全 文 ：食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016年 第41卷 第10期生物工程
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薏苡又名薏米(Coix lacryma-jobi)，是我国传
统药食两用食材，被誉为“世界禾本科植物之
王”[1]。薏苡不仅富含优质蛋白质、脂肪、淀粉、
粗纤维、矿物质、维生素以及人体必需氨基酸等
营养成分，而且还含有酯类、甾醇类、苯并唑酮
收稿日期：2016-05-19 *通讯作者
基金项目：贵州省科技厅科特派重大专项(黔科合重大专项字(2013)6010-5)。
作者简介：遇靓(1990—)，女，硕士研究生，研究方向为食品安全检测与质量控制。
类、茚类、木脂素类、三萜类、多糖类、酚类、
生物碱类、腺苷类等药效成分，既营养均衡又兼
具功能性[2-4]。其功效主要有清热解毒、利尿祛
湿、健脾止泻、健胃解痉等[5]。作为一种集营养、
保健、药用于一体的小杂粮作物，薏苡开发前景
遇 靓1，曾海英1*，张 伟2
(1.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵阳 550025；
2.贵州鑫龙食品开发有限公司，安顺 561000)
摘要：为探究红曲菌开发利用薏苡及其副产物的可能性，对红曲菌在薏苡基质中的适生性进
行研究，并利用正交试验分别对培养基和培养条件进行了优化。得到红曲菌薏苡基质培养的
最佳培养基配方为薏苡碎米60 g/L，薏苡糠麸60 g/L，麦芽糖50 g/L，氯化铵3 g/L，硫酸镁2 g/
L；最佳培养条件为接种量5%，初始pH值为6，温度34 ℃，装液量为30 mL/250 mL。采用最
佳培养基及培养条件在34 ℃下培养5 d，红曲扩培后菌体干重≥65.0 g/L(活菌量≥1.0×108 cfu/
mL)，且菌丝球均匀，形态饱满，活力强。
关键词：红曲菌；薏苡；培养；菌体干重
中图分类号：TS 201.3 文献标志码：B 文章编号：1005-9989(2016)10-0010-05
Optimization of adaptive monascus culture based on coix
YU Liang1, ZENG Hai-ying1*, ZHANG Wei2
(1.College of Liquor and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025;
2.Xinlong Food Development Company Limited, Anshun 561000)
Abstract: In order to explore the possibility of developing coix and its by-products with monascus,
adaption of monascus culture based on coix were studied. The optimum culture medium and condition
were obtained by orthogonal test. And it was as followed: broken coix seed 60 g/L, coix seed bran 60 g/
L, maltose 50 g/L, ammonium chloride 3 g/L, magnesium sulfate 2 g/L, inoculation 5%, initial pH6, liquid
medium 30 mL/250 mL and temperature 34 ℃. Under these conditions, dried cell weight of monascus
seed was more than 65.0 g/L (living cell concentration≥1.0×108 cfu/mL), the mycelium pellets showed
much better uniform structure and strong vigor, and the obtained seed met requirements.
Key words: monascus; coix seed; culture; dried cell weight
红曲菌适生性薏苡基质培养优化研究
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2016.10.006
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FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2016年 第41卷 第10期 生物工程
十分广阔[6-7]。然而，薏苡加工过程中形成的大量
副产物(碎米和糠麸)却利用方式简单、开发程度低
下，远未做到物尽其用，造成极大的资源浪费。
红曲菌是一种小型丝状腐生真菌，属红曲科
(monascaceae)、红曲霉属(Monascus)[8]。红曲菌发酵
过程可产生多种有益次级代谢物，如红曲色素、
Monacolin K、γ-氨基丁酸、麦角固醇、天然植物
激素等[9-11]，具有显著的降血脂、降血压、降胆固
醇、降血糖、抗菌性等功效[12-16]。红曲作为红曲菌
发酵产物，是我国传统的药食两用佳品[17]，被广
泛应用于食品着色、酿酒、发酵等方面[18]，但利
用红曲菌发酵薏苡副产物还鲜少报道。
本文以薏苡副产物——碎米和糠麸为基质，
探究红曲菌在薏苡基质中的适生性，并进行优
化。旨在为能够将两者有机结合，并充分利用高
营养价值的薏苡副产物，发酵生产富含多重生理
活性物的转化物，开发薏苡副产物，而提供理论
基础。
1 材料与方法
1.1 菌种与材料
紫红曲霉3.4629(Monascus purpureus)：中国普
通微生物菌种保藏管理中心；薏苡碎米、糠麸：
贵州鑫龙食品开发有限公司。
1.2 仪器与设备
恒温培养振荡器：上海智城分析仪器制造有
限公司；CX21SF1奥林巴斯生物显微镜：奥林巴
斯(中国)有限公司；SW-CJ-10超净工作台：苏州
金净净化工程有限公司。
1.3 培养基
基础培养基(g/L)：薏苡碎米30，薏苡糠麸
30，葡萄糖30，蛋白胨20，NaNO
3
2，MgSO
4
·
7H
2
O 1，KH
2
PO
4
·3H
2
O 1，pH 5.5(乳酸调节)，
121 ℃下灭菌20 min。
1.4 试验方法
1.4.1 培养方法 取已培养好的红曲菌斜面菌种，
用无菌水洗脱孢子，并以血球计数板计数，使孢
子浓度达到106 cfu/mL，按10%(v/v)的接种量接种
后，于恒温摇床30 ℃，180 r/min培养5 d。
1.4.2 菌体量测定 将定量滤纸烘干至恒重，并精
确称量其质量。准确量取10 mL研磨充分的发酵液
进行过滤，过滤后的滤渣用蒸馏水充分洗涤数次
后，80 ℃烘干至恒重，精确称量滤渣及滤纸的总
质量。
菌体干重(g/L)=[滤渣及滤纸总质量(g)－滤纸
的质量(g)]÷(10×10-3 L)
1.4.3 色价测定 参照GB 4926—2008《食品添加
剂 红曲米(粉)》色价的测定。
2 结果与分析
2.1 红曲菌薏苡基质培养基配方优化
2.1.1 薏苡碎米添加量对红曲菌培养的影响
注：图中字母不同者为差异显著(P＜0.05)，下同。
图1 薏苡碎米添加量对红曲菌培养的影响
图2 薏苡糠麸添加量对红曲菌培养的影响














      㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- ⶺ㆟⌧ߌ䛻 H- 㣸ѿ᎞䛹 㞞У















     ㈌古⌧ߌ䛻 H- 㣸ѿ᎞䛹 㞞У 㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H-
如图1所示，菌体量随薏苡碎米的添加量增
多而增大，且各试验组的菌体量均高于空白组，
表明薏苡碎米对红曲菌培养具有促进作用。当碎
米添加量为40 g/L时，菌体干重达到最大为40.05
g/L，显著(P＜0.05)高于空白组25.42 g/L，色价为
1.69 U/mL，仅低于添加量50 g/L试验组(1.90 U/
mL)，但差异不显著。因此，红曲菌薏苡基质培养
基的碎米最适添加量为40 g/L。
2.1.2 薏苡糠麸添加量对红曲菌培养的影响
如图2所示，各试验组的菌体量和色价均高
于空白组，且菌体量随薏苡糠麸添加量的增多而
呈上升趋势，表明薏苡糠麸对红曲菌培养同样具
有促进作用。当糠麸添加量为50 g/L时，菌体干重
达到最大为49.43 g/L，显著(P＜0.05)高于空白组
26.59 g/L，菌液色价达1.09 U/mL。因此，红曲菌
薏苡基质培养基的最适糠麸添加量为50 g/L。
2.1.3 不同碳源对红曲菌培养的影响 如图3所
示，当碳源仅靠薏苡基质提供时(即空白组)，由于
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碳源不足，菌体干重及色价显著(P＜0.05)低于添
加碳源试验组。而当碳源为麦芽糖时，菌体干重
和色价均达到最大值，分别为42.97 g/L和1.19 U/
mL。因此，选择麦芽糖为红曲菌薏苡基质培养基
的碳源。
2.1.4 不同氮源对红曲菌培养的影响
图3 碳源对红曲菌培养的影响
图4 氮源对红曲菌培养的影响
图5 无机盐对红曲菌培养的影响













㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- 㣸ѿ᎞䛹 㞞У















ᄥ⚓㏰ ➇㖵㚻 䚡⃹㚻 㯷⮩㘔 ⶉ䚤䨡 ⶗䚤䨡 ⅛ࡂ䨡 ⶉ䚤䧌 㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- 㣸ѿ᎞䛹㞞У






㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- 㣸ѿ᎞䛹㞞У
如图4所示，当单纯以薏苡基质进行培养时，
由于氮源不足，红曲菌的生长代谢受到限制，菌
体干重和色价均较低。而当氮源为氯化铵时，菌
体干重高达38.26 g/L。氮源为酵母膏时，色价达
到最大1.20 U/mL，但此时菌体干重远低于氮源为
氯化铵时。鉴于为了获得丰富的菌量，以利于发
酵的快速进行，因此选择氯化铵为红曲菌薏苡基
质培养基的氮源。
2.1.5 无机盐对红曲菌培养的影响 如图5所示，
当添加无机盐为硫酸镁时，菌体干重达到最大为
41.24 g/L。而添加硫酸亚铁时，色价高达17.14 U/
mL，但其菌体干重却显著(P＜0.05)低于硫酸镁试
验组，而后者的色价最低，但差异并不显著。综
合考虑，选择硫酸镁为红曲菌薏苡基质培养基的
无机盐。
2.1.6 培养基优化的正交试验分析 在碎米添加
量、糠麸添加量、碳源、氮源、无机盐等单因素
表2 培养基优化正交试验结果及极差分析
试验
号
因素 菌体干重/(g/L)
A B C D E 1 2 3 平均值
1 1 1 1 1 1 28.20 28.84 26.78 27.94
2 1 2 2 2 2 43.00 42.22 37.07 40.76
3 1 3 3 3 3 47.90 42.03 40.90 43.61
4 1 4 4 4 4 48.70 56.03 52.22 52.32
5 2 1 2 3 4 37.23 34.72 36.50 36.15
6 2 2 1 4 3 42.02 36.41 35.16 37.86
7 2 3 4 1 2 52.47 38.70 39.24 43.47
8 2 4 3 2 1 50.44 52.59 49.08 50.70
9 3 1 3 4 2 44.36 43.59 41.81 43.25
10 3 2 4 3 1 51.64 53.52 54.57 53.24
11 3 3 1 2 4 50.05 45.32 64.48 53.28
12 3 4 2 1 3 46.59 46.34 59.51 50.81
13 4 1 4 2 3 58.23 57.36 82.90 66.16
14 4 2 3 1 4 64.89 66.22 63.57 64.89
15 4 3 2 4 1 61.70 63.51 59.89 61.70
16 4 4 1 3 2 57.75 56.67 58.83 57.75
k1 41.157 43.377 44.209 46.779 48.397
k2 42.047 49.191 47.357 52.728 46.309
k3 50.148 50.516 50.615 47.688 49.612
k4 62.627 52.896 53.798 48.783 51.661
R 21.467 9.518 9.587 5.943 5.356
主次
顺序 A>C>B>D>E
最优
因素 A4 B4 C4 D2 E4
最优
组合 A4B4C4D2E4
表1 培养基正交试验因素水平
水平
因素
薏苡碎米/g
A
薏苡糠麸/g
B
麦芽糖/g
C
氯化铵/g
D
硫酸镁/g
E
1 30 30 20 2 0.5
2 40 40 30 3 1.0
3 50 50 40 4 1.5
4 60 60 50 5 2.0
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的试验基础上，以菌体干重为指标，选用L
16
(45)正
交表，进行红曲菌薏苡基质培养基的正交优化试
验，因素水平表见表1，试验结果见表2，方差分
析见表3。
由表2、表3可知，薏苡碎米、薏苡糠麸、麦
芽糖对红曲菌培养影响极显著(P＜0.01)，而氯化
铵、硫酸镁影响不显著，且5个因素主次关系为薏
苡碎米＞麦芽糖＞薏苡糠麸＞氯化铵＞硫酸镁，
最佳组合为A
4
B
4
C
4
D
2
E
4
，即培养基最佳配方为薏苡
碎米60 g/L，薏苡糠麸60 g/L，麦芽糖50 g/L，氯化
铵3 g/L，硫酸镁2 g/L。
2.2 红曲菌薏苡基质培养条件优化
2.2.1 接种量对红曲菌培养的影响
薏苡基质培养基的初始pH为5。
2.2.3 温度对红曲菌培养的影响












