（食品科学专业论文）红曲固态发酵条件的优化及红曲地瓜酒发酵工艺的研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得沈阳农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名 导师签名： 关于论文知识产权和使用授权的说明 本论文的知识产权为沈阳农业大学所有。本人完全了解沈阳农业大学有关保留、使 用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意沈阳农业大学可 以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的内容。 学位论文中的所有内容不经沈阳农业大学授权不得以任何方式擅自对外发表。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：弓灸 时间：沁z 年月加 导师签名： 沈阳农业大学硕士学位论文 摘要 本课题筛选出高产红曲红色素的菌株。通过单因素试验研究不同培养条件对固态培 养红曲霉产红色素色价的影响，并通过正交试验进一步优化了红曲霉产红色素的固态培 养条件。通过单因素试验和正交试验确定了红曲地瓜酒的发酵工艺模型及最佳工艺参 数，分析成品酒卫生指标、感官指标、理化指标及主要功能性营养成分。本研究不仅优 化了红曲霉产红色素的固态培养条件，并将红曲用于地瓜发酵酒中，研制出色泽、风味 及功能性均佳且安全的健康饮品，引导人们科学的酿制地瓜酒。 结果表明：通过测定固态培养红曲霉产红色素的色价，筛选出高产红曲红色素的目 标菌株s a 0 0 3 。对菌株s a 0 0 3 进行性能指标的测定，该菌株最适生长温度为3 0 3 5 ， 最适p h 值在4 左右，且有一定的耐酸性。可以利用可溶性淀粉、蔗糖、木糖、葡萄糖、 甘油、乙醇作为其生长所需的碳源，利用氯化铵、硝酸钠、蛋白胨、谷氨酸作为其生长 所需的氮源。能耐乙醇浓度为1 5 。 以大米为培养基原料有利于红曲霉产生红色素，用5 0 0 m l 三角瓶扩大培养时，最适 加料量为1 0 0 9 ，浸米时添加低浓度的金属盐能促进色素生成，最适起始p h 值为5 o ， 最适起始含水量为4 0 ，培养时间为1 0 d 。在大米基础培养基中加入葡萄糖能加快菌体 生长速度，显著提高红曲色价，为最佳附加碳源；添加n a n 0 3 有利于红曲色价的提高， 且成本相对较低，为最佳附加氮源：但添加不同质量分数的磷酸盐反而使红曲色价下降， 不利于红曲霉产生红色素。正交试验确定最佳固态发酵条件为：起始p h 值为5 0 ，添加 葡萄糖量为o 5 ，添加硝酸钠量为5 ，培养时间为1 2 d ，在此条件下红曲色价色价最高， 可达到6 1 9 8 u g 。 酿造红曲地瓜酒的最适原料配比( 地瓜：大米) 为1 ：3 ，最适红曲添加量为l o ， 酵母的最适加入量为7 ，最佳原料与水的比例为1 ：1 5 ，发酵温度应控制在2 4 2 8 ， 发酵时间为8 d 。正交试验确定最佳发酵条件为：红曲添加量1 0 ，原料配比( 地瓜：大 米) l ：3 ，起始p h 值5 o ，加水量1 5 0 。 关键词：筛选，红曲霉，色价，红曲地瓜酒，功能性 英文摘要 2 a b s t r a c t i n “sd i s s a t a d o nas t r a i l lm a tl l i 曲y i e l dm d p i 珥n e n ti ss c r e e n e do u t t h i 0 u g ht h e s i n g l ef h c t o ra 叩豳喇ti th a ss t l 】d i e do n 他d i 缸o fd i 缸缸哪c u l t i v a m 毽c o n d i t i o no n m ep i 鲫e n tv a l u e 也a tp r o d u c e db ym o m 塔c u si i lt h es o l i d - s t a t cc l l l t i v a t i o m 粕dt l l m u g h t l l eo m l o g o n a le x p e r i n l 饥ti th a s 血r t l l c ro p t i i n i z e dm es o l i d - s t a _ t ec i l l t i v a d o nb yw l l i c h m o m l s c l l sp r o d u c i n gr c dp i g n l e n t a tl 吼岫u g hb ( 血t h es i n g kf a c t o r l p 咖e n t 锄d l eo f d l o g r o n a le x p e r i m 懿l ti th a sa s o 既t f l i i 地dl t l et c c h n 0 1 0 9 i cn 州e l 趾dt e c h n o l o g i c p 田锄d 七e ro ff b 咖枷n gp a c h ”m z u s 捌s 切n 盯h e a l 