一種高品質紅曲紅色素的製備方法
2023-06-05 19:36:16
一種高品質紅曲紅色素的製備方法
【專利摘要】本發明涉及食品生物【技術領域】，尤其涉及一種高品質紅曲紅色素的製備方法。本發明是採用紅麴黴作菌種進行液體深層發酵的方法提取紅曲紅色素，發酵培養基採用補料分批培養技術和超聲波處理技術進行發酵，發酵過濾後往濾渣加入食品級的植物水解蛋白或微生物水解蛋白作護色劑和75%乙醇浸取，以提高紅曲紅色素的提取率和光熱穩定性。使用該方法製備的紅曲紅色素色價高，色澤鮮豔，著色能力強，光熱穩定性好，安全性高，對人體不存在危害，解決了現有食品行業食品添加劑存在著色能力弱，易褪色的問題，龍其使該產品的安全性更高，是食品行業理想的食品添加劑，有利於該紅曲紅色素的進一步推廣和應用。
【專利說明】一種高品質紅曲紅色素的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及食品生物【技術領域】，尤其涉及一種高品質紅曲紅色素的製備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，隨著人民生活水平的提高，人民對生活質量也提出了更高的要求，特別是對 食品安全的問題越來越關注，為了提高競爭力，人們在製作食品時經常使用食用色素增加 食品的美感從而吸引消費者的購買慾。近年來，越來越多的化學合成色素被報導存在毒性 和致癌、致突變的作用，引起了人們的恐慌。所以，安全、無副作用的天然色素越來越受歡 迎，紅曲紅色素是用微生物生產而應用最廣泛的天然色素之一，是一種安全性和穩定性較 高，易著色，色澤鮮豔的天然色素，還具有降血脂降血壓，消食活血，健脾燥胃，抑制膽固醇 的合成，預防和治療膽結石，抗腫瘤和殺菌抑菌的作用，是食品行業首選的天然色素。
[0003] 紅曲紅色素的生產一般是採用固態和液態發酵的方法，傳統的固態發酵法，操作 繁瑣，勞動強度大，生產周期長而且產量較低，而液態發酵法具有周期短、產量高、雜質少的 優點，但是液態發酵後處理浸提時護色一直是阻礙行業發展的因素之一，因此尋找低成本、 護色效果好而又符合國家食品安全的護色劑，從而降低成本，生產出高品質紅曲紅色素是 目前企業有待解決的難題。
[0004] 為了解決上述存在的問題，各種防止紅曲紅色素褪色和護色素應運而生，這些方 法都是將護色素與紅曲紅色素混合使用，從而提高紅曲紅色素的光熱穩定性和防止褪色的 效果，但是整體效果不明顯。中國專利CN102702780A公開一種防止紅曲紅色素褪色的方法 及應用，該方法是將紅曲紅色素溶解在〇. 1%色氨酸、組氨酸、酪氨酸或蛋氨酸溶液中，該方 法可以有效地防止紅曲紅色素因光照引起的褪色，對人體有著較高的安全性。
[0005] 中國專利CN103589189A公開了一種回生澱粉在降低紅曲紅色素光褪色方面的應 用，該方法是將回生澱粉加入紅曲紅色素水溶液中，使紅曲紅色素水溶液完全吸附於回生 澱粉中，得到具有抗光輻射作用的紅曲紅色素產物。
[0006] 中國專利CN101530190B公開了一種食品用紅曲紅色素護色劑，該護色劑是由兒 茶素5-10%，維生素C10-25%，葡萄糖30-40%，餘量為蘆丁組成，可以作為食品添加劑，可以 使塗布於食品表面的紅曲紅色素耐高溫、抗氧化，在長時間的日光和燈光照射下不變色。
[0007] 上述專利的防止紅曲紅色素褪色和提高紅曲紅色素光熱穩定性的方法都是紅曲 紅色素中添加護色劑，以提高紅曲紅色素的光熱穩定性，達到防止紅曲紅色素褪色的效果， 但是，這種添加的護色劑要不就是成本太高，不適宜工業化大生產，要不就是只能防止紅曲 紅色素不褪色，但不能提高紅曲紅色素生產的提取收率，從而提高紅曲紅色素的產量，而且 使用外加護色劑的方法在提高紅曲紅色素的光熱穩定性時效果不明顯，所以，這些方法無 法適應市場的需要，從而限制了紅曲紅色素的使用。
【發明內容】
[0008] 為了克服現有技術紅曲紅色素色價低，光熱穩定性低及生產過程添加的護色素存 在安全性的缺陷，本發明的目的是提供一種高品質紅曲紅色素的製備方法以解決上述問 題。
[0009] 本發明的高品質紅曲紅色素的製備方法，包括以下步驟： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養5-6天； (2)發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於成分為3%葡萄糖、0. 3%酵 母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖瓶 培養8天，搖瓶溫度控制在30-40°C，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添 加量是發酵培養基溶液的〇. 05倍，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的 條件下每隔12h照射2min，發酵後的發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為3-4,沉澱4h後過濾，得濾渣； (4) 浸取：向步驟（3)的濾渣加入水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質 量的6-10倍，攪拌1-2 h，加入氫氧化鈉調節pH為7. 5-9.0,浸泡4-10 h後過濾，得浸取 液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏；（6)乾燥：將 稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0010] 本發明對搖瓶發酵生產紅曲紅色素的培養基進行補料分批培養技術和超聲波處 理技術，大大提高紅曲紅色素的色價和產量，培養基的初始成分為3%葡萄糖、0. 3%酵母膏、 0? 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04,在第 3-8 天每天添加 4% 葡萄糖 溶液，因為在紅曲紅色素的液態深層發酵的過程中，高濃度的底物會對紅曲紅色素的生產 具有明顯的抑制作用，因而，採用補料分批方法可以解除底物抑制，提高紅曲紅色素的色價 和產量。
