CN109880854A - 一种红曲红色素及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红曲红色素及其制备方法,属于生物技术领域。它包括一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:在白酒糟中加入大豆糖蜜,得初始物料;在初始物料上接种乳酸菌种;在经过乳酸菌发酵的物料上接种红曲霉种子培养液;对红曲进行提取得红曲红色素。一种红曲红色素,利用本发明红曲红色素的制备方法得到。本发明通过在白酒糟中加入大豆糖蜜,并辅以乳酸处理,不仅简化了对白酒糟的处理过程,而且能够提高白酒糟和大豆糖蜜两种废弃物的综合利用率,在节约生产成本的同时,实现了红曲色素的高产。本发明得到的红曲红色素,红曲红色素产量提高了20%以上,色价至少提高15%以上。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及一种红曲红色素及其制备方法。
背景技术
近年来,由于合成色素的安全性受到挑战,天然色素日益受到重视。在我国,应用最为广泛的天然色素为红曲红色素,红曲红色素是用红曲霉菌(Monascus anka)经深层发酵的分泌产物,是一种安全性和稳定性较高、易着色、色泽鲜艳的天然色素;此外,红曲红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、抗肿瘤以及杀菌抑菌等功效,是食品行业首选的天然色素。
白酒糟是以高粱、小麦、大米等为原料,通过蒸煮、糖化发酵、蒸馏提取酒精后剩余的固体残渣。白酒糟中的水分含量一般在60%~70%;粗蛋白含量一般在15%以下;粗纤维含量一般在20%以上。据统计,目前白酒行业每年耗粮2000万吨以上,约产生1700万吨的新鲜白酒糟。由于白酒糟湿度较大,易腐败变质,造成环境污染,成为制约白酒行业发展的难题。目前白酒糟主要研究用于栽培食用菌,生产粗酶制剂,制备甘油,发酵生产食醋等。白酒糟中含有大量的纤维,但可被红曲霉利用的糖及淀粉含量较少。
公开号为CN103320473B,公开日为2015年2月25日的中国发明专利公开了一种利用酒糟发酵生产红曲的方法,该方法包括:(1)酒糟糖化液基质的制备:将干燥酒糟粉碎至40~80目,按照酒糟与水1:(10~20)的重量比加水混合均匀,加热至85℃~95℃加入α-淀粉酶液化20min~30min,降温至55℃~65℃,再加入糖化酶,保温糖化4h~6h后得到酒糟糖化液;(2)配置固态发酵培养基:采用步骤(1)获得的酒糟糖化液配置固态发酵培养基,酒糟糖化液的加入量占固态发酵培养基总重量的15%~32%;(3)红曲菌发酵培养。该专利方法制得的红曲中含有多种生理活性物质,其中氨基酸含量达到20%,MonacolinK能达到4-30mg/g,还含有红曲色素,麦角甾醇,γ-氨基丁酸,不饱和脂肪酸;具有很好的保健作用。该专利主要是通过将酒糟糖化的方式来制备酒糟红曲,该发明将酒糟经过干燥、粉碎、液化、糖化等处理,仅提高了培养基中的糖含量,也在很大程度上也提高了生产成本。
大豆糖蜜是以豆粕为原料,用乙醇提取大豆浓缩蛋白过程中产生的棕色粘稠的浆状物质。大豆糖蜜是大豆浓缩蛋白生产的废弃物,外观呈褐色,因其富含糖类物质,流动性类似蜂蜜,因此命名为大豆糖蜜。大豆糖蜜的浓度为65%~72%(重量百分比),含有30%~35%(重量百分比)的糖类、5%~8%(重量百分比)的蛋白质。由于大豆糖蜜性状粘稠、颜色较深,很难被处理,严重影响和制约了大豆浓缩蛋白生产企业的发展。
发明内容
1、要解决的问题