也w i 北，姐di th 鹄a n a l y 跫dm e h e a i t b yi n d e x ，s e n s ei n d e x ，p h y s i c a la i l dc h e l i c a l 砌e xa sw e l la st h em a o rf h n c t i o no f m 埘t i o u si n 鲥i e n to ft h ew m e t i l i se x p c r i m c n tn o t 砌yo p t i n i i z et h es o l i dc l l l t i v a t e c o n d i t i o no f t l l em o m l s c 璐，b u ta l s ou s er e ds t a n 盯i i lb i 可 血l gp a c h y r b j a 】sf b 锄e n t 、“n e ， 锄dd e v e l o p eas a f ea n dh e a l 也y l l i i l l 【t l l a lt h ec o l o f ，n a v o r 趾d 向曲c t i o na r ea l l 鼬o dt o l e a dp e o p i et ob r e wp a c b y r h i 刁塔h e a l mw i r 蛇、i t l ls c i e n 在f i c 瑚劬o d t h er e s m t sa r e 够f o l l o w s ：b 鹊e do nd 曲o m l i n i n gt t l ep i 耻e n tv a l u eo fm o n u s c u s ， 曲劬s a 0 0 3i s r n e do u t 越at a l 窄e ts b 商nm a tl i i 曲y i e l d 糟dp i 哪e m b v d e t e n i l i n j n gm ec a p a b i l i t y 砌e xo ft h es t r a i l lo fs a 0 0 3 ，t 圮o p t i m a lt e m p 时羽u 把o ft l l e s t m i ni s3 0 3 5 ，o p 佃n a lp hv a l u ei sa b o u t4 ，卸di th 嬲m ec a p a c i t yo fe n d u r i 醒a c i d t h es 仃a i nc a nu t i i i z es 协r c t l ，s u c m s e ，g i i l c o s e ，一y c e r i n e ，e t h 觚o le t c 鹪c 材b o ns o u r c e s ， a n dn h 4 c l ，n a n 0 3e t c n 甜o g e ns o u r c e s t h eg 咄c 柏蚰d u r e1 5 c o n c 删i o no f 如a n 0 1 r i c ei st l l eb e s tc m t u 糟m e d i 啪f o rr e ds t a n e rt op 刚u c ep i 毋n e l l t a n de s p e c i a l l y w h 朗t h em a t 积a l a d d e di s1 0 0 9 ，i n i t i a lp hi s5 0 ，i n m a l 啪t e rc o n t e mi s4 0 a n d c l l l t i v a t i n gt i m ei s1 0d a y s a n da d d i l l g m el o wc o 玳瑚岫t i o nm e t a ls a l ti sg o o df o r 口r o d u c m g 也ep i 舯e n t t h eb e s tc 砒b o ns ( m r c ef o rr e ds t a 蹴ri sg l u c o s ea n dt h eb e s t m t g e ns o l l r c ei sn 羽q 0 3t h e ya r ef h v o r a b l ef b rt h e 舯w t ho fm o 瑚嚣c u s 捌1 k 乱b u t d i 妊白曰呲q u a 嘶6 e so fp h o s p h a t ca r ed i 鬣l d v a n t a 国e o u st ot h e 掣o w t l lo fm o n u s c u s 踟1 k a ， 趾dl o w e rm ep i 霉n e n tv a l u e t l eo p t 蚰岫c l l l t i v a 血1 9c o n m 虹o i l sd e t e 嘣m e db y o g o n a le x p e r i m e ma r ea sf o l l o w s ：i i l i t i a ip hv a l u ei s5 o ，c o n c a i 删0 no f 硼邛l e i l d 姐t g l u c o s e a d d e di so 5 ，c o n c e n 讯l t i o no f 硼p e n d a n tl l i 缸o i r e ni s5 。