果蔬发酵型红糟机械通风制曲研究

覃丽 陆华瑜 罗鎏欣 李圣胜 毛瑞丰

摘要：红糟是广西大瑶山地区传统果蔬发酵型食品红糟酸的发酵剂，当地一直沿用浅层发酵方式制作。传统方法生产规模小、产品品质不稳定，存在安全隐患。该研究使用自制制曲装置进行了机械通风制红糟的工艺开发。分析了传统红糟与机械通风制曲红糟的水分、容重、pH、色价、乳酸菌数、红曲霉菌数、糖化力、蛋白酶活力、发酵力、亚硝酸盐含量、桔霉素含量；进一步对比分析了传统红糟与机械通风红糟制得的红糟酸的品质特征与安全评价指标。结果证明了机械通风制果蔬发酵型红曲制曲工艺的可行性，其产品具有较高的品质和安全水平。

关键词：红糟；固态发酵；通风制曲；红糟酸；工业化

中图分类号：TS205.5      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）07-0111-06

Abstract： Red vinasse is the starter of red vinasse acid， a traditional fruit and vegetable fermented food in Dayaoshan region of Guangxi， which has been produced by shallow fermentation. The production scale of traditional method is small， the product quality is unstable and there are potential safety hazards. In this study， the technology of making red vinasse with mechanical ventilation is developed using a self-made koji making device. The water content， bulk density， pH， color value， lactic acid bacteria count， Monascus count， saccharifying power， protease activity， fermentation power， nitrite content and citrinin content of traditional red vinasse and mechanically ventilated koji making red vinasse are analyzed. Furthermore， the quality characteristics and safety evaluation indexes of red vinasse acid produced from traditional red vinasse and mechanically ventilated red vinasse are compared and analyzed. The results show that the mechanical ventilation technology for the making of fermented red koji from fruits and vegetables is feasible， and the products have high quality and safety level.

Key words： red vinasse; solid-state fermentation; koji making by ventilation; red vinasse acid; industrialization

红曲是我国传统食品，一般分为色曲、酒曲、功能性红曲米。广西大瑶山地区红糟是广西特有的传统美食红糟酸的发酵剂，历史悠久，深受广西人民喜爱。红糟是水分含量在70%～80%的红曲米糟类制品，含有一定基数的乳酸菌、红曲霉菌等微生物，为泡菜式发酵时鲜蔬菜制成红糟酸提供了发酵所需菌种，因此也称为果蔬发酵型红糟。干燥后的红糟不能直接用于泡菜发酵，但具有保留菌种及接种米饭制成红糟的能力，被称为红糟种。武宣红糟作为红曲米也具有红曲特性，如色价、酶活力、发酵力等。武宣红糟水分较高，导致pH变化，可能引起亚硝酸盐、桔霉素在发酵过程中含量升高，因此武宣紅糟的安全性需要探查。林凤[1]在对武宣传统红糟发酵菌相的分析中发现，蔬菜发酵过程中乳酸菌、醋酸菌、酵母菌、沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌等[2-3]常见微生物都有出现，而红曲霉在红糟发酵阶段24～96 h占真菌丰度的90%。在李洋等[4]对红糟酸发酵流程菌相的分析中，乳酸菌是发酵优势细菌，可以产生乳酸，对红糟酸pH有较大影响，并且能抑制腐败菌与致病菌生长[5]，蔬菜发酵时有赖于接种菌剂，因此乳酸菌与红曲霉菌是红糟重要的菌相指标。

传统红糟按DBS 45/061－2019《食品安全地方标准 红糟酸》定义，是以米饭（大米经清洗、蒸煮制得）、红糟种为原料，经混合搅拌、三次发酵和三次清洗制成的饭粒松软、色泽紫红的大米发酵制品。传统制糟因原料、发酵环境、发酵工艺等因素的影响，极易受到季节与卫生的影响，导致所制红糟品质不稳定。通风制曲是目前大规模生产红曲的主要方式，所有操作都在同一曲池内完成，流程简单，既能生产品质稳定的红糟，又能实现卫生生产。其他地区早已将机械通风应用于红曲发酵，如乌衣红曲发酵[6]、通风制曲曲室设计[7]等，但工厂化机械通风制红糟酸用红糟尚没有人实践。本文将传统法制糟与机械通风制曲相结合，确定了机械通风红糟的工艺流程及参数，并比较了传统红糟与机械通风红糟及其二者制得的红糟酸的品质与安全性参数，为规模化生产红糟提供了参考。

