固體發(fā)酵紅曲紅提取方法的探索

余幫榮

（廣東科隆生物科技有限公司，廣東江門(mén) 529000）

固體發(fā)酵紅曲紅提取方法的探索

余幫榮

（廣東科隆生物科技有限公司，廣東江門(mén) 529000）

紅曲紅作為一種食用型色素已經(jīng)被深入而廣泛地應(yīng)用于食品加工業(yè)以及其他生物領(lǐng)域，掌握科學(xué)的紅曲紅提取方法，才能有利于其高效提取。分析了醇提工藝以及超聲輔助法提取工藝，實(shí)驗(yàn)研究得出超聲輔助工藝具有更大的優(yōu)勢(shì)。

紅曲紅；醇提工藝；超聲輔助工藝；提取

紅曲紅提取工藝隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展也正在逐漸走向發(fā)展與創(chuàng)新，傳統(tǒng)的提取一般選擇乙醇浸提工藝，然而，超聲波提取工藝則是對(duì)傳統(tǒng)提取工藝的優(yōu)化發(fā)展與創(chuàng)新，能夠克服傳統(tǒng)提取工藝的弊端，提高提取效率和純度，保護(hù)紅曲紅色素完整結(jié)構(gòu)等。

1 紅曲紅色素的特征與應(yīng)用概況

紅曲紅屬于純自然的食用色素，一般采用微生物法從紅曲霉中提取。現(xiàn)有的紅曲紅色素不僅能夠食用，用在食品生產(chǎn)、加工中，能夠提高食品的色彩、光澤，讓食品保鮮，而且能夠降脂、降壓，已經(jīng)被用在食品生產(chǎn)中。隨著國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格，添加食品色素前提是要確保其安全性，紅曲紅作為一種天然色素得到了各個(gè)行業(yè)的認(rèn)可，其中肉制品中較為普遍應(yīng)用，紅曲色素的使用能夠確保肉制品的色澤、質(zhì)地，并延長(zhǎng)其保質(zhì)期，不僅能夠保持食品味道鮮美，還能確保其色澤。

2 醇提紅曲紅色素的工藝和技術(shù)研究

2.1 材料與設(shè)備

紅曲米，必須重視其質(zhì)量檢查，優(yōu)選新鮮、無(wú)發(fā)霉、高純度米，要嚴(yán)格檢查其有無(wú)發(fā)霉、變質(zhì)現(xiàn)象，含殼量較少。對(duì)其進(jìn)行烘干處理，并粉碎處理，篩選。濃度為95%的乙醇，按照1∶1比例的HCl，同時(shí)，要準(zhǔn)備光度計(jì)、電子天平、真空干燥設(shè)備。

2.2 工藝與方法

將已經(jīng)經(jīng)過(guò)干燥處理并呈粉末狀的紅曲米中添加特定比例的乙醇、水，使其達(dá)到規(guī)定的酸堿值，并將其放入恒溫水浴鍋內(nèi)部，浸泡一段時(shí)間，這樣就能讓紅曲色素充分地溶解在提取液內(nèi)，再經(jīng)過(guò)濾提取就能獲得過(guò)濾液，檢測(cè)、分析濾液。實(shí)際的操作程序大致為：干燥→粉碎→研磨→浸泡→過(guò)濾→吸光度檢測(cè)。

選好的紅曲米第一個(gè)工藝環(huán)節(jié)就是干燥處理，干燥處理的方法就是利用干燥箱對(duì)紅曲米實(shí)施干燥處理，除掉其內(nèi)部水分，干燥溫度要達(dá)到103℃，這樣才有利于紅曲米干燥達(dá)標(biāo)，粉碎處理則主要通過(guò)研磨的方式將固體顆粒狀的紅曲米變成粉末，這其中要注意其溫度控制，待其降溫后才能研磨，而且要利用目篩進(jìn)行篩選。將已經(jīng)研磨的紅曲米粉末裝入燒杯內(nèi)進(jìn)行浸提，將乙醇注入80℃的水鍋內(nèi)，浸提0.5h，會(huì)逐漸形成浸提液，對(duì)其實(shí)施過(guò)濾處理，就能獲得濾液。吸光度測(cè)試：最后一個(gè)環(huán)節(jié)則要對(duì)其進(jìn)行吸光度的檢測(cè)，這一過(guò)程主要借助光度計(jì)，波長(zhǎng)要達(dá)到520nm。