c u m v a t i n g o r1 2 d a y s ，t h ep i g m e n tv a l u eo f r e ds t a r t e rc 锄r e a c ht o6 1 9 8 u g t h e 叩t i m a l 硎oo fn m 把r i a li n 田e d i e n t s ( p a c h y r h j z u s ：r i c e ) o fp a c h y r i l iz i 】sr e ds 切n e r h e a l t l l 、杭n ej sl ：3 ，t l l e0 1 咖a ic o n c a 悯i o no fi t e ds t a n e r a d d e di sl0 ，锄dm e y e 硒t - a d d e di s7 t h er n o s tp m p e rp r 0 叫i o no fm 曲啦a lt ow a t e ri sl ：1 5 ，m em o s t s u i t a b l ef c 册e n t i n gt e i i l p e 阳t i | r ei s2 4 2 8 ，锄dt t l em o s tp r o p e rf e m e n 诅t i o nt i m ei s8 d a y s t h m u 曲托o m l o g o 舱le x p e m e n t ，i ta s c e r t a i n s 山eb e s tf 毫册e n t i n gc o n d i t i o ni s ： c o n c e n 删o no fr c ds t a r t e 卜a d d e di s1o ，瑚瞳i oo fm a t e r i a l 证g t e d i e r 她( d a c h v t 怔z u s ：r i c e ) o fp a c h y r h i z u sr e ds t a r t e rh e a l 山w i n ei sl ：3 ，i n i t i a lp hv a l u ei s5 o ，c o n c e n 打a t i o no f w a t e 卜a d d c di s1 5 0 k e yw o r d s ：s c r e e n i n g ，r e ds t a r t e r ，l 粘n u s c u s ，p i g 田e n tv a l u e ，p a c h y r h i z u sr e d s t a r t e rh e a l t h 可i n e ，f u n c t i o n a li t y 沈阳农业大学硕士学位论文 刖舌 1 1 红曲的概述 红曲古代称丹曲，是以红曲霉为主的一种独特的酒曲它具有耐酸，耐高温的特性， 在工艺制造上有独到之处。早在宋朝的书中就提到了红曲，如宋朝胡佰撰写的苕溪渔 隐丛话中有：“江南人家造红酒，色味两绝”( 傅金泉，1 9 9 7 ) ；宋初清异录里也 有：“以红曲煮酒”。元朝时使用红曲已较普遍，但未见有关于制法的记载。直到明朝， 在李时珍撰写的本草纲目和宋应星撰写的天：e 开物中有了红曲制法的详细记载， 这表明红曲的发明时间在1 0 世纪前( 也有学者认为红曲在唐朝时就已出现) 。本草纲 目里评论它说：“此乃人窥造化之巧者也”和“盖奇药也”。所以，红曲的问世，是我国 制曲技术的重大成就，开创了世界上用微生物发酵方法制造食用色素的新纪元，给我国 和世界食品微生物发酵史写下了一页光辉篇章。 1 1 1 红曲霉属的生理特征 红曲霉属于真菌界子囊菌门不整囊蕴纲散囊菌目红曲科红曲霉属。红曲霉菌菌丝具 横隔，多核，分枝甚繁且不规律。细胞幼时古有颗粒，老后含空泡及油滴，在菌丝体中 常出现联结现象，即两条菌丝在一处时由一细胞生出突起，与另一细胞接触处其细胞壁 消失，将二着豆相沟通。红曲霉属有无性繁殖和有性繁殖两种繁殖方式。红曲霉无性繁 殖时，由菌丝生出分生孢子梗，在其顶部产生分生孢子，单生或以基式出生，2 6 个成 链。分生孢子大多为梨形，多核、萌发后又形成菌丝。红曲霉有性繁殖时在苗丝项端或 侧技顶端首先形成一个单细胞多核的雄器，然后在雄器下面的细胞处以单轴方式又生出 一个细胞，这个细胞就是原始的雄器，即产囊器的前身。由于雄性器官的生长和发育， 将雄器向下推，使雄器与柄把呈一定角度。这时雄性器官在顶部又生出一隔膜分为两 细胞，顶端的细胞为受精丝，另一细胞为产囊器。当受精丝尖端与雄器接触后，接触点 的细胞壁解体产生一孔。雄器内的核与细胞质经受丰青丝进入产囊器。此时只进行质配， 而细胞核则成对排列，并不结合。在此同时，在两性器官f 面的细胞生出许多将其包围， 形成初期的被子器。被子器内产囊器膨大，并长出许多产囊丝。每个产囊丝形成许多双 核细胞，核配于此时发生，经过核配的细胞即予囊母细胞。每个子囊细胞中的核经过三 次分裂，形成八个子囊孢子。这时被子器已发育成熟，其中了囊消解，子囊子魍子成堆地 留在被子器内，好似其中只有一个了囊。