红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化

王 宁，杨继业，陈书明，辛嘉英，宋 晶，张建新，王倩倩

红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化

王 宁1，杨继业2，陈书明1※，辛嘉英3，宋 晶1，张建新1，王倩倩1

（1. 山西农业大学动物科技学院，太谷 030801；2. 山西省畜牧遗传育种中心，太原 030027；3. 哈尔滨商业大学食品科学与工程重点实验室，哈尔滨 150076）

豆腐渣虽含有多种营养成分，但大约50%的干物质是难以消化的纤维素及半纤维素，直接用作饲料，饲喂效果并不理想。为了提高豆腐渣的饲用价值，进行了红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化研究。首先，在单因素试验基础上进行正交试验的结果显示，优化的豆腐渣酸解产还原糖工艺参数为：盐酸浓度1.0 mol/L，料液比（g/mL）1∶10，酸解温度100 ℃，酸解时间3.0 h，该条件下还原糖得率达29.06%±0.07%。然后，选用嗜还原糖红酵母发酵富含还原糖的豆腐渣酸解产物，以产生具有抗氧化、增强机体免疫等多种生物学功能的类胡萝卜素。通过单因素试验、Plackett-Burman试验回归分析、Box-Behnken试验及响应面分析，获得优化的发酵工艺参数：发酵底物pH值 6.0，装液量80 mL/(500 mL)，接种龄48 h，接种量11%（种子液浓度为8.5×109CFU/mL），转速60 r/min，发酵温度31 ℃，发酵时间128 h；该条件下类胡萝卜素产量达（2.65±0.02）mg/L，比工艺优化前产量提高了67.7%，研究结果可为利用廉价豆腐渣开发高附加值类胡萝卜素功能饲料提供参考。

发酵；优化；豆腐渣；酸解；还原糖；红酵母；类胡萝卜素

0 引 言

豆腐渣虽含有粗蛋白质、粗脂肪等多种营养成分，但大约50%的干物质是难以消化的纤维素及半纤维素，并含有胰蛋白酶抑制因子等多种抗营养因子。因此，用豆腐渣直接饲喂动物，动物不仅对其消化吸收率有限，而且会使动物对饲料营养吸收率降低，影响动物的生产性能[1-23]。为了提高豆腐渣的饲用价值，学者们进行了大量研究。李艳芳等[4]利用黑曲霉和米曲霉发酵，使豆渣口感得以改善，使其渣感减弱，吞咽变易。Li等[5]利用茯苓发酵豆渣，使得多糖的产量达到了83.3 mg/g。申春莉等[6]利用灵芝固态发酵豆渣，使得总膳食纤维和脂肪均显著下降，可溶性蛋白、氨基酸态氮和多肽均上升，改变了豆渣的营养成分。由此可见，微生物发酵不仅能改善豆渣的口感，还可改善其营养价值[7]。