针对利用白酒糟生产红曲色素成本高、色素产量低的问题,本发明提供一种红曲红色素及其制备方法。采用本发明不仅能够简化对白酒糟的处理过程,而且能够提高白酒糟和大豆糖蜜两种废弃物的综合利用率,在降低环境污染的同时,大大降低了生产成本。
2、技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在白酒糟中加入大豆糖蜜,灭菌,得初始物料;
(2)在所述初始物料上接种乳酸菌种,发酵,得经过乳酸菌发酵的物料;
(3)对所述经过乳酸菌发酵的物料进行灭菌,接种红曲霉种子培养液,发酵,得红曲;
(4)对所述红曲进行提取,得红曲红色素。
作为优化方案,所述步骤(1)中,所述白酒糟与所述大豆糖蜜的重量比为200:(1~2)。
作为优化方案,所述步骤(2)的具体过程如下:
在所述初始物料上接种乳酸菌菌悬液,所述乳酸菌菌悬液的质量为所述初始物料质量的0.5%~1.0%,接种后在28℃~36℃条件下发酵12h~24h。
作为优化方案,所述步骤(2)中,所述乳酸菌为植物乳杆菌CICC20659。
作为优化方案,所述步骤(3)的具体过程如下:
在85℃~95℃条件下灭菌15min~30min,接种红曲霉种子培养液,所述红曲霉种子培养液的质量为所述经过乳酸菌发酵的物料质量的5%~10%,在30℃~36℃,湿度85%~90%发酵6d~10d,制得红曲。
作为优化方案,所述步骤(3)中,所述红曲霉为红曲霉CICC40706。
作为优化方案,所述步骤(4)的具体过程如下:
对所述红曲进行粉碎,加入纯度为70%~75%的乙醇,在超声功率为200W~400W、温度为40℃~50℃条件下提取30min~60min,再在5000r/min~6000r/min条件下离心10min~15min,将离心得到的沉淀在50℃~60℃、0.07MPa~0.08MPa真空度条件下,浓缩干燥12h~16h,得到红曲红色素;
作为优化方案,所述红曲与所述乙醇的质量比为1:(4~6)。
一种红曲红色素,利用上述红曲红色素的制备方法制备得到。
3、有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
(1)目前,也有利用大豆糖蜜发酵生产红曲红色素的方法,例如可以将大豆糖蜜经过稀释、除杂、补加玉米粉、酵母浸膏和硫酸镁、灭菌、冷却制备大豆糖蜜发酵培养基,接种红色红曲霉种子培养液后经发酵提取来生产红曲红色素。一方面,大豆糖蜜需要经过稀释、除杂、补加营养物质、灭菌等处理,才能作为培养基接种红色红曲霉,经发酵提取来生产红曲红色素,成本较高;另一方面,该方法是直接利用大豆糖蜜作为培养基供红曲霉进行发酵,在本发明中,大豆糖蜜并不直接作为红曲霉发酵的底物。
(2)白酒糟中含有大量的纤维和粗蛋白,但可被红曲霉利用的糖及淀粉含量较少,而直接加入糖和淀粉,并不能提高白酒糟的发酵利用率。大豆糖蜜作为乳酸菌的发酵培养基,一方面,乳酸菌发酵大豆糖蜜能够分泌蛋白酶,促进白酒糟中蛋白类物质的分解,释放出氨基酸等小分子物质供红曲霉利用;另一方面,乳酸菌发酵产生的酸性环境,能够促进红曲霉生长;此外,乳酸菌菌体衰老自溶后,释放大量可被红曲霉利用的碳水化合物、氨基酸、维生素、无机盐等营养物质,更加利于红曲霉的生长和红曲色素的产生。
本发明通过在白酒糟中加入大豆糖蜜,并辅以乳酸处理,不仅简化了对白酒糟的处理过程,而且能够提高白酒糟和大豆糖蜜两种废弃物的综合利用率,在节约生产成本的同时,实现了红曲色素的高产。利用本发明的方法,每kg新鲜白酒糟能够得到0.104kg以上、色价在6350u/g以上的红曲红色素。
(3)白酒糟中加入的大豆糖蜜过多,产酸过剩,得到的酸性环境并不利于红曲霉的生长;加入的大豆糖蜜量太少,又不足以产生足够的酸性环境、蛋白酶等来促进白酒糟的分解,本发明在200份的白酒糟中加入1份~2份大豆糖蜜,乳酸菌能够利用这些量的大豆糖蜜产生适量的乳酸和蛋白酶,对白酒糟进行分解,促进红曲霉生长,在利用废弃食材的同时,最大程度地产生红曲红色素。