被了器外壳破后，散出子囊孢子，子囊孢子萌 发后又形成多核菌丝。红曲霉属重要种有：m 向1 i g i n o s u s ( 烟灰色红曲霉) ，m p u r p u r e u s ( 紫红曲霉) ，m m b e r ( 红色红曲霉) m a 】b i d l l s ( 发白红曲霉) ，m - m u c o r o i d e s ( 毛霉状红 曲霉) 等。 红曲霉为腐生萄，嗜酸，特喜乳酸，耐高温，耐乙醇，能产淀粉酶、麦芽糖酶、蛋 白酶、柠檬酸、琥珀酸、乙醇、麦角固醇等。最适生长温度为3 0 3 5 ，2 5 以下4 0 以上则不适于生长。虽适p h 为3 5 p h 3 以下牛长缓慢，p h 5 以上则不适于产生色素。 以上则不适于生长。屉适p h 为3 5 ，p h 3 以下生长缓慢，p h 5 以上则不适于产生色素。 前言 远腾章用红曲对四种微生物做抑菌实验，其结果对蜡状芽孢杆菌，枯草杆菌，金黄色葡 萄球菌，荧光假单孢杆菌有较强的抑制作用，对啤酒酵母，产黄青霉不抑制，但能强烈 抑制黑曲霉分生孢子形成。远藤章认为这种红曲霉生长过程产生有抗菌作用的活性物 质，其中部分为着色物质( 远腾章，1 9 8 5 ) 。 红曲霉在麦芽汁琼脂培养基上生长良好，菌丝处为白色，老熟后变为淡红色、紫红 色、赭红色、橙红色、烟灰色等，因种而异。菌落的结构有呈绒毡状，有呈皮膜状，呈 皮膜状的菌落少褶皱或具辐射纹。红曲霉能利用多种糖类生长，但是各株菌利用个别糖 生酸与否有差别。大多数菌株都能利用淀粉、糊精、蜜二糖、纤维二糖、覃糖、甘露醇、 果糖、木糖、l 阿拉伯糖、葡萄糖等1 1 种糖类生酸，而对棉子糖、麦芽糖、蔗糖、半 乳糖和山梨醇的利用因菌种而异。但红曲霉生长旺盛的碳源产生色素不一定深。氮源的 种类和浓度对红曲的生长与代谢有显著影响。 红曲在酿酒中的应用，主要利用淀粉作为碳源，其淀粉酶中包括糊精化酶、糖化酶 及麦芽糖酶。这三类酶各自的活性依不同种群的菌株强弱有差异。同一菌株，若用大米 培养时，形成色素深，不一定糖化力强( 傅金泉，1 9 9 7 ) 。 1 1 2 红曲的代谢产物与功能性活性物质 红曲霉能够产生醇、酯、酸等多种芳香物质( 一级代谢产物) 和多种水解酶类如淀 粉分解酶、蛋白质分解酶、半乳糖分解酶、核糖核酸分解酶等，使发酵食品产生优质香 气和甘甜味道，也是绝佳的酿酒材料。尤其是其所产生的次级代谢产物如色素、抗生素、 胆固醇抑制荆、中药成分等近年来更是成为人们研究的热点。 1 1 2 1 n a c o i l n 类物质： 红曲霉所产的次级代谢产物主要有两类，即m o n a c o i m 类物质及红曲色素。 m l i nk 作用机理可能为： ( 1 ) h m g - c o a 与m o n a c o l i nk 的五碳羰酸部分结构类似。因而m o n a c o l i i lk 对 h m o c o a 还原酶具有竞争性抑制作用，降低胆固醇的合成。红曲霉抑制胆固醇活性物 的相对活性( 以m o 腑c o l i n k 为相对指标) 见表l ： 襄1 a c o i i n s 的相对活性 t a b i e lf k i a t i v e l va c t iv i t vo f o n a c o l i n s 4 名称 n c 相对活性 r e l 砒i v c i y t i v 时 m o n a c o l j nk 【l 】 m o n a c o l i nj 【7 l m o n 舵o “nx 【5 l d i h y d r 0 m o n 【3 】 d i h y d r o m 硼蝴i i nl f 4 1 1 0 0 4 2 0 1 0 0 2 0 沈阳农业大学硕士学位论文 ( 2 ) 当还原酶抑制剂抑制胆固醇合成时，刺激l d l 受体( 细胞表面低密度脂蛋白 受体) 合成，从而降低l d l 水平。 ( 3 ) h m g c o a 还原酶抑制剂能升高某些病人的h d l c h ( 高密度脂蛋白胆固醇) ， 它也能增加u ) l 受体活性，对减少冠心病有益处( 唐键，1 9 9 8 ) 。 红曲能用于治疗：杂合子家族性高胆固醇血症( h f 田，纯合子家族性高胆固醇血症， 原发性轻度高胆固醇血症，糖尿瘸异常脂血症，家族联合型高脂血症，家族性异常b 脂 蛋白血症。 1 1 2 2 红曲色素的合成： 红曲色素与m o n a c o 妇类物质最初前体物相同，但其具体合成途径有较大差异。根 据目前的研究，红曲色素的合成途径首先合成橙色色素m o n a s c o m b i n 和i h b r o d l u l c t a t i n ， 随之合成红色色素m o 眦s c o n i b i 锄】i n e 、r u b f o p u n c t a r n i n e 和黄色色素a k a n a v i n 、 m o n a s c 血。 红曲霉生物合成橙色色素的过程涉及到6 分子的乙酸缩合成环状结构以及己酸和辛 酸分别作为p - o z o l a c t o 环上的两个不同的脂肪族侧键并入结构中，s 腺苷甲硫氨酸的 甲基基团按合与c - 7 处。