一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法与流程

本发明属于食品加工和医药技术领域，尤其涉及一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法。

背景技术：

红曲霉，长久以来被认为兼具食用药用功效，是人们早已熟悉用于生产红曲酒和天然红色素的主要菌种。近些年来，由于合成色素的安全性受到怀疑，天然色素日益受到重视，特别是具有保健功能的红曲色素更受到消费者的青睐。用发酵法生产红曲色素具有能耗低、操作简单易行、提取成本低等优点,其产品为天然食品红色素，着色性好、稳定、安全无毒，是值得大力开发推广的食用天然色素。但红曲色素生产中资源综合利用率低，废渣排放造成环境污染是企业发展中的主要问题。红曲霉菌丝体中残留70％～80％的红曲色素，且含有丰富的蛋白、无机盐、麦角固醇、莫那可林K、壳聚糖等物质。其中红曲色素是公认的安全性最高的天然色素，具有降低血脂、血压，抗突变，防腐，保鲜等生理活性，其在调制品、面制品、酒业、肉制品等食品工业中应用广泛，尤其以肉制品为最，不仅着色性能好，还能防止肉制品腐败。麦角固醇主要应用于生产维生素D₂，在医药领域应用广泛，此外还是工业上用于生产氢化可的松、激素黄体酮的重要原料。壳聚糖可用来制作药物的微胶囊控制药物的释放，具有抗凝血性，能水解成低聚糖，作为功能性食品，在医药食品领域运用广泛。为了提高资源利用率，需增加产品的附加值，充分利用菌丝体中的残留物质。

目前，对红曲霉菌丝体的开发应用较少，主要应用于生产蛋白饲料。现有技术中以液体深层发酵法生产红曲红色素工艺中所得菌渣为原料，经乳化干燥处理，得到了理化指标及应用效果优于传统红曲米的天然色素红曲红粉，这种红曲红粉可直接应用于肉制品、腐乳等生产中，使产品的品质等方面胜于红曲米。杨等人以红曲红色素生产中发酵废渣为主要原料,通过对原料主要成分测定，确定了新型牛羊用蛋白质饲料的配方,同时以尿素和磷酸脲两种非蛋白氮为饲料添加剂配制了红曲蛋白质饲料，并对饲料的各种营养成分、微量元素、有毒元素进行了分析。该红曲蛋白饲料在肉牛中经饲用效果的对比研究证明：红曲蛋白饲料可完全替代胡麻饼用于肉牛育肥。但以红曲霉菌渣生产蛋白饲料中有很多大分子活性物质不利于人畜吸收。陈利用红曲霉发酵废渣提取壳聚糖，每100g菌丝体经过提取可以制得5.37g。有些工厂则把提取完发酵液后的红曲霉菌丝体直接丢弃，造成资源上的浪费。利用红曲霉液态发酵产红色素，是现代红曲红色素生产的重要的工艺方法。然而，提取红色素后的废弃红曲霉菌素体仍含有大量功效成分包括高附加值的功能成分。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法，旨在解决提取废弃菌丝体中的粗蛋白、残余色价和功能性成分麦角固醇、壳聚糖，不能提高企业经济效益，不能减少环境污染和资源浪费的问题。

本发明提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法，包括：

采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素，以体积分数为40％-80％的乙醇为提取溶剂，保持菌丝体与乙醇的固液比1:15-1:34，在40℃-70℃超声下，提取15min-45min；所得滤渣按照固液比1：3-1：5加入1％的盐酸超声，得第一滤液，过滤得到第一滤渣；加入NaOH调节pH至9，40℃水浴搅拌，过滤，得到第二滤液和第二滤渣；第二滤渣用15％NaOH以1：9比例回流皂化40min-60min得到第三滤渣；

采用酸碱法提取粗蛋白，将得到的第二滤液进一步提取菌体蛋白：第二滤液添加醋酸至pH为4，过滤干燥得到粗蛋白；

采用直接加碱的方法，将第三滤渣用60％-70％乙醇提取得到第四滤液和第四滤渣，结晶得到麦角固醇粗品；以第四滤渣为原料，烘干后，按固液比1:4-1：10加入25％-35％的NaOH在微波下下反应25min-30min，过滤得到的滤渣加入10％-15％的醋酸，80℃-90℃回流4h-6h，再用NaOH调节pH至10，过滤干燥，得到壳聚糖。

进一步，采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素中所得滤渣按照固液比1：3-1：5加入1％的盐酸超声1h，超声功率为100W。

进一步，采用直接加碱的方法中在300W-450W微波功率下下反应25min-30min。

进一步，红曲霉菌丝体经预处理：菌丝体95℃-105℃下干燥至恒重，粉碎过80目筛，按照菌丝体：40％-80％的乙醇为1:15-1:34比例，100W超声条件下，45-55℃，15-45min提取红色素红曲。

采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素，红曲色素得率约为94.01％；

采用酸碱法提取粗蛋白，得率约为64.3％；

采用直接加碱的方法，壳聚糖的得率为2.45％。

本发明另一目的在于提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法在制备食品添加剂上的应用。

本发明另一目的在于提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法在制备功能食品上的应用。

本发明另一目的在于提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法在制备保健品上的应用。

本发明提供的红曲霉菌丝体资源综合利用的方法，寻找出了一条简单高效的工艺路线，实现了红曲霉菌丝体中红曲色素、麦角固醇、粗蛋白、壳聚糖的提取回收，从而达到资源利用的最大化，获得了较高的经济、社会和生态效益；在目前生产中，红曲菌丝体常被当作废渣处理，浪费资源且可能带来环境负担，本发明提高了资源利用率，增加了产品的附加值，充分利用了菌丝体中的残留物质。