(4)植物乳杆菌CICC20659在发酵过程中产生大量的乳酸和乙酸,由乳酸和乙酸形成的酸性环境更加适合红曲霉的生长,而且乙酸能够提高红曲色素合成相关酶的活性,进一步促进红曲色素的合成,提高最终产物红曲红色素的色价。
(5)经过本发明方法得到的红曲,通过超声波处理,能够有效促进红曲霉菌丝的破碎以及红曲红色素的释放,提取率得到显著提高。
(6)单一利用白酒糟发酵生产红曲红色素,每kg白酒糟制备红曲红色素的量低于0.086kg,红曲红色素的色价低于5500u/g;与单一利用白酒糟红曲霉发酵相比,本发明通过分段双菌发酵得到的红曲红色素的产量提高了20%以上,色价至少提高17%以上。
具体实施方式
下面对本发明进行详细描述。
在以高粱、小麦、大米等为原料固态发酵生产白酒的过程中,会产生大量的副产物白酒糟,主要由纤维素、半纤维素、蛋白质、灰分等组成,由于白酒糟湿度较大,易腐败变质,造成环境污染,通过将白酒糟制备成红曲红色素,将其转变附加值高的产品,减少了企业废弃物的排放,提高了企业的经济效益。
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在新鲜的白酒糟中加入大豆糖蜜,在105℃~121℃条件下灭菌20min~30min,冷却至30℃~40℃,得初始物料,新鲜的白酒糟与大豆糖蜜的重量比为200:(1~2);
(2)在初始物料上接种乳酸菌种,发酵,得经过乳酸菌发酵的物料;
在初始物料上接种乳酸菌菌悬液,乳酸菌菌悬液的质量为初始物料质量的0.5%~1.0%,接种后在28℃~36℃条件下发酵12h~24h,乳酸菌为植物乳杆菌CICC20659;
(3)对经过乳酸菌发酵的物料在85℃~95℃条件下灭菌15min~30min,接种红曲霉种子培养液,红曲霉种子培养液的质量为经过乳酸菌发酵的物料质量的5%~10%,在30℃~36℃,湿度85%~90%发酵6d~10d,制得红曲,红曲霉为红曲霉CICC40706。
(4)对红曲进行粉碎,加入纯度为70%~75%的乙醇,在超声功率为200W~400W、温度为40℃~50℃条件下提取30min~60min,再在5000r/min~6000r/min条件下离心10min~15min,将离心得到的沉淀在50℃~60℃、0.08MPa~0.07MPa真空度条件下浓缩干燥12h~16h,得到红曲红色素;红曲与乙醇的质量比为1:(4~6)。
目前,也有利用大豆糖蜜发酵生产红曲红色素的方法,例如可以将大豆糖蜜经过稀释、除杂、补加玉米粉、酵母浸膏和硫酸镁、灭菌、冷却制备大豆糖蜜发酵培养基,接种红色红曲霉种子培养液后经发酵提取来生产红曲红色素。一方面,这种方法需要经过稀释、除杂、补加营养物质、灭菌等后处理,才能作为培养基接种红色红曲霉经发酵提取来生产红曲红色素,成本较高;另一方面,该方法与本发明是不同的,本发明主要是利用大豆糖蜜作为糖原来发酵产乳酸获得更适合红曲霉发酵的酸性环境以及原料环境,大豆糖蜜并不直接作为红曲霉发酵的底物。
乳酸菌菌悬液的制备:将植物乳杆菌斜面菌种1环~2环,接种于液体培养基(大豆糖蜜3%,麸皮浸提液2%)中,28℃~32℃条件下静置培养16h~18h。
红曲霉种子培养液的制备:将红曲霉斜面菌种1环~2环,接种于种子液体培养基(白酒糟粉3%,大豆糖蜜1%,MgSO4 0.10%,K2HPO4 0.15%,NaNO3 0.10%,pH5.5)中,28℃~36℃、180r/min~260r/min摇瓶培养4d~6d。