类胡萝卜素是一类含有8个异戊二烯单位的四萜类化合物，动物和人一般不能合成类胡萝卜素，只能从饲料与食物中获取。类胡萝卜素具有很强的清除体内自由基的能力，具有抗癌、抗衰老、预防辐射及心血管疾病、增强机体免疫力等功效，因而受到越来越多人的青睐[8]。获取类胡萝卜素的方法有3种：1）动植物材料提取法：是以各种有色植物以及虾皮、蟹壳等为原料提取类胡萝卜素，该法受季节、材料品种、生长环境等因素影响很大，而且工艺复杂，成本高；2）化学合成法：该法的缺点是化工合成过程中常会产生多种副产物，因其安全性问题，该类产品越来越受到公众的抵制；3）微生物发酵法：是利用微生物发酵生产类胡萝卜素的方法，是目前生产类胡萝卜素的最佳方法，而红酵母是产类胡萝卜素的常用菌种之一[8-9]。红酵母发酵对培养基营养要求简单，发酵周期短，代谢产物无毒无害，且能合成大量类胡萝卜素，故利用红酵母发酵一些廉价的农副产品生产类胡萝卜素已成为近些年的研究热点[10-14]。红酵母发酵产类胡萝卜素传统培养基组分为葡萄糖、蛋白胨、酵母粉等，成本很高[15]；也有红酵母发酵廉价农副产品产类胡萝卜素的报道，但由于这些廉价材料缺乏红酵母发酵可利用的养分，常需要添加额外的碳源、氮源等物质，使得生产成本提高[9,16-17]。豆腐渣虽然便宜且产量大，但其干物质中约50%为红酵母不能利用的纤维素及半纤维素[1,18]，关于红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素也鲜有报道。鉴于此，本研究以豆腐渣酸解为切入点，选用胃酸主要成分盐酸，利用单因素试验结合正交试验的方法，先对豆腐渣酸解产还原糖工艺进行优化，以解决嗜还原糖红酵母不能利用豆腐渣纤维素及半纤维素，需要额外添加还原糖为碳源的技术瓶颈。然后，再采用单因素试验、Plackett-Burman试验回归分析、Box-Behnken试验及响应面分析，优化嗜还原糖红酵母发酵富含还原糖豆腐渣酸解液产类胡萝卜素的工艺。本研究可为利用廉价豆腐渣开发高附加值类胡萝卜素功能饲料提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

红酵母（）：山西农业大学发酵工程实验室保藏。豆腐渣：将太谷县北沙河豆腐厂提供的豆腐渣烘至恒量，测得粗蛋白质质量分数为25.64%，粗脂肪质量分数为9.74%，还原糖质量分数为0.35%，灰分质量分数为0.73%，酸性洗涤纤维质量分数为24.44%，中性洗涤纤维质量分数为41.69%。

1.2 方法

红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化流程图如图1所示。

图1 红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化流程图

1.2.1 红酵母培养基配方与种子液制备

红酵母斜面培养基配方：葡萄糖15 g/L，蛋白胨5 g/L，KH2PO40.5 g/L，NaCl 1 g/L，K2HPO40.5 g/L，MgSO40.54 g/L，琼脂20 g/L，pH值 6.0。红酵母液体种子培养基配方：葡萄糖40 g/L，蛋白胨10 g/L，酵母粉10 g/L，装量50 mL/(250 mL)，pH值6.0。红酵母种子液制备：从斜面培养基上挑取两环红酵母，接种于50 mL灭菌液体种子培养基中，30 ℃，60 r/min振荡培养48 h，用灭菌水调整红酵母种子液浓度为8.5×109CFU/mL，备用。

1.2.2 豆腐渣酸解产还原糖工艺优化

以豆腐渣酸解还原糖得率为检测指标，对盐酸浓度、料液比、酸解温度、酸解时间分别进行单因素试验，上述4因素梯度设计见表1，设计依据为文献[8,19]以及前期预试验结果。在做每个单因素试验时，要保持另外3个因素不变。然后，基于上述单因素试验筛选出的酸解最佳单因素参数，进行L9（34）正交试验，正交试验因素与水平见表2，通过该试验旨在获得豆腐渣酸解产还原糖工艺参数优化组合。

1.2.3 红酵母发酵豆腐渣酸解液产类胡萝卜素工艺优化

以类胡萝卜素产量为检测指标，对红酵母发酵豆腐渣酸解液可能有影响的7个因素（见表3）进行单因素试验，试验设计（表3）依据为前期预试验结果。在做每个单因素试验时，要保持另外6个因素不变。基于上述单因素试验结果，再进行Plackett-Burman试验回归分析[20]，试验设计见表4，旨在筛选出影响红酵母发酵豆腐渣酸解液产类胡萝卜素的主要因素。然后，以Plackett-Burman试验筛选出的4个主要因素：豆腐渣酸解液pH值、红酵母接种量、发酵温度及发酵时间为自变量，类胡萝卜素产量为响应值，设计四因素三水平Box-Behnken响应面分析试验（见表 5），优化红酵母发酵豆腐渣酸解液产类胡萝卜素工艺。

