固体发酵红曲红提取方法的探索
2017-08-09余帮荣
余帮荣
(广东科隆生物科技有限公司,广东江门 529000)
固体发酵红曲红提取方法的探索
余帮荣
(广东科隆生物科技有限公司,广东江门 529000)
红曲红作为一种食用型色素已经被深入而广泛地应用于食品加工业以及其他生物领域,掌握科学的红曲红提取方法,才能有利于其高效提取。分析了醇提工艺以及超声辅助法提取工艺,实验研究得出超声辅助工艺具有更大的优势。
红曲红;醇提工艺;超声辅助工艺;提取
红曲红提取工艺随着现代科技的发展也正在逐渐走向发展与创新,传统的提取一般选择乙醇浸提工艺,然而,超声波提取工艺则是对传统提取工艺的优化发展与创新,能够克服传统提取工艺的弊端,提高提取效率和纯度,保护红曲红色素完整结构等。
1 红曲红色素的特征与应用概况
红曲红属于纯自然的食用色素,一般采用微生物法从红曲霉中提取。现有的红曲红色素不仅能够食用,用在食品生产、加工中,能够提高食品的色彩、光泽,让食品保鲜,而且能够降脂、降压,已经被用在食品生产中。随着国家食品安全标准的不断严格,添加食品色素前提是要确保其安全性,红曲红作为一种天然色素得到了各个行业的认可,其中肉制品中较为普遍应用,红曲色素的使用能够确保肉制品的色泽、质地,并延长其保质期,不仅能够保持食品味道鲜美,还能确保其色泽。
2 醇提红曲红色素的工艺和技术研究
2.1 材料与设备
红曲米,必须重视其质量检查,优选新鲜、无发霉、高纯度米,要严格检查其有无发霉、变质现象,含壳量较少。对其进行烘干处理,并粉碎处理,筛选。浓度为95%的乙醇,按照1∶1比例的HCl,同时,要准备光度计、电子天平、真空干燥设备。
2.2 工艺与方法
将已经经过干燥处理并呈粉末状的红曲米中添加特定比例的乙醇、水,使其达到规定的酸碱值,并将其放入恒温水浴锅内部,浸泡一段时间,这样就能让红曲色素充分地溶解在提取液内,再经过滤提取就能获得过滤液,检测、分析滤液。实际的操作程序大致为:干燥→粉碎→研磨→浸泡→过滤→吸光度检测。
选好的红曲米第一个工艺环节就是干燥处理,干燥处理的方法就是利用干燥箱对红曲米实施干燥处理,除掉其内部水分,干燥温度要达到103℃,这样才有利于红曲米干燥达标,粉碎处理则主要通过研磨的方式将固体颗粒状的红曲米变成粉末,这其中要注意其温度控制,待其降温后才能研磨,而且要利用目筛进行筛选。将已经研磨的红曲米粉末装入烧杯内进行浸提,将乙醇注入80℃的水锅内,浸提0.5h,会逐渐形成浸提液,对其实施过滤处理,就能获得滤液。吸光度测试:最后一个环节则要对其进行吸光度的检测,这一过程主要借助光度计,波长要达到520nm。
科研实验室用于学校教师、研究生及部分本科生科研攻关。其特点是专业性强、仪器设备多、人员相对固定。但与科研单位相比,其人员结构存在着新手多、流动性大、人员在实验室工作时间长、老带新等问题。因此,科研实验室的良好传统、安全环保意识对新手来说至关重要,对实验室涉及的有毒有害物质的认知、适当处理方式的熟悉、水电、防火防盗等是防控重点。
3 结果与讨论
3.1 醇配比因素
经过实验操作总结出,当溶液中的醇浓度增加时,提取液的吸光度也对应增强,然而,醇浓度不能持续增加,有一个最高点80%,之后吸光度则呈下滑趋势。也就是说乙醇浓度超出合理标准则可能影响红曲红色素的提取,可能导致其消散。可以尝试采用混合型提取剂,要控制好其内部乙醇的浓度,一般来说80%时为最佳提取。具体如下图1所示:
图1 醇配比与吸光度之间关系
3.2 温度因素
实验证实,红曲红浸提的温度会影响吸光度,二者之间呈正相关,然而,温度也有一个极限点,达到80℃时,对应的吸光度则逐渐下降,这主要是因为色素遇到高温发生较为激烈、快速地运动所造成,导致色素的吸光度衰弱,对此要维持浸提温度为80℃。
3.3 醇提时间
经过实验得出,如果醇提时间为1h,则在40min时吸光度达到极致,如果超出这一时长,所提取的色素则可能遇到高温发生降解,进而影响其吸光度。