该基本途径属于一种多聚乙酰的生物合成：目前对红曲霉调控 该途径的方式一无所知。c a m l s 和s h 印h e f d 认为，橙色色素首先生成，黄色色素和红色 色素属于衍生物。 m o 曲s c o m b r i n 、m b f o p 蛐转变成红色色素m o n 躯c o n 】b 脚面n e 、r u b p o p i l n c 诅t i n e 的条件是培养基中存在过量的游离氨基酸和较高的p h 值。 有人认为，红曲色素是红曲霉的种能量贮存物质黄色色素组分在富含氮源的培 养基中可与含氮物质( 如氨基酸) 进行化学转化( 而非生理性转化) 成红色色素，可视 为一种氮源捕获剂，当营养缺乏时，红曲霉可同化色素，延缓细胞衰老、自溶过程。红 色色素组分( 胺类色素) 富含氮源，比黄色色素组分更容易被菌体同化。 红曲色素有胞内色素和细胞结合型色素两种形式，在深层发酵过程中，其色素大量 地分泌之胞外。 1 1 2 3 酶类： 红曲在生长过程中能产生多种酶。如淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、 蛋白酶、果胶酶等。有的红曲霉菌株还能产较高活性的蛋白酶，故可用红曲腌制鱼、肉、 豆腐等高蛋白食品( 王雅芬，2 0 0 0 ) 。红曲中含有葡萄糖淀粉酶能将淀粉水解成葡萄糖， 工业上利用红曲这一特性代替了酸水解法生产葡萄糖，具有很多优点：水解率高，能节 约粮食，降低成本，提高产品质量。红曲含有淀粉酶、糖化酶，我国福建、台湾、浙江 等东南沿海诸省一向利用红曲酿制红酒，俗称老酒，闻名于世( 路秀玲，2 0 0 0 ) 。 前言 1 1 2 4 麦角固醇： 麦角固醇( e r g o s t 啪) 是维生素d 的前体，当它受到紫外线照射后转化为维生素d 。 维生素d 能防治婴儿佝偻病，对促进孕妇和老年人钙磷的吸收有明显的生理作用，是一 种重要的药品。自然界中维生素d 的含量有限，普通食品的含量就更少，因而需要适当 补充，尤其是婴幼儿。 1 1 3 红曲的应用与发展 在我国，红曲的生产主要分布在福建、浙江、台湾等省，其中以福建的古田红曲为 最著名。红曲不仅被用于酿造黄酒，而且在腐乳、食醋、食品色素、中药等制作方面也 有广泛应用。据日本田中静一所著中国食品事典中记载，日本红曲也是中国传入的。 红曲对食品工业具有重要价值，但却仍停留在传统水平上，我们应该在原有基础上总结 提高，用现代生物技术改造提高它。 由于长期处于半殖民地半封建社会，我国的红曲生产神秘保守，技术墨守成规，红 曲生产技术处于落后状态。新中国建立以后，我国的科研人员在继承和发扬传统工艺的 基础上，对红曲生产又进行了不断的探索和改革，使红曲的生产和科研水平有了提高。 近十几年，我国科技工作者在红曲生产和科研方面发表的论文就有2 0 多篇，这对普及 和提高红曲生产起到了一定的作用。1 9 8 5 年国家标准局还制定了食品添加剂红曲米国家 标准g b - 4 9 2 6 - 8 5 ( 陈彦霖，1 9 9 8 ) 。 红曲产品的生产有两种方法：固态发酵和液态发酵。随着不断发展的新技术与传统 的发酵产品结合，固态发酵工艺这项古老的发酵技术从新受到重视。( s a t o ，k 1 9 8 3 ) 。利 用固态发酵工艺生产红曲米，具有设备投资少、生产能耗低、工艺简单、发酵条件租放、 废物产生少等特点。但传统红曲生产工艺存在着下列问题：操作技术烦琐，劳动强度大； 表层地面培养，占地面积大，产量低；技术难度大，质量不稳定。为了改变上述状况， 1 9 8 3 年福建古田红曲厂研究采用大罐浸米、蒸饭机蒸饭、厚层通风制曲的方法，1 9 8 6 年又安装了微机控温系统，使红曲发酵温度实现了自动控制，这是我国红曲生产史上的 一项伟大创举。福建南平调味品公司在红曲霉通风制曲工艺研究方面也取得了可喜成 果。1 9 8 4 年浙江温州酒厂也曾试验成功了乌衣红曲厚层通风制曲的方法。在红曲色素的 生产方面，大多采用纯种结合传统生产红曲色素。上海市工业微生物研究所创造了液体 培养法生产红曲色素，该所还研究成功了液体固体二步法生产红曲色素，这种方法操作 简便，硬备简单，质量稳定，效果显著，宜在城镇农村办厂生产。福建省粮油科学技术 研究所以红曲霉为菌种，菇干粉为原料，进行1 0 0 0 l 大罐液体发酵试验，发酵周期5 0 6 0 h ，可得湿菌体3 0 4 5 k g ，也取得了一定的成绩。总之，红曲生产将由传统逐步向机 械化方向发展，向现代化方向发展( 傅金泉，1 9 9 7 ) 。 6 沈阳农业大学硕士学位论文 由于红曲具有神奇的医疗功效，而红曲食品又是美食珍品，因此日本多家公司投入 了大量的人力财力，开发了一系列红曲保健食品。己成功上市的有以红曲取代部分米曲 酿制的红曲清酒、红曲米酯，取代部分麦曲酿制的红曲酱油，此外还有红豆腐乳、肉制 品和面食等。红盐除在酿造红酒、制腐乳、制中药等方面有应用外，近几年来，由于化 学合成色素对人体的致癌作用引起了人们对微生物色素开发的兴趣，特别是在红曲色素 的研究与开发方面。但红曲色素耐光性较差，容易退色成淡黄色，成本较高，这些方面 还有待进一步深入研究。