本发明的实施例中采用的白酒糟是以大米为原料得到新鲜的白酒糟,未经干燥处理。水分含量为64.3%;粗蛋白含量为10.2%;粗纤维含量为21.8%。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在新鲜的白酒糟中加入大豆糖蜜,在105℃条件下灭菌30min,冷却至30℃,得初始物料,新鲜的白酒糟与大豆糖蜜的重量比为200:1;
(2)在初始物料上接种乳酸菌种,发酵,得经过乳酸菌发酵的物料;
在初始物料上接种乳酸菌菌悬液,乳酸菌菌悬液的质量为初始物料质量的0.5%,接种后在28℃左右条件下发酵24h,乳酸菌为植物乳杆菌CICC20659;
(3)对经过乳酸菌发酵的物料在85℃条件下灭菌30min,接种红曲霉种子培养液,红曲霉种子培养液的质量为经过乳酸菌发酵的物料质量的5%,在30℃,湿度85%发酵10d,制得红曲,红曲霉为红曲霉CICC40706。
(4)对红曲进行粉碎,加入纯度为70%的乙醇,在超声功率为200W、温度为40℃条件下提取60min,再在5000r/min条件下离心15min,将离心得到的沉淀在50℃、0.07MPa真空度条件下浓缩干燥12h,得到红曲红色素;红曲与乙醇的质量比为1:4。
乳酸菌菌悬液的制备:将植物乳杆菌斜面菌种1环,接种于液体培养基(大豆糖蜜3%,麸皮浸提液2%)中,28℃条件下静置培养18h。
红曲霉种子培养液的制备:将红曲霉斜面菌种1环,接种于种子液体培养基(白酒糟粉3%,大豆糖蜜1%,MgSO4 0.10%,K2HPO4 0.15%,NaNO3 0.10%,pH5.5)中,28℃、260r/min摇瓶培养6d。
对比例1
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在新鲜的白酒糟中加入大豆糖蜜,在105℃条件下灭菌30min,冷却至30℃,得初始物料,新鲜的白酒糟与大豆糖蜜的重量比为200:1;
(2)在初始物料上接种红曲霉种子培养液,红曲霉种子培养液的质量为经过乳酸菌发酵的物料质量的5%,在30℃,湿度85%发酵10d,制得红曲,红曲霉为红曲霉CICC40706。
(3)对红曲进行粉碎,加入纯度为70%的乙醇,在超声功率为200W、温度为40℃条件下提取60min,再在5000r/min条件下离心15min,将离心得到的沉淀在50℃、0.07MPa真空度条件下浓缩干燥12h,得到红曲红色素;红曲与乙醇的质量比为1:4。
实施例1中,每kg新鲜的白酒糟采用本实施例方法能够制备得到0.110kg,色价为6430u/g的红曲红色素。
对比例1的制备条件基本与实施例1相同,但是对比例1中的物料未经过乳酸菌处理,对比例1中,每kg新鲜白酒糟制备得到0.085kg,色价为5450u/g的红曲红色素。
实施例1与对比例1相比,无论是红曲红色素产量还是红曲红色素的色价,都具有很大提高:红曲红色素的产量提高了29.4%,色价提高了18.0%。
实施例2
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在新鲜的白酒糟中加入大豆糖蜜,在121℃条件下灭菌20min,冷却至35℃,得初始物料,新鲜的白酒糟与大豆糖蜜的重量比为200:1.6;
(2)在初始物料上接种乳酸菌种,发酵,得经过乳酸菌发酵的物料;
在初始物料上接种乳酸菌菌悬液,乳酸菌菌悬液的质量为初始物料质量的1.0%,接种后在36℃左右条件下发酵12h,乳酸菌为植物乳杆菌CICC20659;
(3)对经过乳酸菌发酵的物料在95℃条件下灭菌15min,接种红曲霉种子培养液,红曲霉种子培养液的质量为经过乳酸菌发酵的物料质量的10%,在36℃、湿度90%发酵6d,制得红曲,红曲霉为红曲霉CICC40706。