[0011] 同時，由於紅麴黴是好氣性菌，耗氧量隨著生理狀態的不同而異，其細胞的生長於 色素的形成都需要有足夠的氧氣，為達到高的色素產量與低的動力消耗，供給適宜的溶解 氧是極其重要的，而一般情況下紅曲菌落呈團狀，不利於對氧氣和營養物質的吸收，也不利 於代謝物質分泌，採用超聲波處理可以使菌絲體分散，甚至是游離的單菌體，克服了溶解氧 對菌體生產及色素生成的限制，從而有利於菌體的代謝和產物量的提高，同時超聲波處理 可以使發酵黏度降低，物質混合均勻，有利於氧氣及營養物質的傳遞，更重要的是利於色素 的分離和提取。
[0012] 本發明的高品質紅曲紅色素的製備方法的步驟（4)所述的水解蛋白選自植物水 解蛋白或微生物水解蛋白，植物水解蛋白優選為大豆水解蛋白，微生物水解蛋白優選為 酵母水解蛋白，水解蛋白的添加量按l〇〇〇〇u色價計算，添加量為0. 1-lg，優選添加量為 0. 2-0. 5g，加入水解蛋白提取得到的紅曲紅色素色價高，耐高溫，光熱穩定性強，而且本發 明的植物水解蛋白和微生物水解蛋白都是符合國家質量安全標準的食品級的水解蛋白，對 人體健康不會存在危害，是食品色素的首選的護色素。步驟（4)所述的氫氧化鈉是食品級 的、安全可靠的酸鹼調節劑，保證紅曲紅色素的安全性。
[0013] 總之，本發明的高品質紅曲紅色素的製備方法，與現有技術相比具有如下優勢： 1)本發明的高品質紅曲紅色素的製備方法中搖瓶發酵的培養基採用補料分批培養技 術，可以解除底物對紅曲紅色素產生的抑制，提高紅曲紅色素的產量； 2) 本發明的高品質紅曲紅色素的製備方法中搖瓶發酵時採用超聲波處理技術，可以降 低發酵黏度，使物質混合均勻，有利於氧氣及營養物質的傳遞和色素的分離和提取； 3) 本發明的高品質紅曲紅色素的製備方法中添加食品級的植物水解蛋白和微生物水 解蛋白，不僅可以大大地提高紅曲紅色素的色價、耐高溫性和光熱穩定性，更重要是提高了 產品的安全性，有利於該紅曲紅色素的進一步推廣和應用。
【具體實施方式】
[0014] 以下通過具體實施例進一步描述本發明，本發明不僅僅限於以下實施例。在本發 明的範圍內或者在不脫離本發明的內容、精神和範圍內，對本發明進行的變更、組合或替 換，對於本領域的技術人員來說是顯而易見的，且包含在本發明的範圍之內。
[0015] 實施例1、本發明的高品質紅曲紅色素的製備方法： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°c 的搖床中培養5天； (2) 發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於具體成分為3%葡萄糖、0. 3% 酵母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖 瓶培養8天，搖瓶溫度控制在30°C，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添 加量是發酵培養基溶液的〇. 05倍，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的 條件下每隔12h照射2min，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為3,沉澱4h後過濾，得濾渣； (4)浸取：向步驟（3)的濾漁加入按10000u色價計算，添加0. lg的大豆水解蛋白及 75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質量的6倍，攪拌2 h，加入氫氧化鈉調節pH為7. 5， 浸泡10 h後過濾，得浸取液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6) 乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0016] 實施例2、本發明的高品質的紅曲紅色素的製備方法： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養5天； (2) 發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於具體成分為3%葡萄糖、0. 3% 酵母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖 瓶培養8天，搖瓶溫度控制在35°C，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添 加量是發酵培養基溶液的〇. 05倍，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的 條件下每隔12h照射2min，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為3,沉澱4h後過濾，得濾渣； (4)浸取：向步驟（3)的濾漁加入按10000u色價計算，添加0. 