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红曲霉

红曲霉 (Monascus purpureus Went.) 中文别名 红曲、红糟、红大米。散囊菌目中的一属子囊菌曲霉科真菌。存在于树木、土壤和堆积物等。在麦芽汁琼脂培养基上生长良好,菌落初为白色,老熟后变成淡粉色、紫色或灰黑色。多形成红色。红曲可用于酿酒、制醋、做豆腐乳的着色剂和调味剂,也可做中药。

形态特征菌丝体初期在粳米粒内部生长,无色,渐变为红色,并使米粒变成紫红色。菌丝体大量分枝,含橙

紫红色颗粒,在分枝的顶端产生单个或成串的分生孢子孢子呈球形或椭圆形,6.5-10.5μm×7-9μm,闭囊壳橙红色,近球形,含有多数子囊,子囊内含8个孢子,直径25-75μm,子囊孢子卵形或近球形,光滑,透明,无色或漆红色,5.5-6μm×3.5-5μm。

散囊菌目中的一属子囊菌曲霉科真菌。存在于树木、土壤和堆积物等。在麦芽汁琼脂培养基上生长良好,菌落初为白色,老熟后变成淡粉色、紫色或灰黑色。多形成红色。红曲可用于酿酒、制醋、做豆腐乳着色剂调味剂,也可做中药。在酶制剂工业中也可用其生产糖化酶制剂。近年来,还发现红曲产生的活性物质具有降胆固醇、降血压以及预防和治疗其他疾病的功能。

红曲霉以其能产大量的天然红色素而受到关注。我国人民在12世纪的宋代,就已经根据红曲霉具有耐酸和耐高温的特性,采用明矾调节酸度和用酸米抑制杂菌的高温培养法,选择培养获得了纯度很高的红曲。长期以来,国内外微生物工作者对红曲霉的研究大多集中在传统的酿酒、制醋、着色剂以及进行关于生产淀粉酶、糖化酶等的研究与探讨。

而对于药用及其他用途仅停留在《本草纲目》 、《兽医本草》中的记载:红曲主治消食活血,健脾燥胃等。从上世纪80年代前后,国内外微生物学家才开始对其药用价值进行研究与探讨,对红曲霉中功能因子的分子结构和安全性等方面进行了广泛的研究。

红曲霉的生物学特性

按真菌学的分类方法,红曲霉属真菌门(Eumycophyta)、子囊菌纲(Ascomycetes)、真子囊菌亚纲(Euascomycetes)、红曲霉属(Monascus)。 布谷昭从中国、朝鲜、台湾和香港的酒曲腐乳、酒醅及土壤和腐败果实等中,共分离到约20种红曲霉。中国科学院微生物研究所和轻工部食品研究所正式收集编目的重要红曲霉有8种48个菌株。这8种为紫红曲霉(Monascuspurpureus)、安卡红曲霉(M.anka)、红色红曲霉(M.ruber)、巴克红曲霉(M.bakeri)、烟色红曲霉(M.fuligmo?sus)、发白红曲霉(M.albidus)、锈色红曲霉(M.rubiginosus)、变红红曲霉(M.serorubescens)。

红曲霉是腐生真菌,生长的最适pH为3.5~5,能耐pH3.5,尤嗜乳酸。生长温度为26~42℃最适温度32℃~35℃,能耐10-乙醇。红曲霉的糖化型β-淀粉酶活性较强,故可用来生产红色麦芽糖。红曲霉的蛋白酶活性较高,故可用红曲腌渍鱼、肉、豆腐等高蛋白食品。

食品天然色素中,红曲色素一直是国内外学者研究的焦点。因其含有两种黄色素(梦那红,安卡黄素)、两种红色素(潘红、梦那玉红)及两种紫色素(潘红胺、梦那玉红胺),而且色素对pH、温度、金属离子氧化还原剂等较其他天然色素稳定。因此它就一种优良的食品天然色素。日本学者对其进行毒性试验证明:红曲色素安全无毒。我国毛宁等对色素提取液进行分析,证明提取液中,不含黄曲霉毒素,可用于糕点、肉罐头、糖果、药片染色。中国食品发酵工业研究所王柏琴等人将红曲色素用在发酵香肠中,代替亚硝酸盐发色,用1.6mg/g红曲色素制作的颜色,更接近于用0.15mg/gNaNO2,取得很好的效果。

红曲色素在乙醇浓度82-或者醋酸浓度78-时,对红曲色素的溶解性最好。水溶液呈中性或碱性条件下,溶解性较好,对热稳定性较好。

红曲色素就由红曲霉属丝状真菌经发酵而合成的天然色素,就红曲霉的次级代谢产物。有人研究认为红曲色素在红曲霉菌代谢过程中有特殊的生理功能,在营养良好的培养基中培养时,红曲霉合成的红曲色素可以作为一种能量储存物质,当培养基营养缺乏时,红曲霉可同化色素,延缓细胞衰老自溶过程。因此,对红曲色素的提取必须选择合理的发酵时期,终止发酵,进行提取色素。目前报道的利用液体发酵法生产红曲有宁夏轻工所的M130菌株在大米及豆浆培养基中发酵,其发酵色价为160U/ml。华南理工大学轻工食品学院筛选出一支红曲色素高产菌株MF107,对发酵特性进行研究,结果表明:红曲霉在发酵过程中色素大量分泌至细胞外,胞内色素不足胞外色素的一半,5~6天色素大量积累,色价最高可达410U/ml。利用纯种红曲霉,采用液体发酵法生产红曲色素新技术,以饴糖为原料进行中型试验(500L发酵罐),其工艺流程为:斜面菌种———种子罐培养(29~30h,33℃)———发酵罐培养(72~89h,33℃)———板框榨滤———浸泡滤饼(93°酒精)———离心去渣———浓缩色素液———成品。100Kg饴糖(42°Be)可得固体醇溶性色素2.7Kg,色价达9500~10000U/ml。

