CN116349830A - 一种前处理籼米提高红曲米生产效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种前处理籼米提高红曲米生产效率的方法，涉及食品加工技术领域；本发明所述前处理籼米提高红曲米生产效率的方法包括：将籼米用酸液浸泡后沥干，放入烘箱干燥，冷却至室温后，平铺进行微波膨化处理，再加入盐酸水溶液定重后，进行发酵产红曲米，制备红曲米粉。本发明的方法通过干燥后微波前处理籼米，使米粒表面和内部形成较多孔洞，以使红曲霉菌丝更易进入米粒内部进行快速生长，从而加速红曲米的发酵和色价的提高，减少了桔霉素的生成，提高了生产效率，节省工业化生产成本，提高企业经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种前处理籼米提高红曲米生产效率的方法。
背景技术
红曲米是红曲霉菌将籼米等淀粉原料发酵而成的一种传统药食同源的生物制品；目前工业化生产的红曲产品用途广泛，主要有着色剂红曲色素、酿造用红曲及用于医药保健品的功能性降脂红曲，我国红曲产品年产量近万吨，相关产业产值达千亿元，但红曲米的发酵周期较长，一般至少需要14～16d，其色价才能达到峰值。在红曲米发酵过程中，红曲色素的产生是由内而外的，即接种到籼米上的红曲霉菌丝分泌降解酶类，逐步从籼米的表面向米粒内部生长，在后期逐步产生色素。而红曲米传统生产工艺中籼米经酸水浸泡、高温蒸煮灭菌后，易粘连结块，由于其本身淀粉的特性，其表皮会逐步变得坚硬，不利于红曲霉菌丝深入籼米颗粒内部进行生长，从而延长了发酵周期。
另外，红曲色素具有悠久的历史且一直以来被认为是安全性较高的食用色素，虽然动物实验表明，使用合格的红曲色素及其相关产品未发现急、慢性中毒现象也无致突变作用，但是红曲霉能合成桔霉素这一发现仍然给红曲的应用带来很大的冲击。如何减少红曲霉在发酵过程中产生桔霉素是目前亟待解决的问题。
研究表明，无论是液态发酵还是固态发酵，在一定的培养条件下，色素及桔霉素几乎是随着发酵时间的延长而同步增长的；因此，缩短发酵周期，对桔霉素的抑制也有积极作用。
因此，为了解决红曲米发酵周期长和降低发酵过程中桔霉素产生量等技术问题，使发酵时更加快速地生成红曲色素，提高红曲米的生产效率，并显著降低桔霉素产生量，本发明提供了一种前处理籼米提高红曲米生产效率的方法。
微波膨化技术是一种新型的生产技术，其膨化原理是使微波能量传导到物料深层，使深层水分迅速蒸发，形成较高的内部蒸汽压力，从而迫使物料膨化，由于气体的膨胀力会带动组分中高分子物质结构变性，从而使物料成为具有网状组织结构，成为多孔状物质；微波产品作为方便食品正在获得世界范围的认可，膨化淀粉类谷物即是这类的即食产品，但是迄今为止，没有将膨化技术用于红曲米发酵的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种前处理籼米提高红曲米生产效率的方法，能使发酵时更加快速地生成红曲色素，提高红曲米的生产效率并，显著降低桔霉素产生量，所述方法如下：
1.前处理籼米：称取30～40质量份籼米用盐酸水溶液浸泡10～12h后沥干，放入烘箱干燥7～9h,烘干温度为50～60℃；冷却至室温后，平铺调整籼米膨化厚度至5～8mm，进行微波膨化处理25～35s，再加入盐酸水溶液定重至43～50质量份；
2.发酵制备红曲米：将前处理后的籼米，在121℃下灭菌20min，灭菌完成后在无菌操作台中，趁热搅拌使米粒分离均匀，待米冷却至室温，接入2～4mL红曲霉孢子悬液；每24h加一次无菌水，第1～2d每日加1.8～4.0mL无菌水，第3d起每日加入4～6mL无菌水，定时进行翻曲和加无菌水，在32～35℃下静置培养9～11d；
3.制备红曲米粉：红曲米发酵完成后，将红曲米置于60～65℃恒温干燥箱中进行干燥，经粉碎机粉碎后过60～80目筛，制备得到红曲米粉。
其中，优选的盐酸水溶液的pH调整至3.5～4.0；