表1 豆腐渣酸解单因素试验

表2 正交试验因素与水平表

表3 红酵母发酵豆腐渣酸解液单因素试验

表4 Plackett-Burman试验设计

表5 Box-Behnken试验设计

1.2.4 相关指标测定方法

还原糖得率的测定：采用3,5-二硝基水杨酸（DNS）法[8]；类胡萝卜素的测定：采用酸热破壁-丙酮提取-比色法[8]。

1.2.5 数据处理

用SPSS 24.0进行单因素方差分析、Duncan多重比较及独立样本检验，用Design-Expert 10.0进行Plackett-Burman与Box-Behnken试验设计，用GraphPad Prism 7.0作图。

2 结果与分析

2.1 豆腐渣酸解产还原糖工艺优化

2.1.1 单因素试验

由图2a可知，随着盐酸浓度的增大，豆腐渣酸解还原糖得率先增加后减小。当盐酸浓度为1.0 mol/L时，还原糖得率最高，且与临近检测点数据差异显著（<0.05）。在图2b与图2d中，豆腐渣酸解还原糖得率均呈现先升到最大值、再缓慢下降的趋势。当料液比（g/mL）为1∶10、酸解时间为3 h，还原糖得率均达最大值，且与临近检测点数据差异均显著（<0.05）。由图 2c可见，随着酸解温度的升高，豆腐渣酸解还原糖得率呈线性增加。由于常压下水浴最高温度为100 ℃，再提高温度就需要高压或油浴，使酸解工艺复杂化，并使成本大幅升高，故选择100 ℃为最优酸解温度。

注：图2a中，料液比（g·mL-1）1∶10，酸解温度100 ℃，酸解时间3.0 h；图2b中，盐酸浓度1.0 mol·L-1，酸解温度100 ℃，酸解时间3.0 h；图2c中，盐酸浓度1.0 mol·L-1，料液比（g·mL-1）1∶10，酸解时间3.0 h；图2d中，盐酸浓度1.0 mol·L-1，料液比（g·mL-1）1∶10，酸解温度100 ℃。图中相同小写字母表示差异不显著（P>0.05），不同小写字母表示差异显著（P<0.05），下同。

2.1.2 正交试验

根据2.1.1单因素试验筛选出的酸解最佳单因素参数，进行L9（34）正交试验，试验结果见表6。比较表6极差（）大小可知，豆腐渣酸解产还原糖影响因素作用大小排序为：盐酸浓度（）、酸解温度（）、酸解时间（）、料液比（）。再根据单因素K值的大小判断最优水平，K值最大的即为该单因素的最优水平[21]，因此豆腐渣酸解产还原糖工艺参数优化组合为2232。由于该组合不在表6正交试验设计之内，故对该组合进行了验证试验，测得还原糖得率为29.06%±0.07%，显著高于正交试验表中最高还原糖得率28.91%±0.03%（<0.05），从而验证了豆腐渣酸解产还原糖工艺参数优化组合为2232，即盐酸浓度1.0 mol/L，料液比（g/mL）1∶10，酸解温度100 ℃，酸解时间3.0 h。

2.2 红酵母发酵豆腐渣酸解液产类胡萝卜素工艺优化

2.2.1 单因素试验

由图3可见，类胡萝卜素产量变化均呈现先增加后减小的趋势。当7个单因素数值分别为发酵底物pH值6.0、装液量80 mL/(500 mL)、接种龄48 h、接种量10%、转速60 r/min、发酵温度30 ℃、发酵时间120 h，类胡萝卜素产量分别达最大峰值，并且每个峰值与其临近检测点数据比较，均显示差异显著（<0.05）。