在医药方面，用红曲霉制成红曲应用于酿酒，并从酒醅中提取 粗制红曲霉素，治疗慢性肠炎、痢疾等有特效；在白酒生产方面，在红曲酯化菌、强化 大曲等方面有新发现；在保健食品方面，已开发出了红曲酯及酯饮料、红曲健身酒、红 曲清酒、红曲补洒等，向红曲保健食品系列化发展。红曲保健食品的开发有广阔的前景， 红曲将为人类健康做出贡献( 傅金泉，2 0 0 2 ) 。 1 2 黄酒的研究概述 在最新的国家标准中，黄酒的定义是：以稻米、黍米、黑米、玉米、小麦等为原料， 经过蒸料，拌以麦曲、米曲或酒药，进行糖化和发酵酿制成的各类黄酒。 1 2 1 我国黄酒酿造技术的发展 我国古代制酒始于周朝，最开始以麦芽为糖化剂进行酒的生产。礼记日令仲冬篇 中记载了“古遗六法”，即酿酒的六要素，包括了精选原料、在适宜季节制曲、浸米蒸饭 操作清洁、用水清澈无味、陶器精良不漏、温度控制得当六个关键要点。周礼中记 载了五齐三酒五齐就是现代所说的发酵初期、主发酵、后发酵、压滤及澄清煎酒封坛 操作五个基本步骤，而三酒则是指浊酒、陈酿酒和清酒三种不同品质的酒，这一记载标 志着我国已成功地进行了独特的复式发酵酿酒，从发酵周期短的浊酒开始生产发酵周期 较长、味道醇厚的清酒。 1 2 2 发酵方法 黄酒发酵的特点是糖化发酵并行，即淀粉糖化和酒精发酵同时进行。我国古代就已 经开始采用喂饭法进行酿酒。东汉末年曹操的九酝春酒法酒已经详细记载了分批投饭的 方法。“九酝”即分九次投饭。黄酒的发酵方法虽有新老工艺的区别，而且各地在配料、 用曲的种类和数量及在生产过程等方面有些不同，但按操作方法来讲，大致可分为淋饭 法、摊饭法和喂饭法。其中淋饭法籼米酒中用的较多，新工艺中的热饭风冷法与摊饭法 原理相同，喂翻法优点较为显著，实际上等于酒母经几次扩培，酵母数和添加到酵母中 的酸不是一下子冲稀使有益微生物( 如根霉、酵母) 处于绝对优势，迅速繁殖并产生 大量有机酸，有效地抑制杂菌污染，这样也有利于粳米的糊化。后来由于农业耕作制度 的改变，部分酒厂开始采取以籼代粳的办法进行酿酒，但其风味和出酒率都达不到糯米、 粳米的标准。汪建国等人根据喂饭黄酒的酿造原理，结合酒精生产工艺，将粳米喂饭改 为籼米喂浆，即将碎籼米磨成浆，并加入混合糖化霉，再进行高温蒸煮，此时糊化较为 迅速和彻底，然后再加入主发酵液中。这样的做法不但保留了喂饭的优点而且利用了部 分富含营养的米浆水，也较好解决了籼米糊化困难的问题，有一定适用价值。下面以绍 兴元红酒为例。介绍黄酒的酿造工艺流程，如下： 匕鲨母 糯米一过筛一浸渍一蒸煮摊饭一落缸一搅拌期( 主发酵) 一静止期( 后发酵) l 一浆水j 一压榨一澄清一煎酒一装坛一成品 1 2 3 黄酒的分类 黄酒的种类按含糖量可分为六类： 干黄酒：“千”表示酒中的含糖量少，糖份都发酵变成了酒精，故酒中的糖份含量最 低，最新的国家标准中，其含糖量小于1 o o l o o l i l l ( 以葡萄糖计) 。这种酒属稀醪发酵， 总加水量为原料米的三倍左右。发酵温度控制得较低，开耙搅拌的时间间隔较短。酵母 生长较为旺盛，故发酵彻底，残糖很低。在绍兴地区，干黄酒的代表是“元红酒”。 半千黄酒：“半干”表示酒中的糖份还未全部发酵成酒精，还保留了一些糖份。在生 产上，这种酒的加水量较低，相当于在配料时增加了饭量，故又称为“加饭酒”。酒的含 糖量在1 0 0 3 o o 之间。在发酵过程中，要求较高。酒质厚浓，风味优良。可以长久 贮藏。是黄酒中的上品。我国大多数出口酒，均属此种类型。 半甜黄酒：这种酒含糖份3 0 0 l o o o 之间。这种酒采用的工艺独特，是用成品黄 酒代水，加入到发酵醪中，使糖化发酵的开始之际，发酵醪中的酒精浓度就达到较高的 水平，在一定程度上抑制了酵母菌的生长速度，由于酵母菌数量较少，对发酵醪中的产 生的糖份不能转化成酒精，故成品酒中的糖份较高。这种酒，酒香浓郁，酒度适中，味 甘甜醇厚。是黄酒中的珍品。但这种酒不宜久存。贮藏时间越长，色泽越深。 甜黄酒：这种酒，一般是采用淋饭操作法，拌入酒药，搭窝先酿成甜酒，当糖化至 一定程度时，加入4 0 5 0 浓度的米白酒或稽烧酒，以抑制微生物的糖化发酵作用，酒 中的糖份含量达到l o o o 2 0 o o l o o f n l 之间。由于加入了米白酒，酒度也较高。甜型 黄酒可常年生产。 浓甜黄酒：糖份大于或等于2 0 1 0 0 m 1 。 加香黄酒：这是以黄酒为酒基，经浸泡( 或复蒸) 芳香动、植物或加入芳香动、植 物的浸出液丽制成的黄酒。 黄酒的种类按酿造方法可分为三类： 淋饭酒：是指蒸熟的米饭用冷水淋凉，然后，拌入酒药粉末，搭窝，糖化，最后加 水发酵成酒。口味较淡薄。这样酿成的淋饭酒，有的工厂是用来作为酒母的。即所谓的 “淋饭酒母”。 8 沈阳农业大学硕士学位论文 摊饭酒：是指将蒸熟的米饭摊在竹蓖上，使米饭在空气中冷却，然后在加入麦曲、 酒母( 淋饭酒母) 、浸米浆水等，混合后直接进行发酵。 喂饭酒：按这种方法酿酒时，米饭不是一次性加入，而是分批加入。 1 2 4 红曲黄酒的主要种类与生产状况 黄酒的主要种类有：福建红曲黄酒、福建老酒、沉缸酒、蜜沉沉酒、闽北红曲黄酒、 金华踏饭黄酒、金华寿生酒、义鸟白字滔、小米红曲黄酒、优质红曲黄酒、温州乌衣红 曲酒、乌衣红曲黄酒、台湾红露酒、红曲健身酒、家酿红曲酒。