CN112602880A - 一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法 - Google Patents

一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，属于生产红曲米色价技术领域。所述方法包括将红曲米和活化液混合，无菌恒温条件下培养；在无菌条件下沥干红曲米中的水份，加入冰浴处理后的无菌氯化钙溶液，冰浴处理，冰浴后在无菌条件下沥干无菌氯化钙溶液，并立即加入到温度22～48℃的活化液中，在22～48℃恒温条件下热处理60～120s，沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，发酵7～20d；烘干，得到成品红曲米。采用本发明得到的红曲米色价是原有红曲米的两倍多，本法活化的种曲可制备高品质红曲米，由于省却了纯种发酵所需耗费的菌种制备流程，因而可大大缩短生产时间，有极高的经济价值。

Description

一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法
技术领域
本发明属于生产红曲米色价技术领域，具体涉及一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法。
背景技术
红曲为曲霉科真菌红曲霉寄生在禾本科植物稻米仁上而成的红曲米，别名红米、赤曲。红曲米作为一种微生物发酵食品，不但可用于肉、鱼、豆类等各种食品的抗菌防腐、美色添香、改善营养的功能，也可作为酿酒、酿醋的原料，更是中药的药材，本草纲目中记载“红曲具有健脾胃、消食、活血行气之功效”。中国是世界上红曲生产与应用最早的国家，在我国至少已有一千年以上药食两用的历史，其中福建省建瓯、政和、松溪、古田等地自古盛土曲,其中世代相传的古法以建瓯土曲为著名,曲中主要菌种有黑曲霉、红曲霉和酵母等。
红曲米制法的古法是选择红土壤，挖一深坑，在坑四周和底部铺以篾席，将粳米倒入，再盖以篾席，压上重石。米粒发酵后变为红色，需经3～4年，才能使米粒内外都呈红色。这种传统的制法是自然培菌、开放式发酵，环境中的微生物在稻米基料上竞争性生长繁殖，优胜劣汰，最终优势菌种被富集保留下来，显而易见，应用古法制得的产品酶系较广。现代研究表明，红曲霉与乳酸菌、酵母菌或其他真菌混合培养与红曲霉单菌纯培养相比，有利于提高红曲色素产量，这提示其他微生物的某些酶和代谢物对红曲霉的培养具有促进作用。红曲米现代制法是以稻米为原料接入红曲霉菌种发酵制成，虽然可控性更强，但极大地限制了有益微生物对红曲米生理功效的作用。例如，红曲中的洛伐他汀是公认的降血脂活性成分，而相同剂量的红曲比洛伐他汀的降血脂效果更好，说明红曲中还存在其他具有调节血脂平衡作用的物质，这些未知的有益成份很可能不仅仅来源于红曲霉，而是多种微生物共同作用的结果，因此红曲米现代制法可能并不利于红曲生理功效的全面生成。
传统工艺生产红曲米的曲种是采用天然培养法,代代相传。制曲过程中需将曲种制成红曲醪,再接种到稻米上进行扩大培养制成红曲米，这存在着操作繁锁且费时、产品产量低、质量差等问题。有研究者将此方法进行了改进，先将曲种研成粉状，再用0.1％的化学纯醋酸拌匀，30℃下放置2-3h后用于接种生产红曲，这种方法也存在着发酵生产所需时间较长的问题。究其原因，红曲米是经过烘干制得的，干制后，微生物处于休眠状态，环境一旦适宜，微生物又会重新吸湿恢复活性。但是这种恢复活性需要较长的时间，这就造成生产周期较长、易染菌等问题，活化时加入醋酸也只能抑制不耐酸的杂菌生长，对于红曲霉和有益菌的活性恢复并没有太多的帮助。本发明尝试将红曲米曲种在营养液中用热处理的方法促进其中的菌种更快地复性，从而达到缩短发酵周期、稳定产品质量的目的。
发明内容
本发明为了解决传统红曲米生产的红曲米色价低，效果差等问题，提出了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，包括如下步骤：
将红曲米和活化液混合，并用乙酸调节pH为3～4，在28～35℃的无菌恒温条件下培养12～48h；
