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研究生:倪光輝
研究生(外文):Ni Kuang-Hui
論文名稱:以大型製麴機培養紅麴之研究
論文名稱(外文):An Investigation on Mass Cultivation of Monascus purpureus Using Commercial Scale Koji Making Equipment
指導教授:古源光
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:食品科學系
學門:農業科學學門
學類:食品科學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:紅麴色素
外文關鍵詞:Red mold ricePigment
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摘 要
學號:n8936012
論文名稱:以大型製麴機培養紅麴之研究 總頁數:89
學校名稱:國立屏東科技大學食品科學研究所碩士班
畢業時間及摘要別:九十一學年度第一學期碩士學位論文摘要
研究生:倪光輝 指導教授:古源光 博士
論文摘要內容:
將紅麴菌接種在米飯所培養製成之紅麴,內含有高經濟價值的膽固醇抑制劑Monacolin K、降血壓物質γ-胺基丁酸(GABA)及色素等代謝產物。然而,由於傳統培製紅麴方法既費時且耗工,需寬廣的製造場所,製程亦相當繁雜,故產製單位成本相對偏高。因此,本研究選定能產生紅麴色素及膽固醇抑制劑Monacolin K之紅麴菌株 Monascus purpureus CCRC 31499,來製造高濃度液體麴,以取代傳統的麴種。研究結果顯示,利用120公升液體發酵槽,以20%在來米為碳源,並以耐高溫液化酵素取代乳酸,將可有效液化米粒,並降低液體麴之黏稠度,以利紅麴菌接種繁殖。製程溫度控制在34℃左右,以60 rpm的速率攪拌、無菌空氣通氣量保持在2vvm,經過五天的培養,即可製得含3.5g/100 mL以上紅麴菌絲體的液體麴,將之均勻拌合後,即可接著以2% v/w之液體麴接種於在來米所蒸成之米飯上,並投入直徑500公分製麴機內培製紅麴。以此種製麴機製造紅麴,入機米飯含水量為35%、品溫控制在37 — 38℃,濕度在RH90%以上,並以自動溫控之循環風散熱,必要時輔以攪拌,紅麴菌在16小時左右達到生長遲滯期 (Lag phase)。入料經過36小時 (含水量約30%) 需在麴層上加水,以補充麴菌代謝或高熱蒸發所需之水份。加水方式則以大量淋水法,可使麴粒含水量達50%以上效果最佳。製麴後段將品溫調降至34℃,以幫助紅麴色素之產生。依此製程,麴層厚度在20公分培製7天後,每批次製得紅麴約1200 kg,而製造時間只需傳統式的1/2。

Abstract
Monascus spp. cultivated in the rice medium contains several high value substances, such as monacolin K, γ- aminobutyric acid (GABA), and natural red colorant. These substances are the secondary metabolites of fermentation, and are medicinally proved to possess anti-cholesterol activity. Traditional methods for cultivating Monascus spp. need large space, long fermentation time, and high labor cost, while with very low efficiency. In this investigation, Monascus purpureus CCRC 31499 was selected for its higher production capacity of monacolin K and the red pigment than traditional species.
The selected strain was first cultivated at 34℃, agitation of 60 rpm and under aeration (2 vvm) in a 120 L submerged type fermentor using 20﹪rice porridge as carbon source. To make it more feasible for inoculation, heat-stable liquefying enzyme was added instead of lactate for better liquefying efficiency and less fermentation viscosity. Five days later, high concentrated liquid red mold rice (above 3.5 g/mL) was ready to inoculate. The whole fermentation broth was well mixed with cooked rice to the final concentration of 2﹪v/w in a commercial scale koji making equipment (diameter: 500 cm), in which temperature was kept at 37-38℃and humility at 90﹪RH automatically. Air was circulated to remove fermentation heat while the rotary bed of 20 cm high and 500 cm diameter was slowly agitated. Lag phase was about 16 hours. Water was added by falls into bed at 36 th hour for keeping moisture of the cooked rice at about 50﹪or above. At the final stage of fermentation, temperature was adjusted to 34 ℃ to increase the production of red colorant. After 7 days solid-state fermentation, the depth of the layer of red mold rice was about 20 cm and the weight of red molded rice harvested each batch was about 1200 kg. The total process time was reduced to 1/2 compared with those made by traditional methods.

