红曲霉产红曲色素工艺优化

2017-08-13郑春明梅璐

安徽农业科学 2017年17期

郑春明梅璐

摘要[目的]优化红曲米生产工艺，提高红曲米红曲色素含量。 [方法]以加水量（A）、灭菌温度（B）、灭菌时间（C）、浸泡时间（D）作为试验因素，设计4因素3水平正交试验，优化米饭制作方式。[结果]4种因素均对红曲菌产红曲色素产量具有极显著影响，最优组合为A1B2C2D2，即加水量30 mL、灭菌温度121 ℃、灭菌时间23 min、浸泡时间24 h，在此条件下红曲色阶达2 884 U/g。 [结论]该研究对红曲米生产企业具有实践指导意义。

关键词红曲霉；红曲色素；正交试验

中图分类号TS264.4文献标识码A文章编号0517-6611（2017）17-0062-02

Abstract[Objective] To optimize rice making process and improve the content of monascus pigment. [Method] Selecting water addition （A）， sterilization temperature （B）， sterilization time（C），soaking time （D） as experimental factors， L9 （34） orthogonal test was used to optimize rice making process. [Result] Four factors all had very significant effect on the yield of monascus pigments ， the optimal combination was A1B2C2D2， namely water addition of 30 mL， sterilization temperature of 121 ℃， sterilization time of 23 min， immersion time of 24 h. The levels of monascus reached 2 884 U/g in this condition.[Conclusion] The study has great practical significance for monascus rice production enterprises.

Key wordsMonascus；Monascus pigment；Orthogonal test

基金項目浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）项目（2014R461005）。

作者简介郑春明（1983—），男，浙江台州人，副教授，硕士，从事微生物、统计学、组织培养等研究。

收稿日期2017-04-19

红曲米既可作为食品添加剂使食品鲜艳悦目，又具有较好的降血压和降血脂作用，副作用极低。据目前生产红曲米的企业报道，红曲米产量远未饱和，仍处于供不应求的状态[1-4]。

红曲米生产工艺的优化，不仅可使红曲米的质量和产量大幅上升，从而给企业带来更大的利润，也会使红曲米的市场价格降低，给消费者带来福音。关于红曲霉产红曲色素的固态发酵试验[1，4-12]较多，但对于米饭制作工艺对红曲霉产红曲色素产量的影响研究鲜见报道。

在炊饭前，先将大米用清水浸泡适当时间，再用猛火煮饭，这样制作出来的饭松软可口，香气四溢，令人食欲大开。不同方式制作出来的米饭也会影响到红曲霉的生长和发育，进一步影响到红曲色素的产生。笔者就米饭制作方式对红曲霉产红曲色素的影响进行研究，旨在提高紅曲霉产红曲色素的含量，为红曲米生产企业提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1仪器。

电子天平，PTX-FA210；立式压力蒸汽灭菌器，YXO-LS-50G；手提式压力蒸汽灭菌锅，YXQ-SG41.280；全温振荡培养箱，QYC-2102C；洁净工作台，SW-CJ-2F；紫外分光光度计，UV-5100；高速冷冻离心机，HC-3018R；超声波细胞粉碎机；隔音箱，IN92-IZN；电热恒温水浴锅，HH-S11-2S；数显电热鼓风干燥箱，DHG-9070AS。

1.1.2菌种。

红曲霉菌种来自浙江大学，经多次筛选培育，编号zjedu03。

1.1.3培养基。

PDA液体培养基：新鲜土豆（去皮）200 g/L，葡萄糖20 g/L，自然pH。

PDA+0.4%牛肉膏：新鲜土豆（去皮）200 g/L，牛肉膏4 g/L，葡萄糖20 g/L，琼脂粉15 g/L，自然pH。

1.2方法

1.2.1菌种制备。

①菌种活化。

取冷藏的菌种→倒入5 mL无菌水洗下菌种→吸取刚洗下来的菌种液0.5 mL/皿→涂布接种至装有PDA培养基的平板中→28 ℃恒温培养箱培养3 d。

②菌种扩大培养。

用无菌水冲淋平板，制成菌落悬浊液接种至250 mL锥形瓶中→接种至装有PDA液体培养基的三角烧瓶中→28 ℃、200 r/min摇床培养3 d。

1.2.2米饭制作。

根据资料查阅，以加水量、灭菌温度、灭菌时间和浸泡时间作为试验因子，每个因子取3个水平并按照随机排序（表1），每瓶放20 g大米，按照正交试验设计表L9（34）进行试验（表2）。