表6 正交试验结果

2.2.2 Plackett-Burman试验

Plackett-Burman试验回归分析表明，该试验设计模型的决定系数（2）为0.958 8，调整决定系数（2Adj）为0.845 3，试验整体因素模型值为0.041＜0.05，说明整体模型对试验结果有显著影响，Plackett-Burman试验结果具有可信度。对该模型进一步分析发现，豆腐渣酸解液pH值、接种量、发酵温度及发酵时间对类胡萝卜素产量影响最为显著（<0.05），也就是说上述4因素是影响红酵母发酵豆腐渣酸解液产类胡萝卜素的主要因素。因此选择上述4个因素进行后续Box-Behnken响应面优化试验。

2.2.3 Box-Behnken响应面优化试验

基于2.2.1单因素试验与2.2.2 Plackett-Burman试验的结果，固定装液量80 mL/(500 mL)、接种龄48 h、转速60 r/min，选取豆腐渣酸解液pH值（1）、接种量（2）、发酵温度（3）、发酵时间（4）进行Box-Behnken试验设计，试验结果见表7。采用Design-Expert 10.0 软件，对表7试验结果进行多元回归拟合，得到类胡萝卜素产量（）对编码自变量1、2、3、4的二次多项回归方程（1）。

=2.54+0.0401+0.0332+0.0723+0.0724

+0.01312-0.06013+0.01214+0.1623

+0.06024-0.01734-0.1412-0.1722-0.1032

-0.1342。（1）

注：图3a中，装液量80 mL·(500 mL)-1，接种龄48 h，接种量10%，转速60 r·min-1，发酵温度30 ℃，发酵时间120 h；图3b中，pH值 6.0，接种龄48 h，接种量10%，转速60 r·min-1，发酵温度30 ℃，发酵时间120 h；图3c中，pH值 6.0，装液量80 mL·(500 mL)-1，接种量10%，转速60 r·min-1，发酵温度30 ℃，发酵时间120 h；图3d中，pH值 6.0，装液量80 mL·(500 mL)-1，接种龄48 h，转速60 r·min-1，发酵温度30 ℃，发酵时间120 h；图3e中，pH值 6.0，装液量80 mL·(500 mL)-1，接种龄48 h，接种量10%，发酵温度30 ℃，发酵时间120 h；图3f中，pH值 6.0，装液量80 mL·(500 mL)-1，接种龄48 h，接种量10%，转速60 r·min-1，发酵时间120 h；图3g中，pH值 6.0，装液量80 mL·(500 mL)-1，接种龄48 h，接种量10%，转速60 r·min-1，发酵温度30 ℃。

表7 Box-Behnken试验设计及响应值

由表8回归模型方差分析可知，模型值小于0.001，表明整体模型对试验结果具有极显著的影响，模型具有可信度。失拟项值为0.926 6（>0.05），失拟检验不显著，表明模型选择适当。该模型的决定系数2=0.964 4、调整决定系数2Adj=0.928 7，表明该模型的拟合程度好，预测值和试验值之间的相关性好、误差小、可信度高。变异系数CV=1.75%，表明试验的重复性较好，结果较精确。由此可见，该模型是可靠的，可用于红酵母发酵豆腐渣酸解液产类胡萝卜素工艺优化的理论预测。

表8 回归模型方差分析

注：*表示差异显著（<0.05）；**表示差异高度显著（<0.01）；***表示差异极显著（<0.001）。

Note: * means signifinant difference(<0.05); ** means highly signifinant difference(<0.01); *** means extremely signifinant difference(<0.001).