其中，优选的籼米和酸液的料液比为1:4～1:6；
其中，优选的微波频率为2300MHz～2600MHz；
其中，优选的红曲霉为紫红曲霉X7；
其中，所述沥干以不滴水为准；
有益效果
本发明首次将干燥膨化技术应用于红曲米发酵基质的籼米前处理，经过干燥膨化处理后的籼米硬而不粘、米粒更细碎分散，表面和内部有明显的孔洞结构，这样红曲霉菌丝体更容易在籼米发酵基质内部生长，从而红曲色素的生成更加快速，并且在此质构的米粒上红曲霉还可以显著降低桔霉素产量；与籼米未经任何处理相比，籼米经干燥后膨化前处理后发酵11d的红曲米色价提高了23.1％，色价/桔霉素比值提高了54.37％，其生产效率为561.56U·g-1/d；发酵时间至少可比对照组缩短2d；本发明提供的方法工艺简单易操作，籼米经干燥后膨化的前处理方法有利于加速红曲米的发酵和色价的提高，不利于桔霉素的产生，可显著缩短发酵周期，从而显著提高生产效率，可节省工业化生产成本，提高企业经济效益，工业应用潜力较大。
附图说明
图1是CK空白对照和实施例1组第9～13天的色价和生产效率图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，通过具体实施方式，对本发明作详细描述；其中，红曲米的发酵菌种和红曲霉的活化方法不限于此，用于红曲米发酵的一切菌种和红曲霉菌种活化的一切方法均适用于本发明。
本发明中，所述籼米为丝泉米，购买自中粮米业(巢湖)有限公司；所述发酵菌株为紫红曲霉(Monascuspurpureus)X7菌株；红曲霉固体培养基(g/L)：葡萄糖60、蛋白胨20、可溶性淀粉30、琼脂18；红曲霉液体培养基(g/L)：葡萄糖60份、蛋白胨20、可溶性淀粉30。
孢子悬液的制备和活化方法：配制红曲霉固体培养基灭菌倒平板，接种紫红曲霉X7，培养7d后，在平板中加入5mL生理盐水，用涂布棒进行涂布，用5mL移液枪吸取洗下的液体，经40μm细胞滤网过滤得到孢子悬液；用显微镜观察紫红曲霉X7孢子液的数量，制备出浓度为3.75×106个/ml的孢子悬液；将孢子悬液接种到灭过菌的100mL红曲霉液体培养基中，接种量为3％，在32℃下振荡培养36h，得到活化后的紫红曲霉X7孢子悬液。
红曲米色价的测定方法：称取粉碎混合均匀的红曲米粉0.2g，用70％的乙醇溶液溶解并将其转入100mL容量瓶中，定容至刻度线；置于60℃水浴中浸泡1h，取出冷却至室温，补充70％乙醇溶液至刻度，混匀，用滤纸过滤；以70％乙醇溶液做参照，在波长410nm和505nm下，分别测定其试样的吸光度A。红曲色素提取液的色价X(U/g)计算公式如下：
X＝A×100/m×b
式中：A——试样的吸光度；100——换算系数；m——称取试样的质量，单位为克(g)；b——稀释倍数。
桔霉素的测定方法：称取红曲米粉2g于50mL离心管中，加入8mL70％的甲醇溶液，搅拌混匀后，置于80W的超声波中振荡30min，然后8000r/min转速下离心5min后取出，收集上清液，再向装有沉淀物的离心管中加入8mL70％的甲醇溶液，再次搅拌、超声、离心，收集上清液。最后将收集的上清液于60℃的恒温干燥箱中烘干3d。
在烘干后的离心管中加入20ml甲醇溶液(pH为1.5)进行复溶，混匀后用甲醇溶液(pH为1.5)进行稀释，稀释倍数为400倍，之后用荧光分光光度计，在激发波长λex＝333nm，发射波长λem＝502nm，狭缝宽度分别为Ex＝10nm，Em＝10nm的条件下测定400倍稀释液的荧光度值，最后将荧光值带入桔霉素标准曲线方程式，计算出桔霉素含量，标准曲线方程式为：
y＝237.89x+3.7425(R2＝0.999)
通过测定红曲米成品色价来评价产色素的能力，测定桔霉素的含量来监测发酵过程中桔霉素的产生量，并用色价/桔霉含量的比值考察对比发酵高产色素和低产橘霉素能力的大小；GB1886.19—2015《食品添加剂红曲米》规定红曲米的控制标准为：色价≥1000U/g。
色价百分比(％)＝各实验组色价/空白对照组色价
