红曲发酵生产色素、防腐剂和洛伐他汀的研究

《中国食品添加剂》 China Food Additives 2002 NO．4 红曲发酵生产色素 、 防腐剂和洛伐他汀的研究 秦人伟 王异静 陈艳燕 (中国食品发酵工业研究所，北京 100027) 摘要 ：红 曲防腐剂的研究 尚未有生产报道 ，同时 ，红曲的防腐作用虽有报道 ，但其抑制微生物的种类 ，提取方 法和防腐效率 国内外研究甚少。“红曲防腐剂 的研究与生产”是“九五”国家重点科技攻关计划专。经 中国食 品发酵所四年研究，已选育出一支防腐效率高、生产速度快的红曲菌种，研制出最佳发酵工艺路线、精制方法，并 进行 了红 曲防腐剂在推广领域的应用试验 。 关键词 ：红 曲发酵 ，菌种 ，防腐剂 ，研制 Studies on Production of Colors，Preservative and Monacolin K by Anka Fermentation Qin Renwei，Wang Yijing，Chen Yanyan (China National Research Institute of Food and Fermentation Industry， Beijing 100027) Abstract： There&re still no reports about manufacturing the anka preservative in the world．Although the preservative effect of anka has been reported，the organism species the anka inhibiting，the method of extracting an d the preservative efficiency have not been studied widely．Researching and manufacturing anka preservative is one of the important sciences and technologies project of the ninth five—year—national—plan in China．After four years’study． China National Research Institute of Food an d Fermentation Industries raised an anka pure c~ture wi th high preservative efficiency，an d find the best ferm entation flowsheet． Key words：Anka ferm entation，Pure c~ture，Preservative，Research and manufacture 红曲食品是我国传统的发酵食品，利用红曲含 有的糖化酶、蛋白酶可酿造生产红豆腐乳、黄酒等 产品。目前 ，国内外只是生产红曲米、红曲红色素 及其保健食品，同时也生产含有少量洛伐他汀的红 曲米粉。红 曲防腐剂 的研究 尚未有生产报道 ，同 时，红曲的防腐作用虽有报道，但其抑制微生物 的 种类 、提取方法和防腐效率国内外研究甚少 。 列入我国食品添加剂使用卫生范围的防 腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸等 29个品种，年 产量约 5000多吨，除乳链球菌肽属天然防腐剂(年 产 4吨)外，其余均为化学合成品。迄今为止 ，世界 各国(包括 中国)食 品添加剂的发展方向是天然、安 全、高效 ，因此红 曲防腐的研制成功具有很大的市 场潜力 ，它符合开发天然食品添加剂替代合成添加 剂的发展方针。 “红曲防腐的研制与生产”是“九五”国家重点 科技攻关计划专题 。经 中国食品发酵研究所 四年 研究 ，已选育出一支防腐效率高、生产速度快 的红 曲菌种，研制出最佳发酵工艺路线 、红 曲防腐剂的 精制方法 ，并进行 了红曲防腐剂在推广领域的应用 试验。 红曲防腐剂是一种天然食品添加剂，它是将红 31 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2002 NO．