此外还有日本红酒，其 制作工艺是在清酒醪里加入红曲的酒精浸泡液，再加糖类及味精调配成鲜味、糖度与酒 度都较高的红酒。工艺流程如下： 红曲8 0 0 k g 加l o 水4 0 0 l 一在l o 以下加清酒醪8 0 l 停放2 4 h 一再加酒精含量为 9 5 4 的酒精浸泡3 天以上一最后加水、糖及味精即成产品。 红色靖酒工艺特点是在清酒醪主发酵结束后，加入酒精含量为6 0 以上的酒精红曲 浸出液。 1 2 5 现代黄酒的发展方向 在世界低度酒潮流的带动下，我国黄酒也向着低酒度的方向发展。低度黄酒的酒精 度一般低于1 2 ，但为保持原有风味应在l o 左右。生产低度酒的方法有加水稀释、限 制酒精生产和反渗透膜法，以后两者使用较多。此外，我国在开发花色黄酒、功能型黄 酒、新原料黄酒上也作出了有益的探索，这些研究必将使中国黄酒更加丰富，具有广阔 的前景。 1 3 甘薯( 地瓜) 的营养价值与药用价值 甘薯耐早、耐瘠、稳产高产、适应性强、容易栽培，在我国主要的食品作物中，仅 次于水稻、小麦和玉米，居第四位。我国甘薯常年种植面积约l 亿亩，总产量在1 亿吨 以上，无论种植面积还是年产量，均居世界首位。目前甘薯在世界粮食生产中总产排列 为第7 位，预计2 l 世纪它将上升为世界第五大食物。 甘薯营养丰富，据分析，每l o o g 鲜甘薯含淀粉1 0 3 0 9 、蛋白质1 8 9 、脂肪0 2 9 、 碳水化合物2 9 5 9 、钙1 8 m g 、磷2 0 m g 、铁o 4 m g 、胡萝h 素1 1 m g 、维生素b 10 1 m g 、 尼克酸o 5 m g 、维生素c3 0 m g ，还含有色氨酸、丙氨酸等多种氨基酸。甘薯的维生素c 是苹果、葡萄、梨的1 0 3 0 倍。 甘薯的营养价值是引起人们对甘薯重新关注的一个重要原因。越来越多的研究表明， 甘薯除富含淀粉和可溶性糖外，还含有蛋白质、脂肪酸、多种维生素、氨基酸及钙、磷、 铁等无机盐类。据报道，甘薯中v b l 和v b 2 为米面的2 倍，v e 为小麦的9 倍，纤维 素为米面的1 0 倍；v a 和v c 的含量均比米面高，而大米为零。甘薯是“生理碱性”食物， 所含的钙、磷、铁等矿物质可以中和体内因常吃肉、蛋、鱼、米、面等酸性食品而产生 的过多的酸，以保持人体内的酸碱平衡。甘薯纤维素的含量多达7 8 ，它进入人体后 可刺激肠壁，加快消化道蠕动并吸收水分，增大粪便体积，有助于排便，这样就可减少 9 前言 因便秘而引起的人体自身中毒的机会，延缓人们衰老的过程，有助于预防痔疮和大肠癌 的发生。 甘薯还有颇高的药用价值。我国明代著名医药家李时珍在本草纲目中记载“白薯 蒸、切、晒、收充作粮食，使人长寿少病”，并指出甘薯性味甘平，有补脾胃、养心神、 益气力、活血化瘀、清热解毒等功效。甘薯含有一种特殊功能的粘蛋白，这种粘蛋白能 维持人体心血管壁的弹性，抑制动脉硬化发生，使皮下脂肪减少，防止肝肾中结缔组织 萎缩、预防胶原病发生，并对呼吸道、消化道、关节腔和浆膜腔有很好的润滑作用。甘 薯所含的类似雌性激素物质有保护人体皮肤细嫩、延缓衰老的作用。生物学家还发现甘 薯中有含有一种叫做胱氢异雄固酮的活性物质，对乳腺癌、肠癌有着特殊疗效。总之， 甘薯对防治影响人类寿命最重要的疾病癌症和心血管疾病，都有独到之功效。 1 4 本课题研究的目的和意义 红曲霉具有较强的糖化能力和医食同源性，用于酿酒已有数千年的历史。红曲在生 长过程中能产生活性较强的糖化酶和蛋白酶。同时能产生某些杀菌和抑菌的生理活性物 质。特别是发现了某些红曲霉能产生莫纳可林类等生理活性物质，该物质能降低胆固酵、 降血脂，且红曲霉属中的许多菌株都含有较多的麦角固醇，以及含有红曲的食品的都具 有抗疲劳和增强体力的作用( 黄谚谚等，1 9 9 8 ) 。若将红曲霉应用于地瓜酒的生产中， 其代谢产物则可分泌到地瓜酒中，从而增强地瓜酒的保健功能。另外，我国是红薯种植 大国，农民常将剩余的红薯自制成酒，但民间自制地瓜酒安全性极低，经常出现中毒事 件。研制开发出高附加值的红曲地瓜酒的生产工艺一方面能引导人们科学的酿制地瓜 酒。另一方面能促进红薯的种植，改善农民的收入。 本试验优化红曲霉产红色素的固体培养条件，并确定地瓜酒的发酵工艺参数。融红 曲的色泽、疗效与红薯的营养品质为一体，预开发出一种风味、色泽、功能性均上乘的 保健饮品。 1 0 沈阳农业大学硕士学位论文 1 1 试验材料 1 材料与方法 1 1 ，1 试验菌株 红曲：由沈阳新科食品添加剂有限公司提供和从提供的菌管中所分离。 酵母：实验室保藏的南阳酵母。 1 1 2 原料 主料：大米、地瓜、小米、麸皮( 市售) 。 糖化剂：红曲米( 实验室制备) 、糖化酶( 无锡协达生物制品有限公司，酶活力5 万单位惶) 。 