培养结束后，在无菌条件下沥干红曲米中的水份，加入低温处理后的0.03～0.5mol/L的无菌氯化钙溶液，并保持低温处理20～40min；
低温完成后，在无菌条件下沥干无菌氯化钙溶液，立即加入到温度22～48℃的活化液中，并在22～48℃恒温条件下热处理60～120s，沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，在28～35℃的条件下发酵7～20d；
发酵完全后，烘干，得到成品红曲米；
其中，所述活化液中含有0.25～1％酵母粉、0.25～1％乳糖和0.1～1.5％MgSO4，余量是无菌水。
其中，所述MgSO4或为KH2PO4或为FeSO4或为ZnSO4。
其中，所述乳糖或为葡萄糖或为果糖或为蔗糖。
其中，所述烘干的温度为55～72℃。
其中，所述红曲米和活化液混合按照质量体积比为4～5％。
其中，所述低温处理的温度为-15～0℃。
有益效果
经过研究发现，红曲米在发酵过程中，只有当在本发明提供的酵母粉、乳糖和无机盐的营养物质的条件下，经过冰浴处理后，立即升温到较高温度热处理，热处理处理60～150s后才能实现显著提升红曲米的色价，所有的步骤缺一不可，验证的实验发现，三种营养源缺一不可，酵母粉、乳糖和无机盐三者缺一不可，缺少了任意一项，即使再经行热处理，也无法提升红曲米的色价，同时，即使在酵母粉、乳糖和无机盐相同的培养条件下，恒温培养与先冰浴再热处理处理的红曲米的色价差距相差一倍。
现在普遍接受的微生物细胞膜结构模型是细胞膜液态镶嵌模型，认为膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。生理状态下细胞膜不是静态的，而是膜中的脂质和蛋白质都能自由运动。短暂的热处理可促使膜脂运动而产生一定的间隙，这样可以促使红曲米上微生物活化所需的营养物质更容易穿过细胞膜，从而促进红曲米的活化。只有当急剧变温处理和所需的营养物质配合完全后，才可以显著促进和活化微生物，本发明则是采用这种原理，通过研究红曲所需的营养成分，再采用特定的活化液培养后，再进行急剧变温热处理，从而达到促进红曲米生产红曲米色价。而经过试验，采用其他的营养成分再进行急剧变温热处理效果提升不明显。
实验表明，以红曲米曲种中分离出的红曲霉M9菌株进行的纯种发酵所制备的糯米红曲米色价为591.2U/g，以未热处理红曲米曲种发酵所制备的糯米红曲米色价为2032U/g，而用本发明活化的种曲制备的糯米红曲米色价高达4475.5U/g，远高于文献报道的糯米红曲米色价。现行国标GB1886.19—2015《食品添加剂红曲米》中对色价的要求是＞1000U/g，因此，本法活化的种曲可制备高品质红曲米，由于省却了纯种发酵所需耗费的菌种制备流程，因而可大大缩短生产时间。另外，直接用红曲米作曲种也解决了纯种发酵菌种易退化而带来的产品质量不稳定的问题。综上，本发明所述方法简便、省时，适合大规模生产高品质的天然发酵红曲米。
附图说明：
图1：热处理法活化红曲米发酵曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例子进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域的技术人员对本发明各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所规定的范围。
本实施例中，根据国标GB1886.19-2015的方法测量成品的色价，具体方法是将红曲米样品粉碎过60目筛，称取试样0.2g(精确到0.001g)，70％乙醇溶解，定容至100mL，60℃±0.5℃水浴1h，冷却至室温，用70％乙醇补足至100mL，混匀，过滤，收集滤液。吸取滤液2.0mL～5.0mL定容至50mL(使吸光度在0.3～0.6内)，摇匀。以70％乙醇做参比，在505nm波长下测定吸光度(A)。色价计算公式为：色价(U/g)＝(A×100×50)/(M×V)
实施例1
本实施例提供了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，具体方法如下：
