紅曲霉產紅曲色素工藝優化

鄭春明 梅璐

摘要[目的]優化紅曲米生產工藝，提高紅曲米紅曲色素含量。 [方法]以加水量（A）、滅菌溫度（B）、滅菌時間（C）、浸泡時間（D）作為試驗因素，設計4因素3水平正交試驗，優化米飯制作方式。[結果]4種因素均對紅曲菌產紅曲色素產量具有極顯著影響，最優組合為A1B2C2D2，即加水量30 mL、滅菌溫度121 ℃、滅菌時間23 min、浸泡時間24 h，在此條件下紅曲色階達2 884 U/g。 [結論]該研究對紅曲米生產企業具有實踐指導意義。

關鍵詞紅曲霉；紅曲色素；正交試驗

中圖分類號TS264.4文獻標識碼A文章編號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

基金項目浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）項目（2014R461005）。

作者簡介鄭春明（1983—），男，浙江臺州人，副教授，碩士，從事微生物、統計學、組織培養等研究。

收稿日期2017-04-19

紅曲米既可作為食品添加劑使食品鮮艷悅目，又具有較好的降血壓和降血脂作用，副作用極低。據目前生產紅曲米的企業報道，紅曲米產量遠未飽和，仍處于供不應求的狀態[1-4]。

紅曲米生產工藝的優化，不僅可使紅曲米的質量和產量大幅上升，從而給企業帶來更大的利潤，也會使紅曲米的市場價格降低，給消費者帶來福音。關于紅曲霉產紅曲色素的固態發酵試驗[1，4-12]較多，但對于米飯制作工藝對紅曲霉產紅曲色素產量的影響研究鮮見報道。

在炊飯前，先將大米用清水浸泡適當時間，再用猛火煮飯，這樣制作出來的飯松軟可口，香氣四溢，令人食欲大開。不同方式制作出來的米飯也會影響到紅曲霉的生長和發育，進一步影響到紅曲色素的產生。筆者就米飯制作方式對紅曲霉產紅曲色素的影響進行研究，旨在提高紅曲霉產紅曲色素的含量，為紅曲米生產企業提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1儀器。

電子天平，PTX-FA210；立式壓力蒸汽滅菌器，YXO-LS-50G；手提式壓力蒸汽滅菌鍋，YXQ-SG41.280；全溫振蕩培養箱，QYC-2102C；潔凈工作臺，SW-CJ-2F；紫外分光光度計，UV-5100；高速冷凍離心機，HC-3018R；超聲波細胞粉碎機；隔音箱，IN92-IZN；電熱恒溫水浴鍋，HH-S11-2S；數顯電熱鼓風干燥箱，DHG-9070AS。

1.1.2菌種。

紅曲霉菌種來自浙江大學，經多次篩選培育，編號zjedu03。

1.1.3培養基。

PDA液體培養基：新鮮土豆（去皮）200 g/L，葡萄糖20 g/L，自然pH。

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

1.2方法

1.2.1菌種制備。

①菌種活化。

取冷藏的菌種→倒入5 mL無菌水洗下菌種→吸取剛洗下來的菌種液0.5 mL/皿→涂布接種至裝有PDA培養基的平板中→28 ℃恒溫培養箱培養3 d。

②菌種擴大培養。

用無菌水沖淋平板，制成菌落懸濁液接種至250 mL錐形瓶中→接種至裝有PDA液體培養基的三角燒瓶中→28 ℃、200 r/min搖床培養3 d。

1.2.2米飯制作。

根據資料查閱，以加水量、滅菌溫度、滅菌時間和浸泡時間作為試驗因子，每個因子取3個水平并按照隨機排序（表1），每瓶放20 g大米，按照正交試驗設計表L9（34）進行試驗（表2）。