5g的大豆水解蛋白及 75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質量的8倍，攪拌2 h，加入氫氧化鈉調節pH為8. 5， 浸泡6h後過濾，得浸取液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6) 乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0017] 實施例3、本發明的高品質的紅曲紅色素的製備方法： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養6天； (2) 發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於具體成分為3%葡萄糖、0. 3% 酵母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖 瓶培養8天，搖瓶溫度控制在40°C，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添 加量是發酵培養基溶液的〇. 05倍，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的 條件下每隔12h照射2min，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為4,沉澱4h後過濾，得濾渣； ⑷浸取：向步驟（3)的濾漁加入按10000u色價計算，添加lg的微生物水解蛋白及 75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質量的10倍，攪拌1 h，加入氫氧化鈉調節pH為9. 0， 浸泡4h後過濾，得浸取液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6) 乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0018]對比例4、一種紅曲紅色素的製備方法： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養5天； (2) 發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於具體成分為3%葡萄糖、0. 3% 酵母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖 瓶培養8天，搖瓶溫度控制在35°C，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添 加量是發酵培養基溶液的〇. 05倍，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的 條件下每隔12h照射2min，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為3,沉澱4h後過濾，得濾渣； (4)浸取：向步驟（3)的濾渣加入按10000U色價計算，添加0. 5g的動物蛋白腖及75% 乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質量的8倍，攪拌2 h，加入氫氧化鈉調節pH為8. 5,浸泡 6h後過濾，得浸取液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6) 乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0019]對比例5、一種紅曲紅色素的製備方法： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養6天； (2) 發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於具體成分為3%葡萄糖、0. 3% 酵母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖 瓶培養8天，搖瓶溫度控制在35°C，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的 條件下每隔12h照射2min，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為4,沉澱4h後過濾，得濾渣； ⑷浸取：向步驟（3)的濾漁加入按10000u色價計算，添加0. 5g的植物水解蛋白及 75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質量的8倍，攪拌1 h，加入氫氧化鈉調節pH為8. 5， 浸泡6h後過濾，得浸取液； (5)濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6)乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0020] 對比例6、一種紅曲紅色素的製備方法： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養6天； (2)發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於具體成分為3%葡萄糖、0. 