1 材料

1.1 曲池设计

曲池构造：参照通风制曲曲池[8]设计，使用不锈钢材质，见图1。

大小：长×宽×高为70 cm×25 cm×30 cm，通风口直径5 cm，排水口直径2.5 cm，筛网为40目以上。

1.2 通风机

FH6257飞科电吹风，功率1 200 W。

1.3 模型环境控温装置

SHP-750恒温生化培养箱，功率2 200 W。

1.4 菌种及材料

武宣当地采购红糟种以及取自当地的8家传统红糟（M1～M8），本文中红糟酸由某食品公司利用传统红糟酸工艺制作。

2 方法

2.1 武宣传统红糟与机械通风红糟制糟配方

制糟配方见表1。

2.2 武宣传统红糟制作工艺

对武宣当地传统制糟工艺进行调查，工艺流程见图2。米饭接种后堆积升温到42 ℃，在尼龙布上摊开后浅层发酵培养，期间每2～4 h翻曲一次，发酵时间为72～84 h。

2.3 机械通风法制糟实验

经试验，机械通风制曲工艺见图3。

将2.5 kg泰金香大米按照米∶总米水为1∶2煮熟，按照1%红糟种接种量接种，接种温度45～50 ℃，摊凉温度在30～37 ℃，在模型筛网上堆积，12 h后翻曲再堆积6 h，开始通风制曲，采用原池浸泡法[9]洗米，品温在37～42 ℃，8 h翻曲一次，发酵时长为96 h。

2.4 制糟过程理化指标测定

水分：采用GB 5009.3－2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的直接干燥法测定。

容重：将50 mL红糟进行称重。

糖化力：参照傅金泉等[10]、林晓姿等[11]的方法测定。

发酵力：参考傅金泉等[10]的方法测定。

蛋白酶活力：按照GB 1886.174－2016《食品安全国家标准 食品添加剂 食品工业用酶制剂》测定。

乳酸菌数：按照GB 4789.35－2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》测定红曲米乳酸菌数。

红曲霉数：按照GB 4789.15－2016《食品安全国家標准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》测定。

红曲米pH：按林晓姿等[11]的方法提取后，使用pH计进行测定。

有机酸：按照王芮东等[12]的有机酸测定方法对有机酸含量进行测定。

桔霉素：按照林凤[1]对红曲米桔霉素的提取与测定方法进行测定。

亚硝酸盐：参照GB 5009.33－2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》中的分光光度法测定。

氨基酸态氮：参照GB 5009.235—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定》测定。

红曲色素：参照GB 1886.19－2015《食品安全国家标准 食品添加剂 红曲米》色价测定。

DPPH清除率：参照刘猛等[13]的自由基清除率测定方法进行测定。

色值：将红糟酸打浆过滤，使用色差计检测。

感官评定：由8名食品专业研究生组成感官评定小组，对产品的外观、质地、风味进行评分，感官评分为3项加和，满分100分。

3 结果与讨论

3.1 机械通风红糟与传统红糟品质对比分析

水分含量在红曲制作中十分重要，广西其他地区红曲水分含量在20%以内[11]，固态发酵过程中水分较高会导致曲料结块成团，氧气无法输送或霉菌无法在发酵培养基内部生长[14]。由图4可知，传统红糟水分含量均在70%～80%，容重也相对较高。通风制糟的通风工艺在降低红糟水分的同时，氧气输送较足，红曲霉生长较好并分解红糟内部淀粉，导致干重下降，因此机械通风红糟水分、容重相对传统红糟较小。

通过观察红糟表面变红情况，判断红糟是否成熟。红糟色素经醇提取后进行300～600 nm全波长扫描，只有506 nm红色素和404 nm黄色素两个峰。由图4可知，机械通风红糟红色素与黄色素色价相对传统红糟较高。红曲色素是由丁烯酰辅酶A与丙二酰辅酶A在聚酮合酶作用下生成六聚酮化合物，随后与己酸醛醇缩合，再脱水形成的聚酮类化合物，期间需要氧化还原酶进行氧化还原，故而红曲色素生成需要氧气[15]。传统红糟在室内尼龙布上浅层发酵，每2～4 h进行翻曲，与氧气接触面较小，总发酵时间为72 h。由图4可知，机械通风红糟pH相对传统红糟较大。机械通风工艺增加氧气，并且机械通风内部pH较高，红曲色素色价较高。红糟含有酵母与乳酸菌，有研究表明，红曲发酵加入酵母菌、乳酸菌液可以促进红曲色素增长，发酵时间增加会使培养基pH逐渐趋于中性[16]。机械通风红糟发酵时间较长，pH较高，并且色素积累多。