3.4 醇提酸碱值
醇提过程中,溶液的酸碱值也会影响实验效果,当pH<2时,色素则将遭破坏,然而达到3,则体现出良好的吸光度,酸度也不能超高。
3.5 醇提次数
醇提过程中,提取一次能够达到较好的吸光度,相对彻底地提取,如果提取两次,则提取将降低,但是比提取3次更优。
3.6 小结
醇提红曲红色素会受到温度、醇浓度、次数、酸碱值等的影响,经过反复性实验、分析与总结得出:要掌握最佳的提取参数,分别为:温度为80℃,时间为40min,提取次数为2次。
4 超声辅助法提取红曲红
4.1 材料、设备
红曲霉,经发酵、分离所得的菌体粉末。大米粉、玉米浆、葡萄糖、硝酸钠、乳酸、纯乙醇等。超声波反应槽、全温振荡仪、光度计、恒温水浴锅等。
4.2 操作流程
采用体积分数达到70%的乙醇,在60℃条件下浸提2h,再以4 000r/min的速率离心旋转10min。将溶液过滤,同时进行稀释处理,使其达到一定的倍数,再采用70%乙醇来进行空白对比,通过比色皿各自于410nm与505nm波长位置来测试吸光度,所得数值同发酵液的稀释倍数值作乘积,就能获得胞内色价,胞内总色素的检测:利用相同的乙醇溶液来浸泡菌体,温度要达到60℃,而且浸提时间要控制在1h内,当发现溶液彻底清水。
4.3 红曲红提取的干扰性因素
4.3.1 乙醇体积分数
乙醇体积分数不同所带来的提取效果不同,当体积分数上升,对应的提取液色价显著上升,意味着红曲色素难以在乙醇内溶解,随着体积分数上升至70%,对应的提取色素色价值为极值,如果体积分数超出70%,对应的色价则下降,成因在于:当乙醇体积分数超出特定标准时,则可能损坏菌体的蛋白,对此选择70%的乙醇体积分数。
4.3.2 料液比因素
由于乙醇溶剂持续填入,从中提出红曲红色价也慢慢上升,实验发现料液比例为35∶1,色价值则一直为最理想极值,接着多填入乙醇,色价则对应下降,主要成因在于:超声提取操作中,乙醇用量直接关系到菌体浸提。
4.3.3 超声频率
实际的红曲红超声辅助提取实验中,当超声频率为50kHz时,红曲红色价值为极值,此时如果继续提升超声频率,色素提取量则下降,主要是由于超声频率的上升,对应的波长下降,加剧了对菌体的破坏。
4.3.4 超声功率
超声功率的上升,对应的红曲色素色价也慢慢上升,达到320W时,红曲红色价则逐渐升至极值,此时如果增加超声功率则色价开始降低。出现这些问题主要是由于超声功率如果无限制上升,对应的空化作用扰乱了菌体结构、组织,导致其内部出现某种非色素颗粒,并融入了一些色素分子,一些分子发生沉淀,影响色素的提取。
4.3.5 超声时间
超声时间也是一大影响因素,当达到10~50min时,所提取的红曲红色价体现稳步增加的趋势,特别是50min时,色价则提升至良好程度和水平,此时如果增加超声时间,则不利于色素的提取。这说明因为超声时间的持续增加,溶剂体积的渗透压逐渐趋向于平衡状态,使得红曲色素也就不能跟随溶剂逐渐朝着胞外拓展,导致色价无法持续上升。红曲色素由于长期在高温模式下,色素无法稳定、色价值也对应降低。对此选择最合适的超声时间50min。
4.3.6 实验结论
超声辅助提取红曲红色素,主要受到乙醇浓度、超声功率、频率、温度以及时间的干扰和影响,要科学调节这些因素,使其达到最佳状态,例如:超声温度为60℃,时间为50min,乙醇体积分数为70%。
5 总结
同传统的醇提工艺相比,超声辅助提取工艺具有更大的优势,体现在:效率高、提取纯度高、维持红曲红色素结构完整等,是对传统的醇提工艺的进一步发展和优化。
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[3] 张帝.红曲霉发酵产红曲色素及其稳定性研究[D].芜湖:安徽工程大学,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
余帮荣(1973—),男,广东江门人,工程师,主要从事食品添加剂的生产工作。