1.2.3红曲米制作。

将培养后的目标菌种，按10%的接种量接种至上述米饭中，置于28 ℃培养箱培养，经过7～10 d培养，即得到红曲米。

1.2.4红曲色素的吸光度检测及色价计算。

通过分光光度法，在505 nm下测定红曲米的吸光度并计算其色阶[13]。

1.3数据分析

使用Microsoft Excel 2013 sp1软件对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

由表2可知，各试验因子的主次依次为A、C、B、D，即大米加水量对红曲霉产红曲色素的影响最大，其次是灭菌时间，再次是灭菌温度，浸泡时间影响最小。红曲霉产红曲色素最优方案为A1B2C2D2，即加水量30 mL、灭菌溫度121 ℃、灭菌时间23 min、浸泡时间24 h，即试验号2。在此条件下，平均红曲色素色阶达2 884 U/g。

方差分析结果表明，A、B、C、D 4个因素对红曲霉产红曲色素的影响极显著，PA=1.489 88×10-10

3结论与讨论

（1）该试验结果表明，A1B2C2D2为红曲霉产红曲色素的最佳组合，即加水量30 mL（即水米比为1.5∶1.0）、灭菌温度121 ℃、灭菌时间23 min、浸泡时间24 h，其红曲色素的产量达2 884 U/g（试验号2），较潘嫣丽等[11]红曲色素色阶最高370 U/g高7倍多。但上述方案是在表 1给定的因素和水平条件下得到的，若不限定试验水平，有可能得到更理想的试验方案。

加水量和浸泡时间均随着因素水平的加大而呈上升态势，因此，增加加水量和浸泡时间2种因素的水平，红曲霉产红曲色素的量可能再增加。因此，该试验中，A1和D2不一定是最佳水平。B、C因素取第二水平，已经接近最佳了，低于或高于该水平，红曲霉产红曲色素的量均下降，但可在试验水平范围内再做调整。因此，当所选的因素和水平不恰当时，该方案可能达不到试验目的。这时可对所选的因素和水平做一些调整，以找到更优方案。

（2）A、B、C、D 4种因素的F值远大于高度显著的临界F值（F0.01（2，9）=8.02），说明红曲霉产红曲色素对这4种试验因子非常敏感。另外，A、B、C、D 4种因素的P值远小于临界检测水平α=0.01，也说明A、B、C、D 4种因素的变化对红曲霉产红曲色素的影响显著。

另外，试验号2为试验号6（463 U/g）的7倍多，是试验号5的4倍多，说明4种试验因子水平的不同组合，对红曲霉产红曲色素的影响极显著。

在一定范围内，随着加水量和浸泡时间的增加，制作出来的米饭松软、香气四溢。大米加水量增加，有利于米粒充分吸胀，为即将启动物质转化的酶促反应提供了必要条件。浸泡时间长，有利于米粒内大分子物质转变为可溶性的小分子物质，这种米饭的可溶性物质增加，易被红曲霉吸收利用，有利于红曲霉生长和产红曲色素。另外，灭菌温度和灭菌时间均会对米饭的营养成分产生破坏作用，灭菌温度越高、灭菌时间越长，则米饭中的营养成分被破坏得越多，这不利于红曲霉的生长和产红曲色素。因此，适当控制灭菌时间和温度十分必要。研究表明，水分过少则米饭干硬、发黄，加水量大一些、浸泡时间长一些，制作出来的米饭松软，红曲霉在其上生长好，米饭的红色深，红曲霉色阶高。灭菌时间及温度不但影响米饭灭菌是否彻底，而且影响米饭质量，只有合适的灭菌时间和温度，红曲霉产红曲色素才能达到最大。该研究最佳组合：加水30 mL、灭菌温度121 ℃、滅菌时间23 min、浸泡24 h。

参考文献

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