从模型回归系数显著性检验可知，影响类胡萝卜素产量（）的4个主要因素作用大小排序为：3=4>1>2；两因素交互作用对有显著影响的包括13、23与24，其中2与3交互作用对有极显著影响。为了直观展现上述交互作用，利用Design-Expert 10.0 软件，对回归模型进行响应面分析，绘制了13、23与24交互作用对类胡萝卜素产量影响的响应面图（图4）。

注：图4a中接种量10%，发酵时间120 h；图4b中发酵底物pH值6.0，发酵时间120 h；图4c中发酵底物pH值 6.0，发酵温度30 ℃。

图4a表示pH值与发酵温度的交互作用，当固定接种量为10%，发酵时间为120 h时，类胡萝卜素产量随着pH值和发酵温度的增大而逐渐增大，当达到中心点后又逐渐降低。图4b表示接种量与发酵温度的交互作用，当固定发酵底物pH值为6.0，发酵时间为120 h时，类胡萝卜素产量随接种量与发酵温度变化而变化的趋势同图 4a。图4c表示接种量与发酵时间的交互作用，当固定发酵底物pH值为6.0，发酵温度为30 ℃时，类胡萝卜素产量随接种量与发酵时间变化而变化的趋势也与图4a相同。

2.2.4 最优工艺参数的确定与验证

用2.2.3 Box-Behnken响应面优化试验建立的回归模型，预测出红酵母发酵豆腐渣酸解液产类胡萝卜素主要工艺参数优化组合为：发酵底物pH值6.02，接种量10.88%，发酵温度31.27 ℃，发酵时间127.96 h，在此条件下类胡萝卜素产量预测值为（2.59±0.03）mg/L。为了便于操作，将上述优化工艺参数调整为发酵底物pH值 6.0，接种量11%，发酵温度31 ℃，发酵时间128 h。经过3次平行验证试验，测得类胡萝卜素产量为（2.65±0.02）mg/L，与模型预测值无显著差异（>0.05），从而验证了该模型及优化工艺参数的可靠性。由于红酵母发酵豆腐渣酸解液发酵条件优化前（发酵底物pH值 6.0，接种量10%，发酵温度30 ℃，发酵时间120 h），测得类胡萝卜素产量为（2.16±0.06）mg/L，故红酵母发酵条件的优化使类胡萝卜素产量提高了22.7%（<0.01）。在相同发酵条件下，红酵母发酵未酸解豆腐渣（对照组），测得类胡萝卜素产量为（1.58±0.01）mg/L；而红酵母发酵豆腐渣酸解液，测得类胡萝卜素产量为（2.65±0.02）mg/L，故红酵母发酵豆腐渣工艺优化使类胡萝卜素产量提高了67.7%（<0.01），从而进一步验证了本文优化工艺的可行性。

3 讨 论

红酵母是一类以芽殖为主、形态构造简单的单细胞真菌，其代谢产物不仅无毒无害，而且包含不饱和脂肪酸、维生素及类胡萝卜素等人和动物正常代谢必需营养物质，其菌体蛋白还是优质饲料蛋白质[22]。本研究团队将实验室前期分离的红酵母鉴定为，用该红酵母发酵醋糟，使醋糟中粗蛋白质含量与真蛋白质含量分别提高了27.68%与36.04%，类胡萝卜素产量为6.60 mg/kg，极大提高了醋糟的饲用价值[15]。

在中国，传统豆制品生产年耗用大豆原料约600万t，鲜豆渣年排放量约3 000万t，后者含有抗营养因子，直接用来喂猪会降低饲料营养物质的吸收，造成猪只腹泻，生产性能下降[18]。为使排放量巨大、价格低廉的豆腐渣的饲用价值得以提高，本团队进行了红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素研究。