武宣红糟能作为果蔬发酵制剂，与其乳酸菌含量与红曲霉菌数有较大关系。霉菌与酵母等可发酵分泌淀粉酶，酶解使淀粉多尺度结构被破坏，淀粉分子量降低[17]。由图5可知，机械通风红糟红曲霉菌数比传统红糟高，并且乳酸菌数水平比大多数红糟好。红糟发酵其表面易形成红曲霉白色薄皮，内部水分含量高，氧气少，红曲霉长入不深。红曲霉、酵母分泌淀粉酶分解米饭内部淀粉、蛋白质、脂肪等，导致红糟内部淀粉结构坍塌，产生半乳糖等营养物质，使乳酸菌生长不受乳酸抑制[16]。红糟因较高水分呈湿软状态，并且内部形成厌氧环境，具有较多小分子营养物质，乳酸菌具有生长优势。乳酸菌、酵母菌在与红曲霉一同发酵时，会提高红曲中色素及pH，因此对于红糟混菌发酵优势还需要进一步探究。从酶学性质方面看，传统红糟蛋白酶与糖化力、发酵力差异明显，机械通风红糟蛋白酶活力较低，但糖化力与发酵力较好。红糟在不同工艺下发酵，酶活性与发酵力相差较大。

3.2 机械通风红糟与传统红糟安全性指标对比分析

由图6可知，机械通风红糟的亚硝酸盐含量比传统红糟低。GB 2762－2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定，谷物类制品亚硝酸盐含量要小于2 mg/kg，红糟亚硝酸盐含量都在标准限量内。虽然亚硝酸盐可以被乳酸菌大量消解，但是乳酸菌消解能力与发酵状态有关[18-19]，因此红糟亚硝酸盐带入量成为主要安全性问题。在GB 2760－2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中规定，腌制食品中亚硝酸盐最大使用量在0.15 g/kg。武宣当地红糟用于接种红糟酸的接种量在14%左右，按照红糟接种量折算亚硝酸盐带入量来看，亚硝酸盐带入量为0.20 g/kg左右，此时红糟酸成品亚硝酸盐含量较低并且在国标限量内。

桔霉素是红曲中危害物质之一，红曲霉菌种优化筛选、培养基配方和发酵条件都会影响桔霉素含量[20]，并且培养基水分含量在70%～80%时，桔霉素增长较快[21]。桔霉素与红曲色素都是需要氧气进行转化的聚酮类化合物，一般固态发酵通风后期氧气供应较多时，红曲色素与桔霉素含量上升较快。由图7可知，机械通风红糟桔霉素含量较高，并且不同工艺导致红糟桔霉素含量高低不一。传统红糟桔霉素含量都在2 mg/kg以上，远远超出了GB 5009.222－2016《食品安全国家标准 食品中桔青霉素的测定》中规定的80 μg/kg。目前在研究中并未在红糟酸产品中检测出桔霉素的含量，因此红糟中桔霉素对红糟酸桔霉素的安全性影响还需要进一步研究。

3.3 8种传统红糟品质与安全性指标相关性热图分析

对8种传统红糟理化指标与微生物指标进行相关性热图分析，结果见图8。

由图8可知，水分与糖化力和发酵力呈显著正相关。容重与桔霉素、亚硝酸盐、红曲霉数呈显著负相关，与乳酸菌数呈正相关。红糟pH与色素呈负相关，与乳酸菌呈轻微负相关。乳酸菌与亚硝酸盐呈显著负相关，与桔霉素呈负相关，说明红糟内部乳酸菌增长对亚硝酸盐、桔霉素有一定影响。据此推测，可以通过控制水分，调节红糟pH，从而影响红糟色价、酶活、发酵力、乳酸菌、红曲霉等品质特征，该热图对机械通风制曲理化指标控制具有指导意义。

3.4 传统红糟与机械通风红糟所制红糟酸品质指标对比分析

由图9可知，机械通风红糟制作的红糟酸在外观、质地、风味上都较优，說明机械通风红糟制作的红糟酸在质地、风味上都可以达到传统红糟制作的红糟酸的食品感官要求。其中机械通风红糟制作的红糟酸中仔姜外观较好，由于色价较高，机械通风红糟的红糟酸中仔姜在发酵过程中被红曲色素浸染变红，因此机械通风红糟的红糟酸表观得分更高。机械通风红糟酸风味相对较好，但二者红糟酸风味评分较低，主要是由于红糟酸在利用时鲜蔬菜发酵时使用米酒泡制，并且红糟酸普及程度不高，因此风味评分具有较大差异性。机械通风红糟酸质构评分较好，说明机械通风红糟果胶酶活性可能较低，保留了红糟酸的脆爽口感。