称取30g的糯米，倒入250mL的烧杯中，加入100mL无菌水，用乙酸将活化液pH调节为3.5，充分浸泡10h，随后用单层纱布把糯米沥干后灭菌并用玻璃棒搅开蒸熟的糯米备用。
称取4.5g的市售红曲米放入已灭过菌的250mL烧杯中，加入100mL用乙酸调节pH为3.5的活化液，其中，所述活化液中含有0.5％酵母粉、0.5％乳糖和0.2％MgSO4，余量是无菌水，用8层纱布封口，在32℃恒温培养箱中培养12～48h。
在超净工作台中用灭菌的4层纱布沥干红曲米中的水份，每个烧杯加入50mL已灭菌的冰浴过的0.1mol/L氯化钙溶液，将其放入装满碎冰的盆中，用碎杯覆盖住杯体冰浴30min。
冰浴完成后在无菌的环境中用灭菌的4层纱布沥干水分，再在红曲米中分别加入提前在恒温水浴锅42℃预热过的已灭菌的50mL活化液，纱布封好从超净工作台中取出，放入42℃恒温水浴锅中热处理90s后取出，无菌操作沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，用六层纱布封口，在32℃恒温培养箱中培养15d。培养过程中每隔24h，向烧杯中加入2-3mL的无菌水，并用玻璃棒搅拌使米粒分开。发酵完全后，将其放入恒温干燥箱中，60℃烘干，得到成品。并测定红曲米的色价。
在实施例1的基础上，申请人做了对照，对照不进行热处理处理(42℃急剧变温热处理处理90s)，其他操作与实施例组一致。
由图1可知，实施例组在发酵第14d时色价达到4475.5±21.5U/g，比对照组提高了120.3％。
实施例2
本实施例提供了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，具体方法如下：
称取30g的糯米，倒入250mL的烧杯中，加入100mL无菌水，用乙酸将活化液pH调节为3.3，充分浸泡12h，随后用单层纱布把糯米沥干后灭菌并用玻璃棒搅开蒸熟的糯米备用。
称取4.5g的市售红曲米放入已灭过菌的250mL烧杯中，加入100mL用乙酸调节pH为3的活化液，其中，所述活化液中含有0.25％酵母粉、0.25％乳糖和0.1％MgSO4，余量是无菌水，用8层纱布封口，在32℃恒温培养箱中培养12～48h。
在超净工作台中用灭菌的4层纱布沥干红曲米中的水份，每个烧杯加入50mL已灭菌的冰浴过的0.05mol/L氯化钙溶液，将其放入装满碎冰的盆中，用碎杯覆盖住杯体冰浴30min。
冰浴完成后在无菌的环境中用灭菌的4层纱布沥干水分，再在红曲米中分别加入提前在恒温水浴锅32℃预热过的已灭菌的50mL活化液，纱布封好从超净工作台中取出，放入32℃恒温水浴锅中热处理120s后取出，无菌操作沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，用六层纱布封口，在32℃恒温培养箱中培养7d。培养过程中每隔24h，向烧杯中加入2-3mL的无菌水，并用玻璃棒搅拌使米粒分开。发酵完全后，将其放入恒温干燥箱中，60℃烘干，得到成品。并测定红曲米的色价。
本实施例组在发酵第7d时色价达到1635.0±9.2U/g。
实施例3
本实施例提供了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，具体方法如下：
称取30g的糯米，倒入250mL的烧杯中，加入100mL无菌水，用乙酸将活化液pH调节为3.7，充分浸泡8h，随后用单层纱布把糯米沥干后灭菌并用玻璃棒搅开蒸熟的糯米备用。
称取4.5g的市售红曲米放入已灭过菌的250mL烧杯中，加入100mL用乙酸调节pH为4的活化液，其中，所述活化液中含有1％酵母粉、1％乳糖和1.5％MgSO4，余量是无菌水，用8层纱布封口，在32℃恒温培养箱中培养12～48h。
在超净工作台中用灭菌的4层纱布沥干红曲米中的水份，每个烧杯加入50mL已灭菌的冰浴过的0.3mol/L氯化钙溶液，将其放入装满碎冰的盆中，用碎杯覆盖住杯体冰浴30min。
冰浴完成后在无菌的环境中用灭菌的4层纱布沥干水分，再在红曲米中分别加入提前在恒温水浴锅32℃预热过的已灭菌的50mL活化液，纱布封好从超净工作台中取出，放入32℃恒温水浴锅中热处理120s后取出，无菌操作沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，用六层纱布封口，在32℃恒温培养箱中培养7d。培养过程中每隔24h，向烧杯中加入2-3mL的无菌水，并用玻璃棒搅拌使米粒分开。发酵完全后，将其放入恒温干燥箱中，60℃烘干，得到成品。
