紫紅曲霉的重要產(chǎn)物與發(fā)酵技術(shù)！

紫紅曲霉（Monascus purpureus）是一種腐生真菌，因其能產(chǎn)大量的天然紅色素而受到廣泛關(guān)注，一般存在于樹木、土壤和堆積物等環(huán)境中。從分類學(xué)上來講，紫紅曲霉屬于真菌界（Fungi），子囊菌門 （Ascomycota），子囊菌綱 （Ascomycetes），散囊菌目 （Eurotiales），紅曲霉科（Monascaceae），紅曲霉屬（Monascus）。紅曲霉屬包含有多個(gè)菌種，其中，由微生物研究所和輕工部食品研究所正式收集編目的8種重要紅曲霉便包含了紫紅曲霉。紫紅曲霉嗜酸，能耐pH3.5，其生長(zhǎng)的溫度范圍為26-42℃。

一、菌種簡(jiǎn)介

規(guī)格：斜面培養(yǎng)物

拉丁屬名：Monascus purpureus Went

菌株名稱：紫紅曲霉

其它編號(hào)：ACCC30352

培養(yǎng)基編號(hào)：14

培養(yǎng)溫度：25-28℃

培養(yǎng)時(shí)間：7-9 天

用途：生產(chǎn)紅曲米，紅色素。

保藏條件：斜面菌種和凍干菌種應(yīng)在 2-8°C 保存。

注意事項(xiàng)：僅用于科學(xué)研究或者工業(yè)應(yīng)用等非醫(yī)療目的，不可用于人類或動(dòng)物的臨床診斷或治療，非藥用，非食用。

二、紫紅曲霉的重要產(chǎn)物

1、紅曲色素

紅曲霉是一種重要的生產(chǎn)色素的微生物，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。衛(wèi)法監(jiān)發(fā)的 [2001]84號(hào)文件將紅曲霉，特別是紫紅曲霉列為保健食品真菌菌種之一。紅曲霉產(chǎn)生色素作為食品著色劑，已廣泛使用于奶酪、米酒、肉制品和魚制品等生產(chǎn)中。其中由紫紅曲霉在生長(zhǎng)代謝過程中產(chǎn)生的紅色天然色素，即紅曲紅色素，應(yīng)用廣泛。該色素屬于蒽醌衍生物類，易溶于水和乙醇等極性溶劑。紅曲霉產(chǎn)生的典型色素主要有三種：黃色素、橘色素和紅色素。色素分子均是由一條短脂肪酸鏈（C6，C8）與一個(gè)六酮，通過聚酮化合物合成途徑縮合而得到。這些色素并不是水溶性的，并且極不穩(wěn)定，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或者加熱、光照等情況下均有可能分解或變性。但是，這些脂溶性色素能與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、氨基酸殘基、核酸以及氨基糖上的氨基團(tuán)反應(yīng)，從而形成胞外的水溶性色素。水溶性色素用途較為廣泛，因此怎樣提高胞外水溶性色素的產(chǎn)量引起了人們的強(qiáng)烈關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)，使用谷氨酸作為氮來源與胞內(nèi)色素進(jìn)行反應(yīng)，能有效的提高胞外色素的積累，從而提高產(chǎn)量，而得到的胞外色素即為谷氨酸-色素復(fù)合物。橘色素在某些條件下可轉(zhuǎn)化成黃色素或紅色素。人們用氮原子替換橘色素中對(duì)應(yīng)的氧原子使得色素的顏色從原來的黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。有研究證明紅色素幾乎沒有抗菌活性，而橘色素有微弱的抗菌活性。盡管有報(bào)道能夠從紅曲霉代謝產(chǎn)物中分離得到穩(wěn)定且高產(chǎn)量的紅色素，但是至今為止，紅色素合成途徑及機(jī)制仍不清楚。由于紅曲霉產(chǎn)生的色素安全性高、熱穩(wěn)定性較強(qiáng)、對(duì)蛋白質(zhì)的著色性好不易褪色、色彩鮮艷，并具有生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量穩(wěn)定、價(jià)格波動(dòng)相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)，因此紅曲色素的其應(yīng)用價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它色素。紅曲紅色素可以通過紫紅曲霉的發(fā)酵來大量生產(chǎn)，改良后的菌種可以進(jìn)一步提高產(chǎn)量，從而大大降低生產(chǎn)成本，因此繼續(xù)開發(fā)并有效利用紫紅曲霉對(duì)食品色素的應(yīng)用有著十分重要的意義。

2、洛伐他汀

絲狀真菌包括紫紅曲霉的次級(jí)代謝產(chǎn)物洛伐他汀及其衍生物，均有很好的降低膽固醇的功效。膽固醇是膽汁酸與甾醇類激素的前體，對(duì)維系細(xì)胞膜的完整及生物體的健康起著重要的作用。然而，血液中低密度脂蛋白（LDL）和膽固醇含量過高時(shí)，就會(huì)沉積在動(dòng)脈血管內(nèi)壁，引發(fā)一系列的應(yīng)激反應(yīng)，最終導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)生。死于心力衰竭、心絞痛、高血壓、及冠心病等心血管疾病的人數(shù)在逐年增加。2004年大約有 1710萬人死于心血管疾病，占死亡的29%。這些死亡中約720萬人死于冠心病，570萬人死于中風(fēng)。預(yù)計(jì)到2030年，幾乎有2360萬人將死于心血管疾病，而冠心病和中風(fēng)繼續(xù)成為這些死亡的主要原因。人體內(nèi)膽固醇的來源主要有兩種：一是在肝中由酰基CoA經(jīng)甲羥戊酸途徑合成，該途徑合成的膽固醇約占總膽固醇的60%-70%；二是通過飲食，在腸胃道經(jīng)酞基CoA-膽固醇酞基轉(zhuǎn)移酶（ACAT）酯化生成膽固醇。3-羥基-3-甲基-戊二酸CoA（HMG-CoA）還原酶是甲羥戊酸途徑合成過程中限速步驟的催化劑，而洛伐他汀是HMG-CoA還原酶的可逆競(jìng)爭(zhēng)抑制劑，因此具有降低體內(nèi)膽固醇的作用。研究發(fā)現(xiàn)洛伐他汀明顯抑制哺乳動(dòng)物和動(dòng)物細(xì)胞中甾醇的生物合成。從紅曲霉和土曲霉的代謝產(chǎn)物中均能分離得到洛伐他汀。

