紫紅曲霉的重要產物與發酵技術！

紫紅曲霉（Monascus purpureus）是一種腐生真菌，因其能產大量的天然紅色素而受到廣泛關注，一般存在于樹木、土壤和堆積物等環境中。從分類學上來講，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，其生長的溫度范圍為26-42℃。

一、菌種簡介

規格：斜面培養物

拉丁屬名：Monascus purpureus Went

菌株名稱：紫紅曲霉

其它編號：ACCC30352

培養基編號：14

培養溫度：25-28℃

培養時間：7-9 天

用途：生產紅曲米，紅色素。

保藏條件：斜面菌種和凍干菌種應在 2-8°C 保存。

注意事項：僅用于科學研究或者工業應用等非醫療目的，不可用于人類或動物的臨床診斷或治療，非藥用，非食用。

二、紫紅曲霉的重要產物

1、紅曲色素

紅曲霉是一種重要的生產色素的微生物，在世界范圍內得到了廣泛的應用。衛法監發的 [2001]84號文件將紅曲霉，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中。其中由紫紅曲霉在生長代謝過程中產生的紅色天然色素，即紅曲紅色素，應用廣泛。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，并且極不穩定，在強酸、強堿或者加熱、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胞內的蛋白質、氨基酸殘基、核酸以及氨基糖上的氨基團反應，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量引起了人們的強烈關注。有研究發現，使用谷氨酸作為氮來源與胞內色素進行反應，能有效的提高胞外色素的積累，從而提高產量，而得到的胞外色素即為谷氨酸-色素復合物。橘色素在某些條件下可轉化成黃色素或紅色素。人們用氮原子替換橘色素中對應的氧原子使得色素的顏色從原來的黃色轉變為紅色。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。盡管有報道能夠從紅曲霉代謝產物中分離得到穩定且高產量的紅色素，但是至今為止，紅色素合成途徑及機制仍不清楚。由于紅曲霉產生的色素安全性高、熱穩定性較強、對蛋白質的著色性好不易褪色、色彩鮮艷，并具有生產周期短、產量穩定、價格波動相對較小等優點，因此紅曲色素的其應用價值遠遠高于其它色素。紅曲紅色素可以通過紫紅曲霉的發酵來大量生產，改良后的菌種可以進一步提高產量，從而大大降低生產成本，因此繼續開發并有效利用紫紅曲霉對食品色素的應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代謝產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，對維系細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，就會沉積在動脈血管內壁，引發一系列的應激反應，最終導致心血管疾病的發生。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。預計到2030年，幾乎有2360萬人將死于心血管疾病，而冠心病和中風繼續成為這些死亡的主要原因。人體內膽固醇的來源主要有兩種：一是在肝中由酰基CoA經甲羥戊酸途徑合成，該途徑合成的膽固醇約占總膽固醇的60%-70%；二是通過飲食，在腸胃道經酞基CoA-膽固醇酞基轉移酶（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還原酶的可逆競爭抑制劑，因此具有降低體內膽固醇的作用。研究發現洛伐他汀明顯抑制哺乳動物和動物細胞中甾醇的生物合成。從紅曲霉和土曲霉的代謝產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代謝產物不僅在紅曲霉中發現，在其它許多真菌中也有報道，如青霉菌、曲霉菌等。橘霉素有殺死革蘭氏陽性細菌的能力，抗真菌、原蟲，但同時對哺乳動物也有腎臟毒性，并對農產品、食物、食料等有污染作用。此外，橘霉素還經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。體外實驗證明橘霉素對腎臟線粒體細胞的功能造成多種損傷，最終導致細胞的死亡。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為250 nm和333 nm。熔點為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降解。橘霉素是一種苯醌類甲基化物，其分子內部有兩個氫鍵。在固體狀態時，橘霉素的兩個互變異構體p-quinone和o-quinone之間會相互轉化，構成動態平衡。而在甲醇或甲醇與二氯甲烷的混合溶液中，橘霉素經過Michael-type親和加成反應進行兩個互變異構體的相互轉化，該反應是可逆的，并達到動態平衡。在甲醇與二氯甲烷的混合溶液中，提高溫度可使反應向天然橘霉素的方向移動。

三、紫紅曲霉的發酵技術

從發酵技術而言，針對紅曲霉的發酵技術大體上可分固態和液體兩類。生產紅曲霉中生理活性代謝產物的方式以固態發酵制備紅曲米為主。能影響固態發酵制備紅曲米的因素有：培養基種類、培養的環境溫度、生產用菌株種類以及水分含量等等。發酵時，如果不能保持發酵底料有充足的水分和活度就有可能讓其傳導力減小，對整個發酵過程造成不利影響。固態發酵屬于傳統技術手段，有其弊端，因此，這幾年*的制曲工藝開始持續發展，這類新工藝讓固態發酵法實現了機械化流程的生產，跟老工藝相比，不僅可以大大減小勞動強度，縮短發酵周期，更讓發酵的整個操作過程大大簡化，生產效率獲得了提升。液態發酵有：周期短、成品質量穩定等多種優于液態發酵的特點，因此在紫紅曲霉有關代謝產物的生產中備受關注。日本的一些制取紅曲霉素的公司都是采用規模較大的液態發酵法，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境中培養紅曲霉，可以促進色素的產生，若用紅光或藍光照射，可對紅曲霉的生產形態造成一定的影響，進而對色素合成產生影響。

四、注意事項

1）凍干活化，干粉要全部用完，不能預留，用 0.1-0.2ml 的培養液或無菌水溶解，接種在 2 個斜面上，因凍干粉處于休眠狀態，請勿接種多支斜面，以避免因接種量不足而導致復蘇不成功；如有不明白之處，請務必先咨詢我單位技術人員，避免不必要的損失；

2）微生物菌種應保藏于低溫、清潔干燥的地方，室溫放置時間過長會導致菌種衰退；

3）菌種操作應在無菌條件下進行；轉種完畢，應經滅菌再做丟棄處理；

4）應根據菌種狀況及時轉接，凍干菌種保藏時間通常為 2-25 年；

5）菌種使用過程中如出現雜菌污染或菌種生產性能下降，應及時和微生物菌種查詢網聯系。