1979年日本远藤章教授首次从红曲霉中分离出具有抑制胆固醇合成的活性物质,并命名为MonacolinK(莫那克林K)。此后,美国和日本的科学家用MonacolinK对动物进行了大量试验,结果显示,MonacolinK对动物试验就安全的。我国在这方面的研究也有报道。1988年何壁梅首次从MH-2688的变异株中提取出MH-2688,此后证明这种物质即MonacolinK。韩梅用含MonacolinK56mg/l的红曲米饭提取液喂食高血脂病的大白鼠(180~220g/只)3周后,与对照相比,血清总胆固醇开始下降(P<0.05)。王慧颖筛选出一株红曲No.4,其降血清和甘油三酯均在20-以上,经热稳定试验,其降血清胆固醇率为42.5-。德国海德森集团Heidessen Deutschland GmbH研发的裁脂刀胶囊,其主要功效成分即是红曲霉、磷脂酰胆碱,成分天然,安全无副作用,具有良好的降胆固醇、降血脂的双重作用。

麦角固醇又称麦角甾醇。麦角固醇经紫外线照射后逐步较化为维生素D2,维生素D2具有防治婴幼儿佝偻病,对促进孕妇和老年人钙磷的吸收有明显生理作用。目前,国内外麦角固醇的生产局限于酵母菌,但对于红曲霉产生的麦角固醇却鲜有报道。研究人员从红曲及土壤分离到8株红曲霉,它们均能产生麦角固醇,发酵周期96h,其产量为2g/100g干菌体,最高可达3g/100g干菌体。

我国历来就有利用红曲保存食物的传统。在《天工开物》中,就有关于炎暑利用红曲保存肉色10日不腐的记载。人们研究紫色红曲霉能产生抗菌活性物质,对细菌等具有抗菌活性董明盛等对14种微生物进行抑菌试验,结果显示红曲霉培养物对蜡状芽孢杆菌、索状杆菌、枯草杆菌金黄色葡萄球菌荧光假单胞菌有较强的抑制作用,对绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌有抑制作用。人们对引起人和动物疾病的16种微生物分别进行试验,结果发现,红曲发酵液对部分引起人和动物疾病的细菌有较强的抑菌和杀菌作用。人们研究发现红曲对肉毒索状芽孢杆菌具有抑制作用。

1991年,江苏双洋酒厂对本厂的大曲进行微生物分离时,分离出一株红曲霉,所分离的红曲霉具有极强的产酯能力,该厂定名为"红曲酯化霉"。人们应用"红曲酯化霉"培养浓香型酒的强化大曲,在生产应用中取得了良好的。在传统曲工艺基本不变的情况下,可以大幅度提高大曲的糖化力、发酵力、液化力和酯化力。人们从麦曲中分离红曲霉菌株扩大培养应用于食醋酿造,在原醋液加入红曲浸液,浸渍后总酸有所降低,但氨基酸态氮还原糖无盐固型物均有提高。红曲霉胞外脂酶具有较强的催化已酸乙酯合成的能力。

我国科学家在1995年用高剂量红曲萃取物在白鼠和兔子身体上所做的动物试验证实红曲产品没有毒性,日本学者在1997年也有类似的结论。但是西方许多国家对红曲的合法地位尚无定论。

1995年,法国人P.J.Blanc教授发表一系列论文,认为红曲霉菌中的两个重要的种,Monascuspurpureus和Monascusrubber会产生一种抗生素———橘霉素(citrinin),这种物质对肾脏有毒害作用。P.J.Blanc同时也认为,并非所有的红曲霉菌种都会产生橘霉素,而且即使使用某一能产橘霉素的菌种,若生产方法不同,橘霉素的含量也不同,有的甚至检测不出橘霉素。

通过同位素跟踪,了解到红曲霉产橘霉素的生物途径。红曲中的橘霉素是在红曲霉发酵晚期产生的次级代谢产物,橘霉素与红曲色素的合成开始在同一途径上,由1个乙酰辅酶A分子和4个丙二酰辅酶A分子缩合成戊酮,然后分两条途径进行:一条途径是合成已酮,最后产生红曲色素,另一途径经甲基化缩合、还原等步骤,最后生成橘霉素。如果能阻断戊酮到橘霉素这条途径,即抑制这一过程中的某种限速酶的活性,则既可得到更多的色素,又可减少橘霉素的产生。

红曲产品中存在桔霉素,可用多种方法进行检测及鉴定。如高压液相色谱法、荧光检测器分析法、反相色谱柱检测法以及免疫化学法等方法检测。目前,各国家科学家的检测方法还未统一,只有制订统一的检测标准方法,才能客观地对红曲霉进行公平的评价。

我国是红曲的发源地,历史悠久、经验丰富、菌种资源多,具有研究与开发红曲的有利条件。在红曲色素的开发和应用上,应采用先进的技术方法(如超临界CO2萃取技术)提取红曲色素,开拓用途,如应用于饮料、酒、化妆品等。在开展红曲霉中活性物质的理论研究上,应对活性物质的提取与检测做深入的研究;在菌种选育上,选育出活性物质的高产菌种,同时通过基因诱变和现代生物技术核质融合和基因重组)减少橘霉素的生成;从工艺条件上,控制橘霉素的生成,阻断合成橘霉素的生物途径,也是今后的研究方向。

目前,我国拥有1.2亿以上的老年人(65岁以上),动脉硬化、冠心病、高血压、肥胖症等的患病人数正在增加。因此,以红曲生产Monacolink类物质(药品)或开发红曲降胆固醇保健品具有一定的消费市场。

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