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红曲色素作为天然食品添加剂应用于食品着色历史悠久。在红曲色素的混合物中,黄色素是一类主要的食用色素品种,因为黄色调与其他色调相比,柔和、诱人,可以提高消费者的购买欲。目前,红曲黄色素的发酵在国内已开展研究,但由于色素水平不高,尚未实现大规模生产,在食品及其他领域也未得到应有的开发利用;因其颜色较为独特、醒目,在众多需要着色剂的产品中都可找到其应用前景,是值得开发的红曲色素品种。所以,系统地研究开发红曲黄色素这一品种,具有重要的理论和现实意义。
针对目前在国内市售的红曲黄色素产品存在色价和色调不高的问题,本文在单因子研究基础上,选定包括葡萄糖、玉米粉、氯化钙、蛋白胨、磷酸二氢钾和硝酸铵等6个因素,用响应面方法优化红曲霉突变株(Monascus anka mutant MYM2)的发酵培养基,提高红曲色素中的黄色素色调。研究发现,其中葡萄糖、硝酸铵和磷酸二氢钾对红曲黄色素色调影响很大,它们对色调的影响有最低浓度值,分别为14.2 g/L,6.7 g/L和5.7 g/L,其理论色调值为4.58。根据模型方程,五次重复实验,其色调平均值为4.21,实验值与模型回归预测值之间的误差在可信度区域内,此时黄色素色价达到88.14 U/mL。
针对传统的红曲色素乙醇提取液真空蒸发浓缩技术存在能耗高、色素高温下易变性的问题,本文探讨了利用纳滤技术浓缩红曲色素乙醇提取液,并对纳滤浓缩的工艺条件进行了优化研究。与传统的蒸发浓缩比较,纳滤浓缩可显著缩短浓缩时间,色素几乎没有损失,但纳滤不能完全去除乙醇成分,因此研究了纳滤浓缩和真空蒸发除残留乙醇相结合的红曲色素提取工艺。实验结果表明:选用S-3711812卷聚酰胺纳滤膜,在压力1.5MPa、25~30℃条件下,浓缩效果较好,浓缩时间显著低于传统蒸发浓缩所需时间,缩短了生产时间,降低了浓缩过程能耗,为红曲色素高效生产和保存提供了有用的理论和实验依据。
此外,本文还研究了红曲黄色素喷雾干燥工艺参数的优化和添加助干剂对粉状红曲黄色素产品质量的影响。在本实验范围内,适宜的喷雾干燥工艺为:麦芽糊精作为喷雾助干剂,喷雾干燥进口温度100℃,热风量1.10m3/min,进料流量0.04 cm3/min,操作压力14×10Pa。
最后,本文对液态发酵制备的红曲黄色素的稳定性及其提高方法进行了较系统的研究。该色素在酸性条件下色泽鲜艳,耐热性相对较好。添加0.03%的茶多酚对提高红曲黄色素的光稳定性作用显著,通过正交试验得出混合使用茶多酚、抗坏血酸和柠檬酸,对红曲黄色素的护色效果与单独使用茶多酚时相仿,所以使用茶多酚作为护色剂时,可以应用在含抗坏血酸、柠檬酸的食品当中。