-0.35份硝酸钠、0.05-0.4份硫酸镁以及0.05-0.3份硫酸二氢钾依次加入种子罐（1）中，然后将混合均匀的4-12份米粉和0.1-7份玉米浆干粉加入到营养液中，并用酸度调节剂调节pH得到营养液，使得溶液的pH为3.2-4.0；搅拌混合均匀；接着进行高温灭菌在121-125℃的条件下灭菌25-60分钟得到培养基；
S2：对种子罐（1）进行降温，使所述种子罐（1）内的温度保持25-35℃，接着将红曲霉加入种子罐（1）中，保证种子罐（1）密封并使其内部保持负压，从而让经过过滤的无菌空气因压力差进入种子罐（1）底部，培养过程中对培养液进行搅拌，发酵时间为36小时。
5.如权利要求4所述的一种红曲霉制备工艺，其特征在于：步骤S2中的负压条件为：前4小时压力保持在-0.05MPa，中间28小时压力保持在-0.1MPa，最后6小时压力保持在-0.15MPa。
6.如权利5所述的一种红曲霉制备工艺，其特征在于：所述种子罐（1）包括上盖（15）、壳体（16）、用于将红曲霉和培养液搅匀混合的搅拌装置（5）以及套设于壳体（16）内的控温腔（6）；上盖（15）一侧与壳体（16）上端一侧铰接；所述上盖（15）上设置有压力表（18）和进气管（8）；所述进气管（8）一端穿过上盖（15）与壳体（16）内部相连通，进气管（8）内设置有多层空气过滤网（81），进气管（8）另一端设置有只允许空气进入壳体（16）内的单向阀（82）；所述壳体（16）下端通过出气管（83）与一真空泵（84）连接；所述控温腔（6）用于对壳体（16）内的培养基进行加热和冷却；所述上盖（15）设置有与红曲储存罐（2）连通的进料管（11）；所述壳体（16）下部连通有一出料管（12）；所述壳体（16）内设置有温度感应器（17），温度感应器（17）与控制器电信号连接；所述控温腔（6）内设置有加热棒（61），控温腔（6）下端一侧通过一进水管（62）与一水箱（63）连通，另一侧设置有出水管（64）；进水管（62）上设置有抽水泵（65），出水管（64）上设置有电磁阀（66）。
7.如权利要求6所述的一种红曲霉制备工艺，其特征在于：所述搅拌装置（5）包括位于上盖（15）上方的搅拌电机（7）；所述搅拌电机（7）的转轴下端连接有转动轴（73），所述转动轴（73）上固定连接有第一搅拌叶片（71）和第二搅拌叶片（72）；所述第一搅拌叶片（71）和第二搅拌叶片（72）分别位于壳体（16）内的中部和底部。
8.如权利要求6所述的一种红曲霉制备工艺，其特征在于：所述搅拌装置（5）包括水平置于壳体（16）上部的支撑板（51）以及垂直穿过支撑板（51）中心的空心轴（53）；所述空心轴（53）与支撑板（51）转动连接，位于支撑板（51）上方的空心轴（53）上套设有从动齿轮（54），位于支撑板（51）下方的空心轴（53）上沿空心轴（53）圆周均匀设置有多个刀片（55）；所述支撑板（51）上端面设置有驱动电机（56），驱动电机（56）的转轴上部套设有主动齿轮（57），所述主动齿轮（57）与从动齿轮（54）啮合；位于壳体（16）内的一进料管（11）与空心轴（53）上端开口连通，位于壳体（16）内的一连接管（13）与空心轴（53）上端开口连通，空心轴（53）下端开口铰接有一开合板（58）。
9.如权利要求7或8所述的一种红曲霉制备工艺，其特征在于：所述壳体（16）外壁套设有隔热层（161），其侧壁设置有观察窗（162）。
10.如权利要求9所述的一种红曲霉制备工艺，其特征在于：所述上盖（15）下端面沿圆周设置有密封圈（151）。
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CN103740762A (zh) * 2013-10-12 2014-04-23 晨光生物科技集团股份有限公司 生产功能性红曲的复合培养基及其制备方法和发酵方法
CN204385193U (zh) * 2015-01-19 2015-06-10 北京中环瑞德环境工程技术有限公司 厌氧发酵罐

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