番石榴热风干燥工艺优化及动力学研究

以番石榴为研究对象进行热风干燥动力学的试验研究,分别对不同温度、装载量、盐溶液以及热烫时间处理后的番石榴切片进行单因素热风干燥实验,并对干燥时间、干燥速率、色泽、复水比和单位能耗5个干燥指标进行测定和比较,获得影响显著的三个因素热风温度、热烫时间以及盐浓度,利用响应面分析法分析了其对干燥品质和单位能耗的综合影响,确定了最优的参数组合。在此基础上,用Newton模型,Page模型和Henderson and Pabis模型以及多项式进行拟合,建立干燥动力学方程,根据方程计算有效水分扩散系数来研究其内部水分扩散特性,并对模型进行验证。结果表明:番石榴最优工艺参数为:干燥温度90℃,热烫时间为1.99 min,食盐浓度为1.96%。验证试验结果为在最优条件下干燥速率最快,干燥时间为120 min,L值较小,a、b值最小,复水比为5.82,单位能耗118.04 kJ/g。最佳数学模型为多项式,表达式为:Y=-0.0003x 5+0.018x 4-0.3944x 3+3.2166x 2-11.364x+99.921,R 2为0.998。番石榴有效水分扩散系数为9.01×10-9 m 2/s。该研究为番石榴热风干燥应用提供理论依据。

功能红曲液态发酵的研究进展

红曲菌液态发酵可以产生众多的次级代谢产物,尤其以功能红曲Monacolin K及其类似物为代表的活性物质,为当今研究的重点。该文概述了Monacolin K的生物活性与生物合成,以及功能红曲液态发酵的控制策略,重点分析了在红曲菌液态发酵中,通过菌种筛选、培养基构建、补料工艺构建、发酵条件构建、代谢途径控制方法构建等方面来提高Monacolin K产量的途径。同时,对当前功能红曲行业的现状、以不含甘油的原料为碳源的液态发酵如何突破低产Monacolin K的瓶颈和相关政策法规的完善进行了探讨。

乳糖醇调节液态发酵红曲菌生长及莫纳可林K代谢的研究

以紫色红曲菌TY02为出发菌株,以黏米粉为碳源,大豆水解液和玉米浆为氮源,通过添加莫纳可林K(Monacolin K,MK)代谢促进剂:麦芽糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、乳糖醇和异麦芽糖醇,进行了液态发酵MK的研究。研究发现最佳的糖醇种类为乳糖醇,对MK的代谢具有显著的促进作用(P<0.05)。随后通过实验发现,在摇瓶发酵初始时(0 d)添加80 g/L的乳糖醇,紫色红曲菌TY02产总MK、胞外MK由对照组的87、37 mg/L,提高至1031、754 mg/L,分别提高了10.85倍、19.38倍;胞外MK占比、发酵液开环MK占比由对照组的42.53%、25.33%,提高至73.13%、98.56%,分别提高了71.95%、289.10%。发酵液的检测结果显示,乳糖醇的残留量为1.84 g/L,符合GB 2760—2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》;桔青霉素的含量为6μg/kg,亦符合QB/T 2847—2007《国家轻工行业标准功能性红曲米(粉)》,从而满足了功能红曲作为保健食品的原料要求,实验结果为实现功能红曲的液态发酵量产提供了理论参考。

聚乙二醇在液态发酵功能红曲莫纳可林K中的应用

以紫色红曲菌TY02为出发菌株,以黏米粉为碳源,大豆水解液为氮源进行了液态发酵莫纳可林K (Monacolin K,MK)的研究,确定出聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)的最佳分子质量与最佳浓度,再经Plackett-Burman实验设计筛选出该研究的主效因子。在摇瓶发酵初始时(0 d)添加10 g/L的PEG-2000,紫色红曲菌TY02产MK由对照的81 mg/L提高至845 mg/L,提高了9.43倍;MK胞外占比由对照的41.98%提高至80.71%,提高了92.26%。PB设计实验筛选的主效因子中,PEG-2000的P值为0.001,影响极为显著,拟合的一次模型回归方程的模型汇总R-sq为96.92%,表明一次模型方程得到的响应值的可信度达到96.92%。发酵液经有效的预处理措施,基本上清除了滤液中的PEG残留,从而满足了功能红曲作为保健食品的原料要求。该结果为研究非甘油碳源对红曲菌次级代谢产物合成提供了参考。

响应面法优化红曲菌液态发酵产莫纳可林K工艺

以紫色红曲菌为出发菌株,在200 L发酵罐中进行液态深层发酵生产莫纳可林K(简称MK)。为得到含量最高的MK,在发酵培养基不变的条件下,分别以罐压、通气量和搅拌转速为因素进行单因素试验,确定因素水平后,以MK为评价指标进行Box-Behnken响应面优化,确定该菌株产MK的最佳中试发酵工艺:罐压为0.06 MPa,通气量为22 m^(3)/h,搅拌转速为134 r/min。结果表明,在此条件下,发酵液中MK含量为828 mg/L。本研究获得红曲菌液态深层发酵产MK的最佳中试发酵工艺,为大生产及后续研究提供理论依据。