3% 酵母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖 瓶培養8天，搖瓶溫度控制在35°C，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添 加量是發酵培養基溶液的〇. 05倍，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為4,沉澱4h後過濾，得濾渣； ⑷浸取：向步驟（3)的濾漁加入按10000u色價計算，添加0. 5g的植物水解蛋白及 75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質量的8倍，攪拌1 h，加入氫氧化鈉調節pH為8. 5， 浸泡6h後過濾，得浸取液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6) 乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0021] 對比例7、一種紅曲紅色素的製備方法： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養6天； (2) 發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於具體成分為3%葡萄糖、0. 3% 酵母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中進行搖 瓶培養8天，搖瓶溫度控制在35°C，第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添 加量是發酵培養基溶液的〇. 05倍，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的 條件下每隔12h照射2min，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH3,沉澱4h後過濾，得濾渣； (4)浸取：向步驟（3)的濾渣加入75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣質量的8倍， 攪拌2 h，加入氫氧化鈉調節pH為8.5,浸泡6h後過濾，得浸取液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6) 乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
[0022] 實驗例一、本發明實施例1-3與對比例4-7製備的紅曲紅色素的對比實驗： 按照GB15961 - 2005的方法測定本發明的實施例1-3與對比例4-7製備的紅曲紅色 素的色價，在40W紫外燈下距離15cm照射下，測定4h後本發明的實施例1-3與對比例4-7 製備的紅曲紅色素的光穩定性，在相同吸光度的條件下，加熱溫度至120°C，加熱4h，測定 本發明的實施例1-3與對比例4-7製備的紅曲紅色素的4h後的熱穩定性，具體實驗數據如 下： 表1、本發明的實施例1-3與對比例4-7製備的紅曲紅色素的色價、光熱穩定性的數據 如下：
【權利要求】
1. 一種高品質紅曲紅色素的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟： (1) 培養：將低產桔黴素的紅麴黴菌種接種到滅菌後的斜面培養基中，在溫度為30°C 的搖床中培養5-6天； (2) 發酵：將步驟（1)得到的低產桔黴素的紅麴黴種接種於成分為3%葡萄糖、0. 3%酵 母膏、0. 2%NH4N03、0. 3%KH2P04、0. 2%MgS04、0. 03%ZnS04、0. 01%FeS04 的發酵培養基中搖瓶培養 8天，溫度控制在30-40°C，在第3-8天每天添加4%葡萄糖溶液，4%葡萄糖溶液的添加量是 發酵培養基溶液的〇. 05倍，在發酵過程中採用超聲波處理，在20kHz，200W，200V的條件下 每隔12h照射2min，發酵後得發酵液； (3) 過濾：加入乙酸調節發酵液pH為3-4,沉澱4h後過濾，得濾渣； (4)浸取：向步驟（3)的濾渣中加入水解蛋白及75%乙醇溶液，75%乙醇添加量是濾渣 質量的6-10倍，攪拌1-2 h，加入氫氧化鈉調節pH為7. 5-9. 0,浸泡4-10 h後過濾，得浸取 液； (5) 濃縮：將步驟（4)得到的浸取液減壓回收乙醇並濃縮浸取液，得稠膏； (6) 乾燥：將稠膏進行噴霧乾燥法乾燥，即得紅曲紅色素粉末。
2. 如權利要求1所述的高品質紅曲紅色素的製備方法，其特徵在於，所述的步驟（4)的 水解蛋白是植物水解蛋白或微生物水解蛋白。
3. 如權利要求2所述的高品質紅曲紅色素的製備方法，其特徵在於，所述的水解蛋白 是大豆水解蛋白或酵母水解蛋白。
4. 如權利要求1-3任一所述的高品質的紅曲紅色素的製備方法，其特徵在於，所述的 水解蛋白的添加量按l〇〇〇〇u色價計算，添加量為0. 1-lg。
5. 如權利要求4所述的高品質紅曲紅色素的製備方法，其特徵在於，所述的水解蛋白 的添加量按lOOOOu色價計算，添加量為0. 2-0. 5g。
【文檔編號】C12P1/02GK104450788SQ201410744778
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】李英明, 陳家文, 謝夏陽, 容豔筠, 伍劍聰, 李華達, 黃錦華, 馬瑞龍, 李棟, 陳錫堂 申請人:廣東科隆生物科技有限公司