    ݉໷Q)ը 㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- 㣸ѿ᎞䛹㞞У 












     ⍕Ꮢč 㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- 㣸ѿ᎞䛹㞞У













     㷱⋞䛻N- 㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- 㣸ѿ᎞䛹㞞У
图7 初始pH值对红曲菌培养的影响
图8 温度对红曲菌培养的影响
图9 装液量对红曲菌培养的影响
表3 培养基正交试验结果方差分析表
因素 III型平方和 自由度 均方 F Sig.
校正模型 5195.232a 15 346.349 11.200 0.000
115223.501 1 115223.5013726.111 0.000
薏苡碎米 3562.299 3 1187.433 38.399 0.000
薏苡糠麸 589.601 3 196.534 6.356 0.002
麦芽糖 615.417 3 205.139 6.634 0.001
氯化铵 247.199 3 82.400 2.665 0.065
硫酸镁 180.716 3 60.239 1.948 0.142
误差 989.544 32 30.923
总计 121408.278 48
校正总计 6184.776 47
注：R2=0.840(调整R2=0.765)。
图6 接种量对红曲菌培养的影响











    ᣑ⻹䛻 㞞У 6N- 㣸ѿ᎞䛹 H- 㣸ѿ᎞䛹㞞У
如图6所示，当接种量为10%时，菌细胞增殖
速度最快，菌体干重达到最大为37.83 g/L，色价
为0.30 U/mL。因此，红曲菌薏苡基质培养最适接
种量为10%。
2.2.2 初始pH值对红曲菌培养的影响 如图7所
示，当初始pH为5时，菌体干重达到最大为42.28
g/L。色价随初始pH的增大而递增，当pH为7时，
达到最大为1.14 U/mL。但为获得菌量丰富的培养
液，以利于后续发酵的快速进行，故选择红曲菌
如图8所示，当培养温度为32 ℃时，菌体干
重达到最大为50.80 g/L，而色价为2.34 U/mL，仅
低于培养温度为34 ℃时，但二者差异并不显著。
从经济成本和实现菌量丰富的角度，选择32 ℃为
红曲菌薏苡基质培养的最适培养温度。
2.2.4 装液量对红曲菌培养的影响
如图9所示，随着装液量的增多，菌量和色价
均随之下降。当装液量为30 mL/250 mL时，溶氧
量最大，且菌体干重和色价均达到最大值，分别
为39.74 g/L和0.51 U/mL。因此当用250 mL容量的
三角瓶培养红曲菌时，选择装液量30 mL。
2.2.5 培养条件的正交优化 在接种量、初始pH
值、温度、装液量等单因素试验的基础上，以菌
体干重为指标，采用L
9
(34)正交表，进行培养条件
正交优化试验，因素水平表见表4，试验结果见表
5，方差分析见表6。
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表4 培养条件正交试验因素水平
水平
因素
接种量/% A 初始pH值 B 温度/℃ C 装液量/mL D
1 5 5 30 30
2 10 6 32 40
3 15 7 34 50
表5 培养条件优化正交试验结果及方差分析
试验
号
因素 菌体干重/(g/L)
A B C D 1 2 3 平均值
1 1 1 1 1 38.18 39.10 42.22 39.83
2 1 2 2 2 40.53 39.27 37.23 39.01
3 1 3 3 3 42.38 34.85 36.80 38.01
4 2 1 2 3 30.45 31.89 32.42 31.59
5 2 2 3 1 34.98 36.03 47.15 39.39
6 2 3 1 2 32.70 32.27 39.72 34.90
7 3 1 3 2 32.67 35.20 35.18 34.35
8 3 2 1 3 30.94 28.98 28.45 29.46
9 3 3 2 1 33.05 34.88 36.79 34.91
k1 38.951 35.257 34.729 38.042
k2 35.290 35.951 35.168 36.086
k3 32.904 35.938 37.249 33.018
R 6.043 0.696 2.520 5.023
主次
顺序 A>D>C>B
最优
因素 A1 B2 C3 D1
最优
组合 A1B2C3D1
表6 培养条件正交试验结果方差分析表
因素 III型平方和 自由度 均方 F Sig.
校正模型 317.886a 8 39.736 3.809 0.009