色桔比＝色价/桔霉素含量
色桔百分比(％)＝各实验组色桔比/空白对照组色桔比
红曲米生产效率＝红曲米色价/发酵时间
实施例1：
1、前处理籼米：称取30g籼米，用pH 3.5的120mL盐酸水溶液浸泡10h后沥干，放入60℃烘箱干燥8h，冷却至室温后，将籼米平铺在培养皿内，平铺厚度为7mm，用2450Mhz微波炉膨化30s，加入pH3.5的盐酸水溶液定重至43.5g，得到前处理后的籼米；
2、红曲米发酵：将前处理后的籼米，在121℃下灭菌20min；灭菌完成后在无菌操作台中，趁热搅拌使米粒分离均匀；待米冷却至室温，接入2mL紫红曲霉X7孢子悬液；每24h加一次无菌水(第1至2d每日加2mL)，第3d起每日加入4mL无菌水，定时进行翻曲和加无菌水，在32℃下静置培养11d；
3、红曲米粉制备：红曲米发酵完成后，将红曲米置于60℃恒温干燥箱中进行干燥，经粉碎机粉碎后过60目筛，制备得到红曲米粉。
实施例2：
1、前处理籼米：称取35g籼米，用pH 3.8的175mL盐酸水溶液浸泡11h后沥干，放入50℃烘箱干燥7h，冷却至室温后，将籼米平铺在培养皿内，平铺厚度为6mm，用2500Mhz微波炉膨化25s，加入pH3.5的盐酸水溶液定重至46g，得到前处理后的籼米；
2、红曲米发酵：将前处理后的籼米，在121℃下灭菌20min；灭菌完成后在无菌操作台中，趁热搅拌使米粒分离均匀；待米冷却至室温，接入3mL紫红曲霉X7孢子悬液；每24h加一次无菌水(第1至2d每日加2.5mL)，第3d起每日加入4.5mL无菌水，定时进行翻曲和加无菌水，在33℃下静置培养11d；
3、红曲米粉制备：红曲米发酵完成后，将红曲米置于62℃恒温干燥箱中进行干燥，经粉碎机粉碎后过70目筛，制备得到红曲米粉。
实施例3：
1、前处理籼米：称取40g籼米，用pH 4.0的240mL盐酸水溶液浸泡12h后沥干，放入60℃烘箱干燥9h，冷却至室温后，将籼米平铺在培养皿内，平铺厚度为8mm，用2300Mhz微波炉膨化35s，加入pH3.5的盐酸水溶液定重至50g，得到前处理后的籼米；
2、红曲米发酵：将前处理后的籼米，在121℃下灭菌20min；灭菌完成后在无菌操作台中，趁热搅拌使米粒分离均匀；待米冷却至室温，接入4mL紫红曲霉X7孢子悬液；每24h加一次无菌水(第1至2d每日加4mL)，第3d起每日加入6mL无菌水，定时进行翻曲和加无菌水，在35℃下静置培养11d；
3、红曲米粉制备：红曲米发酵完成后，将红曲米置于65℃恒温干燥箱中进行干燥，经粉碎机粉碎后过60目筛，制备得到红曲米粉。
实施例4：
1、前处理籼米：称取32g籼米，用pH 3.6的160mL盐酸水溶液浸泡10h后沥干，放入55℃烘箱干燥8h，冷却至室温后，将籼米平铺在培养皿内，平铺厚度为5mm，用2300Mhz微波炉膨化28s，加入pH3.5的盐酸水溶液定重至45g，得到前处理后的籼米；
2、红曲米发酵：将前处理后的籼米，在121℃下灭菌20min；灭菌完成后在无菌操作台中，趁热搅拌使米粒分离均匀；待米冷却至室温，接入3.5mL紫红曲霉X7孢子悬液；每24h加一次无菌水(第1至2d每日加3.5mL)，第3d起每日加入5mL无菌水，定时进行翻曲和加无菌水，在35℃下静置培养11d；
3、红曲米粉制备：红曲米发酵完成后，将红曲米置于63℃恒温干燥箱中进行干燥，经粉碎机粉碎后过80目筛，制备得到红曲米粉。
实施例5：
1、前处理籼米：称取33g籼米，用pH 4.0的165mL盐酸水溶液浸泡11h后沥干，放入58℃烘箱干燥8.5h，冷却至室温后，将籼米平铺在培养皿内，平铺厚度为7mm，用2600Mhz微波炉膨化27s，加入pH3.5的盐酸水溶液定重至48g，得到前处理后的籼米；
2、红曲米发酵：将前处理后的籼米，在121℃下灭菌20min；灭菌完成后在无菌操作台中，趁热搅拌使米粒分离均匀；待米冷却至室温，接入2.8mL紫红曲霉X7孢子悬液；每24h加一次无菌水(第1至2d每日加1.8mL)，第3d起每日加入4.5mL无菌水，定时进行翻曲和加无菌水，在33℃下静置培养11d；