4 曲霉接种于米饭经发酵培养而成。产品经北京市 卫生防疫 站”“小 鼠急性经 口毒试验”证明属无毒 级。它能广泛应用于肉制品、罐装食品等的防腐保 鲜 ，可降低亚硝酸钠 的用量 ，同时还可应用于使用 红曲红色素的场合 ，此时它兼具防腐功能 ，经 中国 科学技术信息研究所科研成果查新表明，尚未发现 国内外有与该项 目科技特点相同的文献和专利。 洛伐他 汀 (日本称 Monacolin K，即莫奈可林 K)是胆固醇合成限制酶 ，即 3一羟基一3甲基戊二 酰辅酶，A(HMG—C()A)还 原酶的抑制剂。由于 G__C0A还原酶是胆固醇合成的限速酶 ，因 此洛伐他汀能显著降低人 的血脂浓度 ，其原理是 HMO---COA还原酶与 洛伐他汀 的五碳 酸部分结 构类似，因而具有竞争性抑制作用 ，从而降低胆 固 醇的合成。另外 ，细胞 表 面低 密 度脂 蛋 白受 体 (u)L)的合成速度与细胞内胆 固醇含量有关。高 胆 固醇血症的主要特点是低密度脂蛋 白 LDL的含 量过高。由于还原酶抑制了胆固醇的合成，减少了 细胞中胆固醇的量，从而刺激了 LDL受体合成 ，降 低 了 LDL水平 ，再则 ，HM COA还原酶抑制剂 能升高某些病人的 m L-一CH(高密度脂蛋白胆 固 醇)，它能增加 DLD受体活性 ，对减少冠心病的危 害有利。利用红曲霉固体发醇生产含有洛伐他汀 的红曲米 ，尚存在含量低和红曲色素严重干扰分析 测定(采用高压液相色谱分析 )两大难题。 中国食品发酵工业研究所从菌种保藏 中心挑 选出 21支红曲菌种 ，经大米原料固体发酵 15天， 并加入一定营养盐 ，其色价 、抑菌圈大小、洛伐他汀 含量可见表 1(两次实验数据 )。表 中色价按红 曲 米国家标准(GB4926--85)规定进行分析 ：抑菌 圈 采用抗生 素微 生物 检查法 中双 碟 (滤 纸片 直径 10ram)分析法 ：洛伐他汀采用薄层层析 ，用标准洛 伐他汀试剂作对照。 表 1 21种红 曲米的色价、抑菌 圈、洛伐他汀含量 菌种代号 色价 抑菌圈(mm) 洛伐他汀(‰) 6201 250．一287 10．一10 0．2 6202 35O—-450 10．一11 0 6203 55O—_625 10．一11 0 6204 75— 125 10．一10 0．2 6205 240．一250 10．一10 0 6206 280．一312 10．一10 0 6207 278— 287 10．一10 0．3 6208 125— 137 10．一10 0 6209 175— 200 10．一10 0．2 32 菌种代号 色价 抑菌圈(rnlT1) 洛伐他汀(‰) 6210 125— 150 10．一10 0 6211 600—-612 10-一10 0 6212 150．一188 10．一10 0 6213 550—-600 10．一10 0．2 6214 210— 250 10．一10 0 6215 2250．一2750 14— 15 0 6216 525— 775 10．一10 0．3 6217 825— 1375 10．一10 0．7 6218 1300— 1350 10．一10 0．5 6219 700．一815 10．一10 0 6220 500-- 600 10．一10 0 6221 275— 312 10．一10 0 由表 1可以看出 21支菌种中： 1．有 9支和 4支菌种经发酵制备的红曲米的色 价大于 500(--级红曲米标准)和800(一级红曲米)； 2．只有 1支菌种抑菌(枯草芽饱杆菌)性能好 ， 同时色价高，即兼有两种性能； 3．有 8支菌种发酵制备的曲米含有少量的洛 伐他汀(0．2‰ ．7‰)，同时，有的色价较高 ，但 尚 未发现有抑菌作用。 下面着重介绍一下红曲防腐剂的有关情况 ： 1．红 曲防腐剂的生产方法及经济效益分析 1．1红曲防腐剂的生产工艺 红曲防腐剂主要是以大米为原料 ，经接种、发 酵制备红曲防腐米 ，再将红曲防腐米经食品级有机 试剂提取、浓缩得到红曲防腐剂产品。生产工艺流 程如下 ： 接种 大米一蒸饭一冷却一发酵一红 曲防腐米一提 取一浓缩一干燥一产品 红曲防腐剂的制备(固态发酵与液体发酵)工 艺与红曲米、红曲红色素生产工艺基本相同，主要 区别在于菌种 和发酵工艺 (添加合适 的营养盐 )。 