红糟酸色值是红糟酸品质的重要指标。色价是表征红曲色素的参数，而色值是表示色彩坐标空间的绝对值。色值L*值代表明亮度，L*值越大，明亮度越大。色值a*值代表红绿色，正值为红，负值为绿。色值b*值代表黄蓝色，正值为黄，负值为蓝，红糟中具有一定色价，在红糟酸发酵过程中可以浸染时鲜蔬菜，使红糟酸中仔姜变红，但发酵结束时总体色价较低，因此用色值表示红糟酸的颜色品质。

由表3可知，机械通风红糟制作的红糟酸a*值比传统红糟酸低，但其L*值与b*值较高。pH是影响酶促褐变及还原糖降解反应的主要因素[22]，由此推测红糟通过酶活力、发酵力与混菌影响红糟酸pH进而影响红糟酸色值。

由表4可知，机械通风红糟酸的硬度、胶黏性、咀嚼性与传统红糟酸相比较好，二者红糟酸在黏附性、内聚性、弹性上差异较小。结合图9感官质地的评分来看，机械通风红糟酸质构总体水平较好，且更爽口。

有机酸是泡菜风味重要的品质指标。由表5可知，机械通风红糟酸草酸含量低于传统红糟酸，但其乳酸、酒石酸、D-苹果酸含量较传统红糟酸高，二者红糟酸的L-苹果酸差异较小。本课题组研究发现红糟酸酒石酸、L-苹果酸对红糟酸感官风味有重要影响，因此发酵红糟酸时要提高有机酸的积累。机械通风红糟酸总体有机酸含量较传统红糟酸高。机械通风红糟酸DPPH自由基清除率、氨基酸态氮含量比传统红糟酸低。乳酸菌不仅可以抑制杂菌生长，而且可以提高泡菜中DPPH自由基清除率[23]。泡菜中氨基酸态氮含量是风味品质指标，但机械通风红糟酸与传统红糟酸二者氨基酸态氮含量较低，说明传统法制作红糟酸工艺有进一步改造空间。

3.5 传统红糟与机械通风红糟所制红糟酸安全性指标对比分析

大量研究表明，有机酸[24]、乳酸菌对泡菜中亚硝酸盐都有降解作用。由图10可知，机械通风红糟酸亚硝酸盐含量与传统红糟酸相比较低。结合表5分析，机械通风红糟酸DPPH自由基清除率较低，说明其乳酸菌活性较低，并且机械通风红糟酸与传统红糟酸有机酸总体含量差异较小，说明红糟酸中除乳酸菌、有机酸外还存在其他影响红糟酸亚硝酸盐含量的指标。在红糟酸中检测出克雷伯氏菌属[4]，会增加红糟酸亚硝酸盐含量[25]，因此需要进一步研究红糟微生物多样性对红糟酸安全性的影响。总体来看，传统红糟与机械通风红糟二者红糟酸亚硝酸盐含量均符合GB 2762－2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中蔬菜及其制品腌制蔬菜中亚硝酸盐限量（以NaNO 2计）小于20 mg/kg，因此亚硝酸盐含量均在安全范围内。在武宣当地红糟酸发酵时间不定，一般是7～15 d，亚硝酸盐在泡菜发酵过程中产生亚硝峰，亚硝峰产生时间对总体亚硝酸盐水平影响较大，应进一步研究亚硝峰规律。

对于红糟酸桔霉素含量的危害，目前并未检测出传统红糟与机械通风红糟所制红糟酸中的桔霉素，因此还需要进一步探索红糟桔霉素含量在红糟酸中的影响，混菌体系是否影响红糟酸，导致桔霉素消解，或者是稀释作用导致红糟酸桔霉素含量较低，需要进一步说明红糟桔霉素危害对红糟酸安全性的影响程度。

4 讨论与分析

机械通风红糟通风与发酵时间延长，与传统工艺相比变化较大，具体体现在红曲霉数、色价、红糟pH、糖化力、发酵力等指标相对较好。从采样结果与相关性热图分析可知，工艺参数改变对红糟品质影响较大。机械通风红糟酸在感官上相对较好，体现在红糟酸感官评分、质构、有机酸含量等指标相对传统红糟酸较高。在安全性方面，基于本研究得出机械通风红糟亚硝酸盐含量明显低于传统红糟，并且机械通风红糟酸中亚硝酸盐含量相对传统红糟酸也较低，因此机械通风工艺中亚硝酸盐危害性较小。同时证明传统红糟酸制作工艺较合理，红糟酸亚硝酸盐与桔霉素危害性较小。机械通风红糟桔霉素含量相对传统红糟较高，但在机械通风红糟酸中并未检测出，因此还需要进一步研究，证明红糟桔霉素的危害性。本研究证明机械通风制曲工艺制作的红糟可以达到红糟酸制作要求，但是进一步扩大化生产需要完善工艺。

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