扩展实施例
称取30g的糯米，加入50mLpH为3.5的灭菌乙酸溶液中，用6层纱布封口，在32℃下放置12h，随后用单层纱布把糯米沥干后灭菌备用。称取4.5g的市售红曲米放入已灭过菌的烧杯中，加入50mLpH为3.5的灭菌乙酸溶液，用6层纱布封口，在32℃下放置12h，随后，在超净工作台中用灭菌的4层纱布沥干其中的水分，加入已灭菌的冰浴过的0.1mol/l氯化钙溶液，冰浴30min，无菌操作沥干水分，分别加入已灭菌的含不同浓度酵母粉等营养物质的水溶液，放入42℃恒温水浴锅中热处理90s后取出，无菌操作沥干水份，随后加入灭菌的糯米中，用六层纱布封口，在32℃下培养7d，当中每隔24h，向烧杯中加入2-3mL的无菌水，并用玻璃棒搅拌使米粒分开。发酵完全后，将其放入恒温干燥箱中，60℃烘干，得到成品。
表1热处理活化液中酵母粉浓度对红曲米色价的影响
Figure BDA0002833013280000061
表2热处理活化液中单糖和双糖对红曲米色价的影响
Figure BDA0002833013280000062
表3热处理活化液中无机盐对红曲米色价的影响
Figure BDA0002833013280000063
表4热处理活化液中MgSO4浓度对红曲米色价的影响
Figure BDA0002833013280000064
表5CaCl2溶液pH对热处理红曲米色价的影响
Figure BDA0002833013280000065
表6在42℃的条件下，热处理时间对热处理处理的影响
Figure BDA0002833013280000066
表7热处理温度对红曲米色价的影响
Figure BDA0002833013280000067
通过上述的对比实验可以看出，表5中，CaCl2溶液pH对红曲米色价没有显著影响，表3中，KH2PO4、MgSO4、FeSO4、ZnSO4都可以促进红曲米发酵，均可以适用于本发明，在0.1～1.5的浓度范围内，MgSO4可以促进红曲米发酵，超出此范围则效果下降，如果不加MgSO4则完全不能促进红曲米的发酵。
表6为42℃条件下，不同热处理时间对红曲米色价的影响效果，由表中可以看出，当仅采用先冰浴，而不立刻升温的步骤，即对照组，则红曲米的色价为1007±8.0，当且仅当采用热处理处理60～150s的范围内，其红曲米的色价有显著的提升。同理，在22～48℃的范围内热处理有显著的提升效果，超出48℃，红曲会大量死亡，而低于22℃，则热处理的效果不明显。
综上所述，经过研究发现，只有当在特定的营养物质的条件下，先经过冰浴处理，再立马升温至热处理温度，热处理处理60～150s后才能实现显著提升红曲米的色价，所有的步骤缺一不可，验证的实验发现，三种营养源缺一不可，酵母粉、乳糖和无机盐三者缺一不可，缺少了任意一项，即使再经行热处理，也无法提升红曲米的色价，同时，即使在酵母粉、乳糖和无机盐相同的培养条件下，恒温培养与先冰浴再热处理处理的红曲米的色价差距相差一倍，由此可见，是在特定的营养物质的条件下热处理才能实现本发明。
实施例4
本实施例提供了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，具体方法如下：
用活化液按照质量体积比配置4％的红曲米混合液，并用乙酸调节pH为3.7，在32℃的无菌恒温条件下培养12～48h。
培养结束后，在无菌条件下沥干红曲米中的水份，加入0℃，0.3mol/L的无菌氯化钙溶液，在0℃的条件下冰浴30min。
冰浴完成后在无菌条件下沥干无菌氯化钙溶液，立即加入到32℃的所述活化液，在32℃恒温条件下热处理120s后取出，无菌操作沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，在32℃的条件下培养7～20d，其中培养过程中需要补充无菌水。
发酵完全后，在60℃条件下烘干，得到成品红曲米。
其中，所述活化液中含有1％酵母粉、1％乳糖和1.5％MgSO4，余量是无菌水。
