一种红曲食品原料及其液固联酵工艺的制作方法

本发明公开一种红曲食品原料及其液固联酵工艺，属于食品生物。

背景技术：

1、红曲是以大米等粮谷为原料，经红曲霉发酵培养制得的一种紫红色米曲，在我国已有一千多年的使用历史。红曲含有monacolin k（洛伐他汀）、红曲色素、γ-氨基丁酸等多种生物活性成分，具有降血脂、降血压、抗氧化等多种生理功能，广泛应用于食品着色、保健食品、酿酒等领域。目前红曲的发酵生产主要采用固态发酵和液态发酵两种方式，固态发酵monacolin k产量高，但存在发酵参数难以精确控制、易受杂菌污染、产品品质不稳定等问题；液态发酵适宜工业化生产，但monacolin k产量远低于固态发酵，且后处理工艺复杂、提取纯化成本高昂。

2、为兼顾两种发酵方式的优势，现有技术中出现了固液联酵工艺，其将固态基质经干热处理后与发酵液混合进行发酵，但液态扩培阶段仅作为菌种扩培手段，未充分建立液态菌种活力、接种量与固态基质物理特性之间的定量匹配关系，导致接种效果不稳定，同时发酵前对固态基质的预处理方式也比较单一，未系统研究不同预处理方式对固态基质孔隙度、持水能力等物理特性的影响，更未建立固态基质物理特性与初始含水量、营养液添加量之间的定量关联，无法基于固态基质实际物理特性和发酵过程实时监测数据的动态精准调控。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决现有技术中的问题，而提供一种红曲食品原料及其液固联酵工艺。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种红曲食品原料，按照重量份数包括以下组分：功能红曲粉 15-20份，填充剂 30-40份，功能性辅料 8-15份，所述功能红曲粉是由红曲霉经液固联合发酵后干燥粉碎制得的红曲粉末，所述功能红曲粉中monacolin k的含量不低于6mg/g，所述填充剂选自低聚异麦芽糖、麦芽糊精、微晶纤维素、淀粉、乳糖中的一种或多种，所述功能性辅料选自虾青素、植物甾醇、茶多酚、γ-氨基丁酸中的一种或多种。

3、一种红曲食品原料液固联酵工艺，包括以下步骤：

4、s1：将红曲霉菌种接种于液态培养基中进行扩培，获得高活性的红曲霉液态菌种；

5、s2：对固态基质进行预处理，所述预处理选自发芽处理、酶解预处理、干热处理中的一种或多种；

6、s3：检测经预处理后的固态基质的物理特性参数，所述物理特性参数至少包括孔隙度和持水能力；

7、s4：根据步骤s3检测获得的所述孔隙度和持水能力数据，确定固态基质的初始含水量和营养液添加量，配制初始固态发酵培养基；

8、s5：将s1获得的红曲霉液态菌种与s4配制的初始固态发酵培养基按比例混合，使红曲霉液态菌种均匀分布于固态基质中；

9、s6：将s5混合后的物料进行固态发酵；

10、s7：在发酵过程中，实时或定时检测发酵体系中的残糖浓度、残氮浓度和红曲霉生物量；在发酵进入次级代谢期后，以脉冲方式补加碳源和氮源，所述脉冲补料的时间点和补加量根据s3检测的所述孔隙度和持水能力数据以及监测数据动态确定；

11、s8：发酵结束后，将固态基质干燥、粉碎，得到功能红曲粉。

12、优选的，在步骤s1中所述液态扩培包括：将红曲霉菌种接种于液态培养基中，在26-30℃、摇床转速180-220r/min条件下培养3-5天，获得红曲霉液态菌种；所述液态培养基的配方为：葡萄糖30-40g/l、蛋白胨8-12g/l、酵母粉5-8g/l、kh2po4 2-5g/l、mgso4·7h2o0.8-1.5g/l，ph 5.5-6.5。

13、优选的，在步骤s2中所述固态基质为大米、糙米、小米、玉米、大麦、小麦、高粱、燕麦、青稞中的一种或多种；所述红曲霉为紫色红曲菌、烟色红曲菌或丛毛红曲菌，且发芽处理包括：将固态基质在20-30℃水中浸泡10-15小时后，在26-30℃、湿度80%-90%条件下发芽24-48小时，使固态基质的发芽率达到60%-80%。

14、优选的，在步骤s2中所述酶解预处理包括：采用淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶中的一种或多种对固态基质进行酶解，酶解温度为45-55℃，酶解时间为3-5小时，酶添加量为固态基质质量的0.5%-1%，干热处理包括：将固态基质在120-150℃条件下处理30-40分钟，使固态基质中的淀粉糊化膨化，含水量降至1.5%-3%。

15、优选的，在步骤s4中所述固态基质的初始含水量与所述持水能力呈正相关：持水能力每增加10%，初始含水量增加5%-8%，所述营养液中碳源和氮源的添加浓度与所述孔隙度呈正相关：孔隙度每增加10%，碳源添加浓度增加8%-10%，氮源添加浓度增加5%-8%。