34440.510 1 34440.510 3301.834 0.000
接种量 166.970 2 83.485 8.004 0.003
初始pH 2.839 2 1.420 0.136 0.874
温度 32.622 2 16.311 1.564 0.236
装液量 115.455 2 57.727 5.534 0.013
误差 187.753 18 10.431
总计 34946.149 27
校正总计 505.639 26
注：R2=0.629(调整R2=0.464)。
由表5、表6可知，接种量、装液量对红曲
菌培养影响极显著(P＜0.01)，而初始pH和温度
影响不显著，且4个因素影响程度的大小排序为
R
A
>R
D
>R
C
>R
B
，即接种量＞装液量＞温度＞初始
pH，实验因素的最佳组合为A
1
B
2
C
3
D
1
，即最佳的
培养条件为接种量5%，初始pH值为6，温度34
℃，装液量为30 mL/250 mL。
3 结论
通过碳源、氮源的单因素试验，发现薏苡碎
米和糠麸虽然富含蛋白质、淀粉等营养物质，但
在红曲菌培养中所提供的碳氮源并不完全，还需
再补充新碳源和氮源。而红曲菌薏苡基质培养的
最佳碳氮源分别为麦芽糖、氯化铵。从而确定了
培养基的基本成分：薏苡碎米、薏苡糠麸、麦芽
糖、氯化铵。正交试验结果显示，最佳培养基配
方为A
4
B
4
C
4
D
2
E
4
，即薏苡碎米60 g/L，薏苡糠麸60
g/L，麦芽糖50 g/L，氯化铵3 g/L，硫酸镁2 g/L；
最佳培养条件为A
1
B
2
C
3
D
1
，即接种量5%，初始pH
值为6，温度34 ℃，装液量为30 mL/250 mL。
试验结果表明，红曲菌可在薏苡基质具有适
应性，且生长良好。同时，对其培养基和培养条
件的优化研究，也为今后利用红曲菌开发薏苡及
其副产物奠定了基础。
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收稿日期：2016-04-18 *通讯作者
基金项目：国家自然科学基金项目(31301441)。
作者简介：包辰(1988—)，男，博士研究生，研究方向为食品营养与化学。
包 辰1,2，张 怡1,2，黄灿灿1，曾楠楠1，许艳萍1，郑宝东1,2*
(1.福建农林大学食品科学学院，福州 350002；
2.福建省特种淀粉品质科学与加工技术重点实验室，福州 350002)
摘要：采用薏苡仁为原料，采用4种方法制备薏苡仁抗性淀粉(Semen coicis resistant starch，
SRS3)，通过与传统益生元高直链玉米淀粉(High-amylose maize starch，HAMS)对比，研究了
SRS3对两歧双歧杆菌殖的增殖效果以及菌体模拟胃肠道耐受性。结果表明，不同方法制备
的薏苡仁抗性淀粉均对两歧双歧杆菌具有生长促进作用，与HAMS相比，超声波辅助压热法
制备的薏苡仁抗性淀粉(Ultrasonic-autoclaving treatment-purified Semen Coicis resistant starch，
UP-SRS3)，微波法制备的薏苡仁抗性淀粉(Microwave-moisture treatment-purified Semen Coicis
resistant starch，MP-SRS3)对两歧双歧杆菌增殖具有显著促进作用。压热法制备的薏苡仁抗性
淀粉(Autoclaving treatment–purified Semen Coicis resistant starch，GP-SRS3)，酶辅助压热法制
备的薏苡仁抗性淀粉(Enzyme-autoclaving treatment-purified Semen Coicis resistant starch，EP-
SRS3)，超声波辅助压热法制备的薏苡仁抗性淀粉(UP-SRS3)，微波法制备的薏苡仁抗性淀粉
(MP-SRS3)可增强两歧双歧杆菌对低pH值、高浓度胆汁盐和胃肠道逆环境的耐受性。
关键词：薏苡仁；抗性淀粉；双歧杆菌；增殖；耐受性
中图分类号：TS 201.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2016)10-0015-06
Effect of semen coicis resistant starch on the proliferation of
Bifidobacterium bifidum
BAO Chen1,2, ZHANG Yi1,2, HUANG Can-can1, ZENG Nan-nan1, XU Yan-ping1, ZHENG Bao-dong1,2*
薏苡仁抗性淀粉对两歧双歧杆菌的
增殖作用的研究
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2016.10.007