其中，所述MgSO4可以替换为KH2PO4、FeSO4和ZnSO4；所述乳糖可以替换成葡萄糖、果糖和蔗糖。
实施例5
本实施例提供了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，具体方法如下：
用活化液按照质量体积比配置5％的红曲米混合液，并用乙酸调节pH为3.3，在35℃的无菌恒温条件下培养12～48h。
培养结束后，在无菌条件下沥干红曲米中的水份，加入-10℃，0.05mol/L的无菌氯化钙溶液，在-10℃的条件下冰浴20min。
冰浴完成后在无菌条件下沥干无菌氯化钙溶液，立即加入到48℃的所述活化液，在48℃恒温条件下热处理90s后取出，无菌操作沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，在35℃的条件下培养7～20d，其中培养过程中需要补充无菌水。
发酵完全后，在55℃条件下烘干，得到成品红曲米。
其中，所述活化液中含有0.25％酵母粉、0.25％乳糖和0.2％MgSO4，余量是无菌水。
其中，所述MgSO4可以替换为KH2PO4、FeSO4和ZnSO4；所述乳糖可以替换成葡萄糖、果糖和蔗糖。
实施例6
本实施例提供了一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，具体方法如下：
用活化液按照质量体积比配置4.5％的红曲米混合液，并用乙酸调节pH为3.5，在28℃的无菌恒温条件下培养12～48h。
培养结束后，在无菌条件下沥干红曲米中的水份，加入-15℃，0.1mol/L的无菌氯化钙溶液，在-15℃的条件下冰浴40min。
冰浴完成后在无菌条件下沥干无菌氯化钙溶液，立即加入到22℃的所述活化液，在22℃恒温条件下热处理60s后取出，无菌操作沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，在28℃的条件下培养7～20d，其中培养过程中需要补充无菌水。
发酵完全后，在72℃条件下烘干，得到成品红曲米。
其中，所述活化液中含有0.5％酵母粉、0.5％乳糖和0.8％MgSO4，余量是无菌水。
其中，所述MgSO4可以替换为KH2PO4、FeSO4和ZnSO4；所述乳糖可以替换成葡萄糖、果糖和蔗糖。

Claims (5)

1.一种提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，其特征在于：包括如下步骤：
将红曲米和活化液混合，在28～35℃的无菌恒温条件下培养12～48h；
培养结束后，在无菌条件下沥干红曲米中的水份，加入低温处理后的0.03～0.5mol/L的无菌氯化钙溶液，并保持低温处理20～40min，其中，所述低温处理的温度为-15～0℃；
低温处理后，在无菌条件下沥干无菌氯化钙溶液，立即加入到温度22～48℃的活化液中，并在22～48℃恒温条件下热处理60～120s，沥干水份，随后加入到灭菌蒸熟的糯米中，在28～35℃的条件下发酵7～20d；
发酵完全后，烘干，得到成品红曲米；
其中，所述活化液中含有0.25～1％酵母粉、0.25～1％乳糖和0.1～1.5％MgSO4，余量是无菌水。
2.根据权利要求1所述的提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，其特征在于：所述MgSO4或为KH2PO4或为FeSO4或为ZnSO4。
3.根据权利要求1所述的提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，其特征在于：所述乳糖或为葡萄糖或为果糖或为蔗糖。
4.根据权利要求1所述的提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，其特征在于：所述红曲米和活化液混合液用乙酸调节pH在3.3～3.7之间。
5.根据权利要求1所述的提高曲种发酵生产红曲米色价的方法，其特征在于：所述红曲米和活化液混合按照质量体积比为4～5％。
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