16、优选的，在步骤s5中所述红曲霉液态菌种的接种量为固态基质质量的10%-15%，所述红曲霉液态菌种与固态基质混合后的初始含水量为30%-50%。

17、优选的，在步骤s6中所述固态发酵的条件为：温度26-30℃、湿度85%-95%，发酵时间为15-20天。

18、优选的，在步骤s7中所述残糖浓度的检测方法为dns比色法，所述残氮浓度的检测方法为凯氏定氮法或奈斯勒试剂比色法，所述红曲霉生物量的检测方法为干重法。

19、优选的，在步骤s7中所述脉冲补料的时间点为：当残糖浓度降至初始浓度的20%-30%时启动第一次补料，此后每次补料后待残糖浓度再次降至4-6g/l时进行下一次补料；每次补加的碳源量为初始碳源添加量的15%-25%，氮源量为初始氮源添加量的5%-10%。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、采用先液态扩培红曲霉菌种、再接种至固态基质的液固联合发酵路线，液态菌种含有大量高活性菌体，接种后无需经历孢子萌发延迟期，可在固态基质上快速定殖和生长，缩短了发酵周期。

22、将固态基质的孔隙度和持水能力作为确定初始含水量和营养液添加量的核心依据，建立了预处理方式、基质物理特性与初始配方之间的定量匹配关系，实现了因料制宜的精准配方，同时将固态基质的持水能力作为确定脉冲补料频率和单次补加量的核心依据，结合发酵过程中残糖浓度、残氮浓度和生物量的实时监测，实现了补料策略与基质实际状态和菌体代谢状态的精准同步。

23、通过高活性液态菌种快速启动、固态基质精准控水控营养与后期脉冲补料避抑制的三阶段协同策略，在保证菌体快速建立生物量的同时，通过低糖低氮环境解除分解代谢物阻遏，延长次级代谢产物的积累期，显著提高了monacolin k的产量和转化率。

1.一种红曲食品原料，其特征在于，按照重量份数包括以下组分：功能红曲粉 15-20份，填充剂 30-40份，功能性辅料 8-15份，所述功能红曲粉是由红曲霉经液固联合发酵后干燥粉碎制得的红曲粉末，所述功能红曲粉中monacolin k的含量不低于6mg/g，所述填充剂选自低聚异麦芽糖、麦芽糊精、微晶纤维素、淀粉、乳糖中的一种或多种，所述功能性辅料选自虾青素、植物甾醇、茶多酚、γ-氨基丁酸中的一种或多种。

2.一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s1中所述液态扩培包括：将红曲霉菌种接种于液态培养基中，在26-30℃、摇床转速180-220r/min条件下培养3-5天，获得红曲霉液态菌种；所述液态培养基的配方为：葡萄糖30-40g/l、蛋白胨8-12g/l、酵母粉5-8g/l、kh2po4 2-5g/l、mgso4·7h2o 0.8-1.5g/l，ph 5.5-6.5。

4.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s2中所述固态基质为大米、糙米、小米、玉米、大麦、小麦、高粱、燕麦、青稞中的一种或多种；所述红曲霉为紫色红曲菌、烟色红曲菌或丛毛红曲菌，且发芽处理包括：将固态基质在20-30℃水中浸泡10-15小时后，在26-30℃、湿度80%-90%条件下发芽24-48小时，使固态基质的发芽率达到60%-80%。

5.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s2中所述酶解预处理包括：采用淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶中的一种或多种对固态基质进行酶解，酶解温度为45-55℃，酶解时间为3-5小时，酶添加量为固态基质质量的0.5%-1%，干热处理包括：将固态基质在120-150℃条件下处理30-40分钟，使固态基质中的淀粉糊化膨化，含水量降至1.5%-3%。

6.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s4中所述固态基质的初始含水量与所述持水能力呈正相关：持水能力每增加10%，初始含水量增加5%-8%，所述营养液中碳源和氮源的添加浓度与所述孔隙度呈正相关：孔隙度每增加10%，碳源添加浓度增加8%-10%，氮源添加浓度增加5%-8%。

7.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s5中所述红曲霉液态菌种的接种量为固态基质质量的10%-15%，所述红曲霉液态菌种与固态基质混合后的初始含水量为30%-50%。

8.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s6中所述固态发酵的条件为：温度26-30℃、湿度85%-95%，发酵时间为15-20天。

9.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s7中所述残糖浓度的检测方法为dns比色法，所述残氮浓度的检测方法为凯氏定氮法或奈斯勒试剂比色法，所述红曲霉生物量的检测方法为干重法。

10.根据权利要求2所述的一种红曲食品原料液固联酵工艺，其特征在于，在步骤s7中所述脉冲补料的时间点为：当残糖浓度降至初始浓度的20%-30%时启动第一次补料，此后每次补料后待残糖浓度再次降至4-6g/l时进行下一次补料；每次补加的碳源量为初始碳源添加量的15%-25%，氮源量为初始氮源添加量的5%-10%。