3、橘霉素

橘霉素是一種毒枝菌素，具有毒性，從絲狀真菌中分離得到。該聚酮化合物類次級(jí)代謝產(chǎn)物不僅在紅曲霉中發(fā)現(xiàn)，在其它許多真菌中也有報(bào)道，如青霉菌、曲霉菌等。橘霉素有殺死革蘭氏陽性細(xì)菌的能力，抗真菌、原蟲，但同時(shí)對(duì)哺乳動(dòng)物也有腎臟毒性，并對(duì)農(nóng)產(chǎn)品、食物、食料等有污染作用。此外，橘霉素還經(jīng)常伴隨著腎毒素一赫曲毒素污染谷物、水果、肉類和奶酪等食品。體外實(shí)驗(yàn)證明橘霉素對(duì)腎臟線粒體細(xì)胞的功能造成多種損傷，最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。常溫下橘霉素是酸性檸檬黃色晶體，在甲醇溶液中的吸收波長(zhǎng)為250 nm和333 nm。熔點(diǎn)為172℃，微溶于水，但易溶于稀氫氧化鈉、碳酸鈉或醋酸鈉溶液，也可溶于甲醇、乙醇、乙睛等大部分的極性有機(jī)溶液。橘霉素可以形成螯合物，但在酸、堿或加熱等情況下可能會(huì)降解。橘霉素是一種苯醌類甲基化物，其分子內(nèi)部有兩個(gè)氫鍵。在固體狀態(tài)時(shí)，橘霉素的兩個(gè)互變異構(gòu)體p-quinone和o-quinone之間會(huì)相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)成動(dòng)態(tài)平衡。而在甲醇或甲醇與二氯甲烷的混合溶液中，橘霉素經(jīng)過Michael-type親和加成反應(yīng)進(jìn)行兩個(gè)互變異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，該反應(yīng)是可逆的，并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在甲醇與二氯甲烷的混合溶液中，提高溫度可使反應(yīng)向天然橘霉素的方向移動(dòng)。

三、紫紅曲霉的發(fā)酵技術(shù)

從發(fā)酵技術(shù)而言，針對(duì)紅曲霉的發(fā)酵技術(shù)大體上可分固態(tài)和液體兩類。生產(chǎn)紅曲霉中生理活性代謝產(chǎn)物的方式以固態(tài)發(fā)酵制備紅曲米為主。能影響固態(tài)發(fā)酵制備紅曲米的因素有：培養(yǎng)基種類、培養(yǎng)的環(huán)境溫度、生產(chǎn)用菌株種類以及水分含量等等。發(fā)酵時(shí)，如果不能保持發(fā)酵底料有充足的水分和活度就有可能讓其傳導(dǎo)力減小，對(duì)整個(gè)發(fā)酵過程造成不利影響。固態(tài)發(fā)酵屬于傳統(tǒng)技術(shù)手段，有其弊端，因此，這幾年*的制曲工藝開始持續(xù)發(fā)展，這類新工藝讓固態(tài)發(fā)酵法實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化流程的生產(chǎn)，跟老工藝相比，不僅可以大大減小勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短發(fā)酵周期，更讓發(fā)酵的整個(gè)操作過程大大簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率獲得了提升。液態(tài)發(fā)酵有：周期短、成品質(zhì)量穩(wěn)定等多種優(yōu)于液態(tài)發(fā)酵的特點(diǎn)，因此在紫紅曲霉有關(guān)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)中備受關(guān)注。日本的一些制取紅曲霉素的公司都是采用規(guī)模較大的液態(tài)發(fā)酵法，我國也有不少單位正在探索此工藝。一些研究顯示在無光環(huán)境中培養(yǎng)紅曲霉，可以促進(jìn)色素的產(chǎn)生，若用紅光或藍(lán)光照射，可對(duì)紅曲霉的生產(chǎn)形態(tài)造成一定的影響，進(jìn)而對(duì)色素合成產(chǎn)生影響。

四、注意事項(xiàng)

1）凍干活化，干粉要全部用完，不能預(yù)留，用 0.1-0.2ml 的培養(yǎng)液或無菌水溶解，接種在 2 個(gè)斜面上，因凍干粉處于休眠狀態(tài)，請(qǐng)勿接種多支斜面，以避免因接種量不足而導(dǎo)致復(fù)蘇不成功；如有不明白之處，請(qǐng)務(wù)必先咨詢我單位技術(shù)人員，避免不必要的損失；

2）微生物菌種應(yīng)保藏于低溫、清潔干燥的地方，室溫放置時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致菌種衰退；

3）菌種操作應(yīng)在無菌條件下進(jìn)行；轉(zhuǎn)種完畢，應(yīng)經(jīng)滅菌再做丟棄處理；

4）應(yīng)根據(jù)菌種狀況及時(shí)轉(zhuǎn)接，凍干菌種保藏時(shí)間通常為 2-25 年；

5）菌種使用過程中如出現(xiàn)雜菌污染或菌種生產(chǎn)性能下降，應(yīng)及時(shí)和微生物菌種查詢網(wǎng)聯(lián)系。