1 1 3 试验仪器 离心式破碎机( 天津市泰斯特仪器有限公司) 7 2 l 一分光光度计( 上海精密仪器厂) 精密糖度计三支组( 沈阳市于洪区付官玻璃仪器厂) 酒精比重计三支组( 沈阳市于洪区付官玻璃仪器厂) 超净工作台( 苏净集团安泰公司制造) 电子天平( 北京塞多利斯仪器系统有限公司) 电热恒温培养箱( 上海跃进医疗器械厂) 1 0 l - r 型电热鼓风干燥箱( 天津泰斯特仪器有限公司) 水浴锅( 国华电器有限公司) 高压灭菌锅( 上海博迅实业有限公司医疗设备厂) 蒸馏装置( 自己研制) 具塞磨口试管( 沈阳市于洪区付官玻璃仪器厂) 酸碱滴定管( 沈阳市于洪区付官玻璃仪器厂) 干燥器( 沈阳市于洪区付官玻璃仪器厂) x s 2 1 2 2 0 l 双目生物显微镜( 辽宁柏益仪器) 日立l 一8 8 0 0 全自动氨基酸分析仪 1 1 4 培养基 1 1 4 1 斜面培养基： 麦芽汁琼脂培养基：p h 值自然，每管4 5 m l 。 1 1 4 2 发酵培养基： 大米培养基：大米在3 0 水浸泡1 2 h 后，沥干，取1 0 0 9 装入5 0 0 m l 三角瓶后，1 2 1 灭菌3 0 m i n ，冷却后打散，备用。 茎整兰查鲨 小米培养基：小米在3 0 水浸泡1 2 h 后，沥干，取l o o g 装入5 0 0 m 1 三角瓶后，1 2 l 灭菌3 0 m i n ，冷却后打散，备用。 麸皮培养基 将麸皮与其质量8 0 的水混合均匀，润料l h ，包在纱布中，o 9 8 1 0 4 p a 压力蒸料3 0 r n i n ，取出使料疏松，装入5 0 0 血三角瓶，每瓶5 0 9 ，1 2 l 灭菌3 0 i n i n ，冷却 后打散，备用。 1 2 试验方法 1 2 1 菌株的保藏 已纯化并大量产孢子的菌株斜面培养物保藏在4 冰箱中备用。 1 2 2 菌种的活化 将保藏的菌种接种到l o 。b x 麦芽汁琼脂培养基，p h 4 o ，3 0 活化3 h 。 1 2 3 菌种扩大培养 红曲霉的扩大培养：将活化的红曲霉菌管加入1 0 m l 无菌水制成均匀分散的菌悬液， 以l o 接种量加入到5 0 0 i i l l 三角瓶大米培养基中，在3 2 下恒温培养1 0 d 。 酵母菌的扩大培养：将活化的酵母菌用接种环接入到麦芽汁液体培养基中2 8 恒温 培养2 4 h 。 1 2 4 菌株的分离 鉴于红曲霉具有较强的耐酸性和耐酒精性，挑取外观整洁、呈红色或紫红色的菌落， 接种于加入0 7 乳酸和1 0 酒精的麦芽琼脂平板培养基，进行分离，重复3 4 次纯化 分离，最后制成斜面。 1 2 5 红曲霉镜检 加一滴石炭酸液，在无菌条件下用接种针挑取少许菌体，在显微镜下观察。 1 2 6 红曲米的制作工艺 大米一选料一清洗一浸米一沥干一装瓶灭菌一冷却一接菌种( 接种量1 0 ) 一3 2 恒温培养l o d 一成曲烘干一备用 操作要点： 原料选择：选择颗粒饱满、新鲜的硬质粳米，除去杂物，清洗干净，然后将大米3 0 水浸泡1 2 小时，淘洗干净并沥干。 装瓶灭菌：将大米分装入三角瓶内，每瓶装饭约4 c m 厚。塞上棉塞，包好牛皮纸， 在蒸汽灭菌锅内灭菌，0 1 m p a 压力3 0 m i n ，取出趁热摇散饭粒，不使结团。 接种培养：在无菌接种箱内接入红曲霉菌种孢予悬浮液，摇匀，置3 2 恒温培养。 成熟标准为饭粒内心全变红，柔软，无酵母等明显杂菌。培养期间，每天至少摇动三角 瓶2 次，使饭粒疏松，使三角瓶上部冷凝水重新回到饭粒内，供发酵生长需要。 沈阳农业大学硕士学位论文 1 2 7 红曲地瓜酒发酵工艺流程 地瓜一清洗一蒸煮一捣碎1 卜_ + 配料一摊凉一发酵一压榨一澄清一煎酒一陈酿 大米一清洗一浸米一蒸饭j ti 红曲、糖化剂、酵母、水成品 操作要点： 1 粳米：选用颗粒饱满，无黄无霉变为佳。 2 地瓜：无霉变，无芽。 3 浸米：浸米用水达到生活用水标准，浸米水面高出米面5 l o c m ，浸米时间1 2 h ， 浸米水温度3 0 。 4 蒸饭：将浸泡后的大米摊放在屉布上，缓缓开气，均匀冒气后再蒸1 0 i i l i i l 左右， 视大米失水情况，酌情喷洒水于大米上，翻拌均匀再蒸1 0 m i n ，将蒸好的米饭搓散。 将清洗干净的地瓜切块，在常压下开盖蒸煮3 5 4 0r n i n ，要求达到熟而不粘，内无 生心，将蒸好的地瓜捣碎。 5 配料：将蒸好的大米与地瓜按一定比例混合均匀。 6 发酵：将配料倒入坛中与红曲米、糖化酶、酵母、水充分搅拌均匀，中间挖一小 窝，上层撒少许红曲，盖上坛盖，封口，发酵。发酵温度控制在2 4 2 8 ，约8 d ，糟 粕下沉，上层出现清夜，终止发酵。 7 压榨：将料用纱布过滤后压榨，所得酒液经2 3 天静置澄清，再过滤得清酒。 8 煎酒：将清酒于8 0 煎酒约2 0 n l i n ，破坏酒中残留酶系、酵母。 9 陈酿：陈酿6 个月，有少许沉淀，再用微孔过滤机过滤得到成品。 1 3 测定方法 1 3 1 红曲米色价测定： 参照国家标准局1 9 8 5 年发布的中华人民共和国国家标准食品添加剂红曲米 g b 4 9 2 6 8 5 ： 称取红曲米样品o 5 0 0 9 ，放入带有刻度的1 0 0 m l 具塞癌口试管中，加入7 0 的乙醇 至5 0 m l ，摇匀后放入6 0 水浴中保温萃取2 h ，取出冷却( 必要时补充定容) 。过滤入 三角瓶中，约滤出l o m l 左右，取滤液l m l 用7 0 乙醇定容至2 5 m l 。用l c m 比色皿以 7 0 乙醇做空白，用分光光度计在5 0 5 眦波长下测定，将测得的样品平均吸光度乘以 2 5 0 0 ( 稀释倍数) 即为红曲色