1.2.3紅曲米制作。

將培養后的目標菌種，按10%的接種量接種至上述米飯中，置于28 ℃培養箱培養，經過7～10 d培養，即得到紅曲米。

1.2.4紅曲色素的吸光度檢測及色價計算。

通過分光光度法，在505 nm下測定紅曲米的吸光度并計算其色階[13]。

1.3數據分析

使用Microsoft Excel 2013 sp1軟件對試驗數據進行統計分析。

2結果與分析

由表2可知，各試驗因子的主次依次為A、C、B、D，即大米加水量對紅曲霉產紅曲色素的影響最大，其次是滅菌時間，再次是滅菌溫度，浸泡時間影響最小。紅曲霉產紅曲色素最優方案為A1B2C2D2，即加水量30 mL、滅菌溫度121 ℃、滅菌時間23 min、浸泡時間24 h，即試驗號2。在此條件下，平均紅曲色素色階達2 884 U/g。

方差分析結果表明，A、B、C、D 4個因素對紅曲霉產紅曲色素的影響極顯著，PA=1.489 88×10-10

3結論與討論

（1）該試驗結果表明，A1B2C2D2為紅曲霉產紅曲色素的最佳組合，即加水量30 mL（即水米比為1.5∶1.0）、滅菌溫度121 ℃、滅菌時間23 min、浸泡時間24 h，其紅曲色素的產量達2 884 U/g（試驗號2），較潘嫣麗等[11]紅曲色素色階最高370 U/g高7倍多。但上述方案是在表 1給定的因素和水平條件下得到的，若不限定試驗水平，有可能得到更理想的試驗方案。

加水量和浸泡時間均隨著因素水平的加大而呈上升態勢，因此，增加加水量和浸泡時間2種因素的水平，紅曲霉產紅曲色素的量可能再增加。因此，該試驗中，A1和D2不一定是最佳水平。B、C因素取第二水平，已經接近最佳了，低于或高于該水平，紅曲霉產紅曲色素的量均下降，但可在試驗水平范圍內再做調整。因此，當所選的因素和水平不恰當時，該方案可能達不到試驗目的。這時可對所選的因素和水平做一些調整，以找到更優方案。

（2）A、B、C、D 4種因素的F值遠大于高度顯著的臨界F值（F0.01（2，9）=8.02），說明紅曲霉產紅曲色素對這4種試驗因子非常敏感。另外，A、B、C、D 4種因素的P值遠小于臨界檢測水平α=0.01，也說明A、B、C、D 4種因素的變化對紅曲霉產紅曲色素的影響顯著。

另外，試驗號2為試驗號6（463 U/g）的7倍多，是試驗號5的4倍多，說明4種試驗因子水平的不同組合，對紅曲霉產紅曲色素的影響極顯著。

在一定范圍內，隨著加水量和浸泡時間的增加，制作出來的米飯松軟、香氣四溢。大米加水量增加，有利于米粒充分吸脹，為即將啟動物質轉化的酶促反應提供了必要條件。浸泡時間長，有利于米粒內大分子物質轉變為可溶性的小分子物質，這種米飯的可溶性物質增加，易被紅曲霉吸收利用，有利于紅曲霉生長和產紅曲色素。另外，滅菌溫度和滅菌時間均會對米飯的營養成分產生破壞作用，滅菌溫度越高、滅菌時間越長，則米飯中的營養成分被破壞得越多，這不利于紅曲霉的生長和產紅曲色素。因此，適當控制滅菌時間和溫度十分必要。研究表明，水分過少則米飯干硬、發黃，加水量大一些、浸泡時間長一些，制作出來的米飯松軟，紅曲霉在其上生長好，米飯的紅色深，紅曲霉色階高。滅菌時間及溫度不但影響米飯滅菌是否徹底，而且影響米飯質量，只有合適的滅菌時間和溫度，紅曲霉產紅曲色素才能達到最大。該研究最佳組合：加水30 mL、滅菌溫度121 ℃、滅菌時間23 min、浸泡24 h。

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