可利用碳源对酵母生长代谢至关重要，既为酵母细胞提供结构物质，又为酵母生长代谢提供能量[23-24]。红酵母易于利用的碳源是还原糖[17,25]，但豆腐渣中却缺乏还原糖[3,8]，豆腐渣干物质中约50%为红酵母不能利用的纤维素及半纤维素[1,18]，而添加还原糖进行红酵母发酵又使得生产成本升高。因此，本研究首先以提高豆腐渣还原糖含量为目标，选用胃酸主要成分盐酸，利用单因素试验结合正交试验的方法，对豆腐渣酸解产还原糖工艺进行了优化。试验结果表明，豆腐渣酸解产还原糖工艺参数优化组合为：盐酸浓度1.0 mol/L，料液比（g/mL）1∶10，酸解温度100 ℃，酸解时间3.0 h，该条件下还原糖得率高达29.06%±0.07%。其机理可能是，在高温条件下，豆腐渣粗纤维分子单糖残基间的-1,4-糖苷键被盐酸破坏，粗纤维分子聚合度降低，进而形成低聚糖、二糖以及单糖[26-27]，故豆腐渣酸解液中还原糖含量得以大幅提升。然后，在富含还原糖的豆腐渣酸解液中，接种嗜还原糖红酵母种子液，并进行了发酵产类胡萝卜素工艺优化试验。在单因素试验、Plackett-Burman试验回归分析基础上进行的Box-Behnken试验及响应面分析结果表明，该发酵工艺参数优化组合为：豆腐渣酸解液pH值 6.0，装液量80 mL/(500 mL)，红酵母接种龄48 h，接种量11%（种子液浓度为8.5×109CFU/mL），转速60 r/min，发酵温度31 ℃，发酵时间128 h，在此条件下类胡萝卜素产量达（2.65±0.02）mg/L，比未进行工艺优化的对照组的类胡萝卜素产量提高了67.7%，该结果与文献[17,23-25]报道的红酵母培养基还原糖含量升高会提高类胡萝卜素产量的试验结果相吻合。

本研究的特色在于，当发现豆腐渣中缺乏红酵母发酵可利用的碳源时，本试验设计没有遵循常规添加额外碳源，而是选用高温、短时间酸解约占豆腐渣干物质50%、且不能被红酵母利用的纤维素及半纤维素，使其转化为红酵母易于利用的还原糖，并且酸解工艺参数优化控制恰到好处，因为豆腐渣酸解产物不但没有对后续红酵母发酵产生负面影响，而且极显著提高了功能性发酵产物类胡萝卜素的产量，解决了红酵母发酵不能利用豆腐渣纤维素及半纤维素、需额外添加可利用碳源的技术瓶颈，并优化了红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素的工艺，使功能性发酵产物类胡萝卜素的产量极显著提高。

由于红酵母发酵会产生脂肪酶等多种消化酶[28]以及多种有营养的代谢产物，特别是会产生大量高营养酵母菌体蛋白[29]，故红酵母发酵豆腐渣有望提高豆腐渣的饲用价值。红酵母发酵究竟能改变豆腐渣的哪些营养成分有待后续研究。至于红酵母发酵豆腐渣过程中还会产生哪些有益代谢产物，发酵产酶能否降解豆腐渣中的抗营养因子等学术问题，也有待后续深入研究。本研究为利用廉价、低营养、排放量巨大的豆腐渣，开发高附加值、高营养的类胡萝卜素功能饲料提供了参考。

4 结 论

1）豆腐渣酸解产还原糖工艺参数优化组合为：盐酸浓度1.0 mol/L，料液比（g/mL）1∶10，酸解温度100 ℃，酸解时间3.0 h；该条件下，豆腐渣酸解还原糖得率达29.06%±0.07%。

2）用嗜还原糖红酵母发酵富含还原糖豆腐渣酸解液，发酵工艺参数优化组合为：豆腐渣酸解液pH 值6.0，装液量80 mL/(500 mL)，红酵母接种龄48 h，接种量11%（种子液浓度为8.5×109CFU/mL），转速60 r/min，发酵温度31 ℃，发酵时间128 h；在此条件下，类胡萝卜素产量达（2.65±0.02）mg/L，比未进行工艺优化的对照组的类胡萝卜素产量提高了67.7%。

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Optimization of the process for carotenoid production from bean curd residue fermented by

Wang Ning1, Yang Jiye2, Chen Shuming1※, Xin Jiaying3, Song Jing1, Zhang Jianxin1, Wang Qianqian1

(1.,,030801,; 2.,030027,;3.,,150076,)