(4)对红曲进行粉碎,加入纯度为75%的乙醇,在超声功率为400W、温度为50℃条件下提取30min,再在6000r/min条件下离心10min,将离心得到的沉淀在60℃、0.08MPa真空度条件下浓缩干燥16h,得到红曲红色素;红曲与乙醇的质量比为1:6。
乳酸菌菌悬液的制备:将植物乳杆菌斜面菌种2环,接种于液体培养基(大豆糖蜜3%,麸皮浸提液2%)中,32℃条件下静置培养118h。
红曲霉种子培养液的制备:将红曲霉斜面菌种2环,接种于种子液体培养基(白酒糟粉3%,大豆糖蜜1%,MgSO4 0.10%,K2HPO4 0.15%,NaNO3 0.10%,pH5.5)中,36℃、180r/min摇瓶培养4d。
对比例2
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在新鲜的白酒糟中加入大豆糖蜜,在121℃条件下灭菌20min,冷却至35℃,得初始物料,新鲜的白酒糟与大豆糖蜜的重量比为200:1.6;
(3)在初始物料上接种红曲霉种子培养液,红曲霉种子培养液的质量为经过乳酸菌发酵的物料质量的10%,在36℃、湿度90%发酵6d,制得红曲,红曲霉为红曲霉CICC40706。
(4)对红曲进行粉碎,加入纯度为75%的乙醇,在超声功率为400W、温度为50℃条件下提取30min,再在6000r/min条件下离心10min,将离心得到的沉淀在60℃、0.08MPa真空度条件下浓缩干燥16h,得到红曲红色素;红曲与乙醇的质量比为1:6。
实施例2中,每kg新鲜的白酒糟能够制备得到0.105kg,色价为6450u/g的红曲红色素。
对比例2的制备条件基本与实施例2相同,但是对比例2中的物料未经过乳酸菌处理,对比例2中,每kg新鲜白酒糟制备得到0.086kg,色价为5480u/g的红曲红色素。
实施例2与对比例2相比,无论是红曲红色素产量还是红曲红色素的色价,都具有很大提高:红曲红色素的产量提高了22.09%,色价提高了17.7%。
实施例3
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在新鲜的白酒糟中加入大豆糖蜜,在110℃条件下灭菌25min,冷却至40℃,得初始物料,新鲜的白酒糟与大豆糖蜜的重量比为100:1;
(2)在初始物料上接种乳酸菌种,发酵,得经过乳酸菌发酵的物料;
在初始物料上接种乳酸菌菌悬液,乳酸菌菌悬液的质量为初始物料质量的0.8%,接种后在33℃左右条件下发酵20h,乳酸菌为植物乳杆菌CICC20659;
(3)对经过乳酸菌发酵的物料在90℃条件下灭菌20min,接种红曲霉种子培养液,红曲霉种子培养液的质量为经过乳酸菌发酵的物料质量的7%,在33℃、湿度88%发酵8d,制得红曲,红曲霉为红曲霉CICC40706。
(4)对红曲进行粉碎,加入纯度为72%的乙醇,在超声功率为300W、温度为45℃条件下提取40min,再在5500r/min条件下离心12min,将离心得到的沉淀在55℃、0.08MPa真空度条件下浓缩干燥14h,得到红曲红色素;红曲与乙醇的质量比为1:5。
乳酸菌菌悬液的制备:将植物乳杆菌斜面菌种1环,接种于液体培养基(大豆糖蜜3%,麸皮浸提液2%)中,30℃条件下静置培养17h。
红曲霉种子培养液的制备:将红曲霉斜面菌种2环,接种于种子液体培养基(白酒糟粉3%,大豆糖蜜1%,MgSO4 0.10%,K2HPO4 0.15%,NaNO3 0.10%,pH5.5)中,32℃、2000r/min摇瓶培养5d。
对比例3
一种红曲红色素的制备方法,制备步骤包括:
(1)在新鲜的白酒糟中加入大豆糖蜜,在110℃条件下灭菌25min,冷却至40℃,得初始物料,新鲜的白酒糟与大豆糖蜜的重量比为100:1;