科研實(shí)驗(yàn)室用于學(xué)校教師、研究生及部分本科生科研攻關(guān)。其特點(diǎn)是專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、儀器設(shè)備多、人員相對(duì)固定。但與科研單位相比，其人員結(jié)構(gòu)存在著新手多、流動(dòng)性大、人員在實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)間長(zhǎng)、老帶新等問(wèn)題。因此，科研實(shí)驗(yàn)室的良好傳統(tǒng)、安全環(huán)保意識(shí)對(duì)新手來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，對(duì)實(shí)驗(yàn)室涉及的有毒有害物質(zhì)的認(rèn)知、適當(dāng)處理方式的熟悉、水電、防火防盜等是防控重點(diǎn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 醇配比因素

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)操作總結(jié)出，當(dāng)溶液中的醇濃度增加時(shí)，提取液的吸光度也對(duì)應(yīng)增強(qiáng)，然而，醇濃度不能持續(xù)增加，有一個(gè)最高點(diǎn)80%，之后吸光度則呈下滑趨勢(shì)。也就是說(shuō)乙醇濃度超出合理標(biāo)準(zhǔn)則可能影響紅曲紅色素的提取，可能導(dǎo)致其消散。可以嘗試采用混合型提取劑，要控制好其內(nèi)部乙醇的濃度，一般來(lái)說(shuō)80%時(shí)為最佳提取。具體如下圖1所示：

圖1 醇配比與吸光度之間關(guān)系

3.2 溫度因素

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，紅曲紅浸提的溫度會(huì)影響吸光度，二者之間呈正相關(guān)，然而，溫度也有一個(gè)極限點(diǎn)，達(dá)到80℃時(shí)，對(duì)應(yīng)的吸光度則逐漸下降，這主要是因?yàn)樯赜龅礁邷匕l(fā)生較為激烈、快速地運(yùn)動(dòng)所造成，導(dǎo)致色素的吸光度衰弱，對(duì)此要維持浸提溫度為80℃。

3.3 醇提時(shí)間

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，如果醇提時(shí)間為1h，則在40min時(shí)吸光度達(dá)到極致，如果超出這一時(shí)長(zhǎng)，所提取的色素則可能遇到高溫發(fā)生降解，進(jìn)而影響其吸光度。

3.4 醇提酸堿值

醇提過(guò)程中，溶液的酸堿值也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，當(dāng)pH＜2時(shí)，色素則將遭破壞，然而達(dá)到3，則體現(xiàn)出良好的吸光度，酸度也不能超高。

3.5 醇提次數(shù)

醇提過(guò)程中，提取一次能夠達(dá)到較好的吸光度，相對(duì)徹底地提取，如果提取兩次，則提取將降低，但是比提取3次更優(yōu)。

3.6 小結(jié)

醇提紅曲紅色素會(huì)受到溫度、醇濃度、次數(shù)、酸堿值等的影響，經(jīng)過(guò)反復(fù)性實(shí)驗(yàn)、分析與總結(jié)得出：要掌握最佳的提取參數(shù)，分別為：溫度為80℃，時(shí)間為40min，提取次數(shù)為2次。

4 超聲輔助法提取紅曲紅

4.1 材料、設(shè)備

紅曲霉，經(jīng)發(fā)酵、分離所得的菌體粉末。大米粉、玉米漿、葡萄糖、硝酸鈉、乳酸、純乙醇等。超聲波反應(yīng)槽、全溫振蕩儀、光度計(jì)、恒溫水浴鍋等。

4.2 操作流程

采用體積分?jǐn)?shù)達(dá)到70%的乙醇，在60℃條件下浸提2h，再以4 000r/min的速率離心旋轉(zhuǎn)10min。將溶液過(guò)濾，同時(shí)進(jìn)行稀釋處理，使其達(dá)到一定的倍數(shù)，再采用70%乙醇來(lái)進(jìn)行空白對(duì)比，通過(guò)比色皿各自于410nm與505nm波長(zhǎng)位置來(lái)測(cè)試吸光度，所得數(shù)值同發(fā)酵液的稀釋倍數(shù)值作乘積，就能獲得胞內(nèi)色價(jià)，胞內(nèi)總色素的檢測(cè)：利用相同的乙醇溶液來(lái)浸泡菌體，溫度要達(dá)到60℃，而且浸提時(shí)間要控制在1h內(nèi)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溶液徹底清水。

4.3 紅曲紅提取的干擾性因素

4.3.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)