Bean curd residue as livestock feed contains crude protein, crude fat and other nutrients. However, more than 50% contents in bean curd residue are the indigestible dry matters (mainly cellulose and hemicellulose), while the absorption of nutrients can also be interfered by the trypsin inhibitor and other anti-nutritional factors. Consequently, the specific pretreatment of bean curd residue can increase the digestibility, absorption rate, utilization of feed nutrients, and the production performance of livestock and poultry. In order to improve the feeding value of bean curd residue, this study aims to explore an optimization technology for carotenoid production from the fermented bean curd residue by. Firstly, the yield of reducing sugar was taken as the index in the acidolysis solution of bean curd residue, while a single factor test was carried out on four factors: hydrochloric acid concentration, solid-liquid ratio, acidolysis temperature and acidolysis time. In L9(34) orthogonal test, the optimal combination of parameters for the yield of reducing sugar from bean curd residue by acidolysis was as following: hydrochloric acid concentration was 1.0 mol/L, solid-liquid ratio (g/mL) was 1:10, acidolysis temperature was 100 ℃, and acidolysis time was 3.0 h. At this condition, the yield of reducing sugar reached 29.06%±0.07% in the optimal acidolysis solution of bean curd residue.was selected to ferment the acidolysis solution of bean curd residue rich in reducing sugar, and thereby produce functional nutrient carotenoids. The yield of carotenoid was taken as the indictor, and the single factor test was carried out on 7 factors, such as fermentation temperature and time, which can affect the fermentation of acidolysis solution of bean curd residue by. In the single factor test, Plackett-Burman test regression was used to screen out the main influencing factors. The results showed that the main factors influencing the yield of carotenoid were the pH value of the acidolysis solution of bean curd residue, inoculum amount of, fermentation temperature and fermentation time. Three levels of Box-Behnken response surface test were designed to optimize the four main factors as independent variables, and the yield of carotenoid as the response value. The optimal combination of technological parameters was obtained: the pH value of the fermented acidolysis solution of bean curd residue was 6.0, liquid volume was 80 mL/ (500 mL), inoculation age was 48 h, inoculation amount was 11% (the concentration of seed liquid was 8.5×109CFU/mL), rotation speed was 60 r/min, fermentation temperature was 31℃, fermentation time was 128 h. In this case, the yield of carotenoids reached (2.65±0.02) mg/L, which was 67.7% higher than that by non-optimized fermentation techniques.In, there wereonly simple nutrient requirements, including short fermentation cycle, non-toxic metabolites, easy to synthesize plentiful carotenoid in a short period of time. Carotenoid can serve as antioxidant to enhance immunity, thereby to prevent cardiovascular and cerebrovascular diseases, and cancer.Therefore, the deep-processing is expected that the bean curd residue can be translated into carotenoid functional feed with high value-added and nutrition. The optimized technique for carotenoid production from the fermented bean curd residue bycan provide a promising prospect and remarkable potential market for livestock feed.

fermentation; optimization; bean curd residue; acidolysis; reducing sugar;; carotenoid

王宁，杨继业，陈书明，等. 红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化[J]. 农业工程学报，2020，36(9)：323-330.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.037 http://www.tcsae.org

Wang Ning, Yang Jiye, Chen Shuming, et al. Optimization of the process for carotenoid production from bean curd residue fermented by[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(9): 323-330. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.037 http://www.tcsae.org

2019-12-18

2020-04-24

山西省重点研发计划项目（201903D221013、201603D221027-3）；山西省优秀人才科技创新项目（201705D211029）；晋中市科技攻关项目（N1612）；国家现代肉羊产业技术体系专项（CARS-38）

王宁，研究方向为动物细胞分子调控与生物工程。Email：wangning950203@163.com

陈书明，教授，研究方向为动物细胞分子调控与生物工程。Email：13834834183@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.037

S816.9

A

1002-6819(2020)-09-0323-08