3、红曲米粉制备：红曲米发酵完成后，将红曲米置于65℃恒温干燥箱中进行干燥，经粉碎机粉碎后过70目筛，制备得到红曲米粉。
对照组1：籼米前处理方式是干燥不膨化，即称取30g籼米用pH3.5的120mL盐酸水溶液浸泡10h后沥干，放入60℃烘箱干燥8h，冷却至室温后加入pH3.5的盐酸水溶液定重至43.5g，其他步骤与实施例1相同的红曲米粉。
对照组2：籼米前处理方式是膨化不干燥，即称取30g籼米，将籼米平铺在培养皿内，平铺厚度为7mm，在2450Mhz微波炉膨化30s，冷却至室温后用pH3.5的盐酸水溶液定重至43.5g，其他步骤与实施例1相同的红曲米粉。
空白对照(CK)：籼米前处理方式是不干燥不膨化，即称取30g籼米后用pH3.5的120mL盐酸水溶液浸泡10h后沥干，定重至43.5g，其他步骤与实施例相同的红曲米粉。
表1各实验组色价和桔霉素指标对比
由表1可知，实施例组干燥后膨化前处理的效果均显著好于对照组和CK，实施例1组所制备的红曲米色价为6298.83U/g、色价/桔霉素比值达到74.81，显著高于其他对照组，相比空白对照组，色价提高了23.1％，色价/桔霉素比值提高了54.37％。
图1是CK空白对照组和实施例1组第9～13天的色价和生产效率图，生产效率是指红曲米色价与发酵时间的比率。由图1可知，相比CK空白对照组，实施例组发酵时间至少缩短2天，生产效率显著提高。与空白对照(籼米未经前处理)相比，籼米经干燥后膨化前处理后发酵的红曲米生产效率在第11d时达到峰值，当发酵12d时生产效率显著降低，而对照组在第11-13d的生产效率一直在缓慢增加，表明对照组的发酵周期在第13d时仍未完成，因此，实施例1组的发酵时间至少可比空白对照组至少缩短2d。并且，实施例1组第11d的生产效率为561.56U·g-1/d，比空白对照组第11d生产效率提高了20.79％。表明将籼米进行干燥后膨化的前处理方式有利于显著缩短发酵时间，并且提高生产效率。可见，干燥会改变大米表面和内部断面的微观结构，从而形成不同的质构，微波在物料中会产生快速的热量和传质，从而产生具有所需多孔结构的膨化产品，有利于快速制备高色价低桔霉素的红曲米。实施例1～5是可以提高红曲米色价和生产效率的一个范围，如果不在这个区间内，对红曲米色价和生产效率影响较大。
Claims (7)
1.一种前处理籼米提高红曲米生产效率的方法,其特征在于：称取30～40质量份籼米用盐酸水溶液浸泡10～12h后沥干，放入烘箱干燥7～9h，烘干温度为50～60℃，冷却至室温后，平铺调整籼米膨化厚度至5～8mm，进行微波膨化处理25～35s后，加入盐酸水溶液定重至43～50质量份，再接种红曲霉进行发酵，发酵完成后，制备红曲米粉。
2.根据权利要求1所述的提高红曲米生产效率的方法，其特征在于：所述盐酸水溶液的pH调整至3.5～4.0。
3.根据权利要求1或2所述的提高红曲米生产效率的方法，其特征在于：所述籼米和酸液的料液比为1:4～1:6。
4.根据权利要求1所述的提高红曲米生产效率的方法，其特征在于：所述微波频率为2300MHz～2600MHz。
5.根据权利要求1所述的提高红曲米生产效率的方法，其特征在于：所述发酵过程包括先将前处理后的籼米灭菌，趁热搅拌使米粒分离均匀，待米冷却至室温，接入2～4mL红曲霉孢子悬液；每24h加一次无菌水，第1～2d每日加1.8～4.0mL，第3d起每日加入4～6mL无菌水，定时进行翻曲和加无菌水，在32～35℃下静置培养。
6.根据权利要求1所述的提高红曲米生产效率的方法，其特征在于：所述制备红曲米粉的步骤是将红曲米在60～65℃干燥，粉碎后过60～80目筛，即得到所述红曲米粉。
7.根据权利要求1或5中所述的提高红曲米生产效率的方法，其特征在于：所述红曲霉为紫红曲霉X7。
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