乙醇體積分?jǐn)?shù)不同所帶來(lái)的提取效果不同，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)上升，對(duì)應(yīng)的提取液色價(jià)顯著上升，意味著紅曲色素難以在乙醇內(nèi)溶解，隨著體積分?jǐn)?shù)上升至70%，對(duì)應(yīng)的提取色素色價(jià)值為極值，如果體積分?jǐn)?shù)超出70%，對(duì)應(yīng)的色價(jià)則下降，成因在于：當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超出特定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則可能損壞菌體的蛋白，對(duì)此選擇70%的乙醇體積分?jǐn)?shù)。

4.3.2 料液比因素

由于乙醇溶劑持續(xù)填入，從中提出紅曲紅色價(jià)也慢慢上升，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)料液比例為35∶1，色價(jià)值則一直為最理想極值，接著多填入乙醇，色價(jià)則對(duì)應(yīng)下降，主要成因在于：超聲提取操作中，乙醇用量直接關(guān)系到菌體浸提。

4.3.3 超聲頻率

實(shí)際的紅曲紅超聲輔助提取實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)超聲頻率為50kHz時(shí)，紅曲紅色價(jià)值為極值，此時(shí)如果繼續(xù)提升超聲頻率，色素提取量則下降，主要是由于超聲頻率的上升，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)下降，加劇了對(duì)菌體的破壞。

4.3.4 超聲功率

超聲功率的上升，對(duì)應(yīng)的紅曲色素色價(jià)也慢慢上升，達(dá)到320W時(shí)，紅曲紅色價(jià)則逐漸升至極值，此時(shí)如果增加超聲功率則色價(jià)開(kāi)始降低。出現(xiàn)這些問(wèn)題主要是由于超聲功率如果無(wú)限制上升，對(duì)應(yīng)的空化作用擾亂了菌體結(jié)構(gòu)、組織，導(dǎo)致其內(nèi)部出現(xiàn)某種非色素顆粒，并融入了一些色素分子，一些分子發(fā)生沉淀，影響色素的提取。

4.3.5 超聲時(shí)間

超聲時(shí)間也是一大影響因素，當(dāng)達(dá)到10～50min時(shí)，所提取的紅曲紅色價(jià)體現(xiàn)穩(wěn)步增加的趨勢(shì)，特別是50min時(shí)，色價(jià)則提升至良好程度和水平，此時(shí)如果增加超聲時(shí)間，則不利于色素的提取。這說(shuō)明因?yàn)槌晻r(shí)間的持續(xù)增加，溶劑體積的滲透壓逐漸趨向于平衡狀態(tài)，使得紅曲色素也就不能跟隨溶劑逐漸朝著胞外拓展，導(dǎo)致色價(jià)無(wú)法持續(xù)上升。紅曲色素由于長(zhǎng)期在高溫模式下，色素?zé)o法穩(wěn)定、色價(jià)值也對(duì)應(yīng)降低。對(duì)此選擇最合適的超聲時(shí)間50min。

4.3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

超聲輔助提取紅曲紅色素，主要受到乙醇濃度、超聲功率、頻率、溫度以及時(shí)間的干擾和影響，要科學(xué)調(diào)節(jié)這些因素，使其達(dá)到最佳狀態(tài)，例如：超聲溫度為60℃，時(shí)間為50min，乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%。

5 總結(jié)

同傳統(tǒng)的醇提工藝相比，超聲輔助提取工藝具有更大的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)在：效率高、提取純度高、維持紅曲紅色素結(jié)構(gòu)完整等，是對(duì)傳統(tǒng)的醇提工藝的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化。

[1] 全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理委員會(huì).標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值原則和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理[M].中國(guó)質(zhì)檢出版社，2011.

[2] 王金字，董文賓，楊春紅，等.紅曲色素的研究及應(yīng)用新進(jìn)展[J].食品科技，2010（1）：245-248.

[3] 張帝.紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)紅曲色素及其穩(wěn)定性研究[D].蕪湖：安徽工程大學(xué)，2014.

E x p l o r a t i o n o n E x t r a c t i o n o f Mo n a s c u s R e d b y S o l i d F e r me n t a t i o n

Yu Bang-rong

Monascus red as a kind of edible pigment has been widely used in the food processing industry and other biological fields，master the scientific red yeast red extraction method，in order to facilitate its efficient extraction.In this paper，the alcohol extraction process and the ultrasonic assisted extraction process were analyzed.The experimental results show that the ultrasonic assisted process has a greater advantage.

red yeast red；alcohol extraction technology；ultrasonic assisted process；extraction

TQ920

A

1003-6490（2017）08-0074-02

2017-06-01

余幫榮（1973—），男，廣東江門(mén)人，工程師，主要從事食品添加劑的生產(chǎn)工作。