因此 ，原生产红曲米、红 曲米红色素的企业只需在 原生产基础上，稍经技术改造 ，即可生产红曲防腐 剂，每吨产品成本与原生产工艺的生产成本相仿。 1．2红曲防腐米和红曲红色素价格 目前 ，市场供应的红曲米(1000色价 )销售价格 为每吨 8OOO～10000元，红 曲防腐米 (仍为 1000色 价)价格拟为 12000元／吨左右(生产成本为 5000元 )，而红曲红色素(100色价)为每公斤 4OO元(生 产成本约为 200元／千克)，如在此基础上，生产防腐 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2002 No．4 红曲红色素(仍为 100色价)每公斤价格拟为 500元 (生产成本为 200元／千克左右。可见一种产品拥有 两种功能，经济价格比原产品要高。 1．3项目验收 该项 目已于 2000年 8月通过 国家轻工业局组 织的专家组验收，全部达到预定的攻关指标 ，即选育 出含色素最高、防腐效果理想的菌种 ，并通过研究确 定了最佳发酵工艺和抑菌菌种最佳用量 ，同时达到 年产 0．5吨红曲防腐剂研制规模，为大规模生产提 供了工程技术数据。一种产品两种用途 ，降低 了生 产成本，并能应用于食品防腐、保鲜、延长货架期 ，具 有较强的市场竞争能力 ，整体研究水平国内领先。 2．红曲防腐剂的应用试验 亚硝酸钠是传统的腌 肉配料 ，它最明显的作用 是与肉中的肌红蛋 白反应 ，在加热后形成典型的腌 肉红色。此外，亚硝酸钠还能抑制肉毒梭状芽孢杆 菌的繁殖 ，延缓腌肉的氧化酸败 ，并能形成腌肉的特 殊风味。但由于亚硝酸钠是一种毒性较强的物质， 与形成致癌物亚硝酸胺有关，因此它在 肉肠中的使 用量和残留量受到严格控制。北京市卫生防疫站试 验表明：加入 500ppm的红曲防腐剂，就可替代 50％ 的亚硝酸钠 ，抑制肉毒梭状芽孢杆菌、金黄色葡萄球 菌，抑菌率在 99％左右。试验结果见表 2。 表 2 红 曲防腐剂抑制革兰氏阳性菌试验结果 红曲防腐剂 染菌量 抑菌率 受试菌株 ／pprn ／10％fu．ml一1 ／％ 500 大肠杆菌 1．02 99．97 500 粪链球菌 2．18 98．52 500 变形杆菌 1．58 99．25 500 枯草芽孢杆菌 1．04 99．56 500 金黄色葡萄球菌 2．16 99．85 3．红曲防腐剂的市场需求及发展趋势 全国有生产红曲米和红曲红色素的企业 l0家 左右 ，年生产红曲米 3000吨(各处不同色价)，生产 红曲红色素 100吨／年左右 (100色价)，这些产 品 尚无明显的抑菌功能。可见 ，国内外市场 尚未有红 曲防腐剂 一红曲红色素供应。 目前 ，全国已有各种肉类肠生产企业 100多家， 生产线 400多条，生产能力超过 60万吨／年。1998 年实际产量为 50万吨，以传统的熟肉制品中常用的 食品添加剂和配料为例 ，每吨肉类产品需红曲防腐 剂 一红曲红色素 0．4kg左右，则每年需 200吨。 还应 指 出 的是，1997年 全 国 肉类 总 产量 达 5354万吨，其 中肉类罐头 25万吨，熟 肉制 品 170 万吨，不到全 国肉类总产量的 3％，但发达国家 的 肉类制品达到肉类总产量的 30％～40％。大量从 市场购买生鲜猪 肉、自行加工烹制，这与时代发展 极不相称 。今后熟 肉制品将会不断发展，因此红曲 防腐剂 一红曲红色素的需求量将不断增加。有些 国家要求中国出口肉肠等食品使用天然防腐剂与 色素，而红曲防腐剂 一红曲色素就能符合此要求。 另外，红曲防腐剂 一红曲红色素还能广泛地应 用于熏鱼、果冻 、五加皮酒等食品的防腐、保鲜和着 色．。 (上接 27页) 现象 ，如能准确掌握酯化度测定，可很方便地生产 速凝型、中凝型、慢凝型果胶系列产品。 参考文献 1．陈改荣等 ，盐沉淀法从胡萝 h渣中提取果胶的工艺．食 品科 学．1997(7)．38～42 2．刘钟栋等．用柑橘皮制备果胶新工艺研究．中国南方果树 ， 1994(3)，21 3．张国福．提取果胶的一种新方法．甘肃农业大学学报 ，1994 (4)，396～400 4．陈栓虎．盐析法从苹果皮 中提取果胶的最佳工艺条件 ．食品 科学，1997(4)，22～25 33 维普资讯 http://www.cqvip.com