(2)在初始物料上接种红曲霉种子培养液,红曲霉种子培养液的质量为经过乳酸菌发酵的物料质量的7%,在33℃、湿度88%发酵8d,制得红曲,红曲霉为红曲霉CICC40706。
(3)对红曲进行粉碎,加入纯度为72%的乙醇,在超声功率为300W、温度为45℃条件下提取40min,再在5500r/min条件下离心12min,将离心得到的沉淀在55℃、0.08MPa真空度条件下浓缩干燥14h,得到红曲红色素;红曲与乙醇的质量比为1:5。
实施例3中,每kg新鲜的白酒糟能够制备得到0.104kg,色价为6350u/g的红曲红色素。
对比例3的制备条件基本与实施例3相同,但是对比例3中的物料未经过乳酸菌处理,对比例3中,每kg新鲜白酒糟制备得到0.084kg,色价为5280u/g的红曲红色素。
实施例3与对比例3相比,无论是红曲红色素产量还是红曲红色素的色价:红曲红色素的产量提高了23.8%,色价提高了20.2%。
Claims (9)
1.一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,制备步骤包括:
(1)在白酒糟中加入大豆糖蜜,灭菌,得初始物料;
(2)在所述初始物料上接种乳酸菌种,发酵,得经过乳酸菌发酵的物料;
(3)对所述经过乳酸菌发酵的物料进行灭菌,接种红曲霉种子培养液,发酵,得红曲;
(4)对所述红曲进行提取,得红曲红色素。
2.根据权利要求1所述的一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述白酒糟与所述大豆糖蜜的重量比为200:(1~2)。
3.根据权利要求1所述的一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)的具体过程如下:
在所述初始物料上接种乳酸菌菌悬液,所述乳酸菌菌悬液的质量为所述初始物料质量的0.5%~1.0%,接种后在28℃~36℃条件下发酵12h~24h。
4.根据权利要求3所述的一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述乳酸菌为植物乳杆菌CICC20659。
5.根据权利要求1所述的一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)的具体过程如下:
在85℃~95℃条件下灭菌15min~30min,接种红曲霉种子培养液,所述红曲霉种子培养液的质量为所述经过乳酸菌发酵的物料质量的5%~10%,在30℃~36℃,湿度85%~90%发酵6d~10d,制得红曲。
6.根据权利要求5所述的一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述红曲霉为红曲霉CICC40706。
7.根据权利要求1所述的一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)的具体过程如下:
对所述红曲进行粉碎,加入纯度为70%~75%的乙醇,在超声功率为200W~400W、温度为40℃~50℃条件下提取30min~60min,再在5000r/min~6000r/min条件下离心10min~15min,将离心得到的沉淀在50℃~60℃、0.07MPa~0.08MPa真空度条件下,浓缩干燥12h~16h,得到红曲红色素。
8.根据权利要求7所述的一种红曲红色素的制备方法,其特征在于,所述红曲与所述乙醇的质量比为1:(4~6)。
9.一种红曲红色素,采用权利要求1-8任意一项所述的红曲红色素的制备方法得到。
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