目 錄
中文摘要------------------------------------------------------------- Ⅰ
英文摘要------------------------------------------------------------- Ⅲ
誌 謝------------------------------------------------------------- Ⅴ
目 錄------------------------------------------------------------- Ⅵ
圖 目 錄------------------------------------------------------------- Ⅸ
表 目 錄----------------------------------------------------------- ⅩⅠ
前 言------------------------------------------------------------- 1
壹、 文獻回顧----------------------------------------------------- 2
一、紅麴的起源-------------------------------------------------- 2
二、紅麴菌的分類及生活史------------------------------------ 3
(一)紅麴菌的分類--------------------------------------------- 3
(二)紅麴菌的生活史------------------------------------------ 4
三、紅麴菌在食品上的功用----------------------------------- 6
(一)菌體外水解酵素------------------------------------------ 6
(二)一級代謝產物--------------------------------------------- 6
(三)二級代謝產物--------------------------------------------- 6
四、紅麴在食品上之應用---------------------------------------- 12
(一) 紅露酒---------------------------------------------------- 12
(二) 紅麴酒----------------------------------------------------- 12
(三) 米醋------------------------------------------------------- 12
(四) 低鹽分食品---------------------------------------------- 12
(五) 麵食------------------------------------------------------- 13
(六) 肉製品之利用------------------------------------------- 13
(七) 低膽固醇雞蛋及雞肉之生產------------------------- 13
(八) 其他食品------------------------------------------------- 13
五、紅麴傳統培養技術------------------------------------------- 14
(一) 傳統式紅麴培養流程------------------------------------- 14
(二) 傳統式紅麴製造方法-------------------------------------- 14
(三) 紅麴的詳細製造過程如下------------------------------- 14
六、天然水溶性色素之研製----------------------------- 17
七、現行製麴機培製固體麴的技術-------------------------- 17
八、永田式製麴設備之調控----------------------------------- 20
(一) 溫度控制------------------------------------------------- 20
(二) 攪拌時機------------------------------------------------- 20
(三) 空氣循環管理------------------------------------------- 20
(四) 空氣加濕裝置之管理---------------------------------- 21
(五) 乾燥管理------------------------------------------------- 21
九、利用小型圓盤製麴機研製紅麴--------------------------- 21
貳、研究動機-------------------------------------------------------- 23
參、材料與方法----------------------------------------------------- 25
一、試驗菌株------------------------------------------------------- 25
二、材料----------------------------------------------------------- 25
(一) 紅麴菌培養基-------------------------------------------- 25
(二) 藥品試劑-------------------------------------------------- 25
二、實驗設備------------------------------------------------------- 26
(一) 分析設備------------------------------------------------- 26
(二) 培養設備------------------------------------------------- 27
三、方法------------------------------------------------------------ 27
(一) 分析方法------------------------------------------------- 27
(二) 試驗方法------------------------------------------------- 30
肆、結果與討論---------------------------------------------------- 43
一、高濃度紅麴菌液體種麴培養之探討-------------------- 43
二、液體種麴接種量對紅麴菌Lag phase之影響--------- 48
三、麴粒浸水時間對含水量之影響-------------------------- 50
四、製程中麴飯加水方式之探討----------------------------- 52
五、麴粒加水時間對紅麴色素產量之影響----------------- 56
六、降低製程中紅麴白色粒比率之探討-------------------- 59
七、製程後段品溫控制對紅麴菌代謝物產生之影響------ 64
八、厚麴層製麴條件之探討----------------------------------- 73
伍、結論與建議-------------------------------------------------------- 80
參考文獻------------------------------------------------------------- 82
作者簡介------------------------------------------------------------- 89
圖 目 錄
圖1-1. Monascus anka 之生活循環------------------- 5
圖1-2.傳統式紅麴製造流程圖----------------------- 15
圖1-3.大型製麴設備構造圖------------------------- 19
圖2-1.傳統手工製程與製麴機預定製程之比較圖----- 24
圖3-1.液體種麴及麵包種麴------------------------- 32
圖3-2.120 L液體麴槽------------------------------ 34
圖3-3.紅麴菌Lag phase試驗圖--------------------- 36
圖3-4.噴霧式加水法------------------------------- 37
圖 3-5.淋水式加水法------------------------------- 39
圖3-6.水簾式加水法------------------------------- 40
圖4-1.高濃度液體麴培養3∼6天菌體圖--------------- 47
圖4-2.循環水回收設備----------------------------- 55
圖4-3.製程中麴粒含水量變化圖--------------------- 57
圖4-4.麴粒加水時間對紅麴紅色素之影響------------- 58
圖4-5.(A) 蒸熟在來米飯 (B) 糰塊狀飯粒------------ 60
圖4-6.攪拌機逆向攪拌操作------------------------ 62
圖4-7.利用不同攪拌方式所得之紅麴白色粒照相圖---- 63
圖4-8.製程中紅麴含水量變化圖---------------------- 66
圖4-9.製程中麴粒色素產量變化圖------------------ 67
圖4-10.Monacolin K之HPLC檢量線------------------ 69
圖4-11.紅麴內含monacolin K之HPLC分析圖--------- 70
圖4-12. Citrinin之HPLC檢量線-------------------- 71
圖4-13.紅麴內含citrinin之HPLC分析圖------------ 72
圖4-14.厚麴層以不同加水方式之溫度變化圖--------- 75
圖4-15.四葉(A)及二葉(B)攪拌器--------------- 76
圖4-16.以大型製麴機培養紅麴之變化圖------------- 78
圖4-17.傳統手工製程與製麴機製程之比較圖--------- 79
表 目 錄
表1-1.紅麴菌所產生之高經濟價值之產物-------------- 7
表1-2.紅麴色素液在不同pH值下的色調--------------- 8
表4-1.高濃度液體種麴培養五天生長情形-------------- 44
表4-2.高濃度液體種麴培養不同天數菌體量增長情形---- 46
表4-3.液體種麴接種量對紅麴菌Lag phase之影響------ 49
表4-4.麴粒浸水時間對其含水量之影響--------------- 51
表4-5.紅麴製程中不同加水方式麴飯含水量表--------- 53
表4-6.利用不同方法降低製程中紅麴白色粒比率-------- 61
表4-7.製程後段品溫控制對紅麴菌部份代謝物產生之影響- 65
表4-8.厚麴層製麴條件之探討----------------------- 74

參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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