本发明提供的红曲霉菌丝体资源综合利用的方法，可以从废弃红曲霉菌丝体回收红曲色素941g/kg DW，粗蛋白904g/kg DW麦角固醇40.3g/kg DW、壳聚糖54.2g/kg DW，按市价估算，每千克菌丝体(干重)可提取产品的产值约205元。本发明中采用的物料均廉价易得、环境友好，且部分试剂可回收后重复利用，有效的提高了经济效益并附加产生了相应的社会和生态效益。本发明确定了红曲霉菌丝体中麦角固醇、粗蛋白、壳聚糖和残余色素提取的最佳工艺条件；确定了综合提取上述成分的最佳工艺路线，按照本发明提供的工艺路线，可实现各成分的一次性提取，避免分别提取造成的材料浪费和经济损失，提高资源利用效率。

本发明提供的红曲霉菌丝体资源综合利用的方法成本核算为：

处理1kg菌丝体需要物料：

HCL：步骤①3000*1％＝30g*90元/吨(30％)＝0.01元

NaoH：步骤③1000*(1-90.4％)*9*15％＝135g；⑦1000*(1-90.4)*25％*0.1＝20g；⑨15000*10％＝1500g；总计：135+20+1500＝1655g*2000元/吨＝3.3元

乙醇：④可回收

醋酸：⑧15000*10％＝1500g*2500元/吨＝3.75元

复合蛋白酶：1000*(1-90.4％-5.42％)*1％＝0.04g*200元/kg＝0.01元

合计物料消耗：0.01+3.3+3.75+0.01＝7.17

利润计算(按市价估算)：

麦角固醇：1000*4.03％＝40.3g*3500元/kg＝141元

壳聚糖：1000*5.42％＝54.2g*150元/kg＝8.13元

粗蛋白：1000*90.4％＝904g*50元/kg＝45.2元

141+8.13+45.2-7.17＝187.16元

本发明采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素，确定了红曲色素的最佳提取工艺条件，提取率可以达到94.01％；采用酸碱处理，确定了粗蛋白最佳提取工艺，提取率达到64.3％；采用直接加碱的方法，确定了的麦角固醇的最佳提取工艺条件，提取率达到4.16％；采用加碱提取的方法，确定了壳聚糖的最佳提取工艺条件，壳聚糖的得率为2.45％。

附图说明

图1是本发明实施例提供的红曲霉菌丝体资源综合利用的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图1及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

本发明实施例提供的红曲霉菌丝体资源综合利用的方法，包括以下步骤：

S101：采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素，以体积分数为40％-80％的乙醇为提取溶剂，保持菌丝体与乙醇的固液比1:15-1:34，在40℃-70℃超声下，提取15min-45min；所得滤渣按照固液比1：3-1：5加入1％的盐酸超声，得第一滤液，过滤得到第一滤渣；加入NaOH调节pH至9，40℃水浴搅拌，过滤，得到第二滤液和第二滤渣；第二滤渣用15％NaOH以1：9比例回流皂化40min-60min得到第三滤渣；

S102：采用酸碱法提取粗蛋白，将得到的第二滤液进一步提取菌体蛋白：第二滤液添加醋酸至pH为4，过滤干燥得到粗蛋白；

S103：采用直接加碱的方法，将第三滤渣用60％-70％乙醇提取得到第四滤液和第四滤渣，结晶得到麦角固醇粗品；以第四滤渣为原料，烘干后，按固液比1:4-1：10加入25％-35％的NaOH在微波下下反应25min-30min，过滤得到的滤渣加入10％-15％的醋酸，80℃-90℃回流4h-6h，再用NaOH调节pH至10，过滤干燥，得到壳聚糖。

进一步，采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素中所得滤渣按照固液比1：3-1：5加入1％的盐酸超声1h，超声功率为100W。

进一步，采用直接加碱的方法中在300W-450W微波功率下下反应25min-30min。

进一步，红曲霉菌丝体经预处理：菌丝体95℃-105℃下干燥至恒重，粉碎过80目筛，按照菌丝体：40％-80％的乙醇为1:15-1:34比例，100W超声条件下，45-55℃，15-45min提取红色素红曲。

采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素，红曲色素得率约为94.01％；

采用酸碱法提取粗蛋白，得率约为64.3％；

采用直接加碱的方法，壳聚糖的得率为2.45％。

本发明实施例提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法在制备食品添加剂上的应用。

本发明实施例提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法在制备功能食品上的应用。

本发明实施例提供一种红曲霉菌丝体资源综合利用的方法在制备保健品上的应用。

本发明提供的红曲霉菌丝体资源综合利用的方法，寻找出了一条简单高效的工艺路线，实现了红曲霉菌丝体中红曲色素、麦角固醇、壳聚糖的提取回收，从而达到资源利用的最大化，获得了较高的经济、社会和生态效益；

本发明采用超声辅助法提取菌丝体中的红曲色素，确定了红曲色素的最佳提取工艺条件，提取率可以达到94.01％；

采用酸碱处理，确定了粗蛋白最佳提取工艺，提取率达到64.3％；

采用直接加碱的方法，确定了的麦角固醇的最佳提取工艺条件，提取率达到4.16％；

采用加碱提取的方法，确定了壳聚糖的最佳提取工艺条件，壳聚糖的得率为2.45％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。