紅曲、紅曲霉和紅曲色素*

楊 洋 陳 冬 達(dá)文燕 孔維寶 牛世全

（西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 甘肅蘭州 730070）

紅曲霉（Monascus），屬于紅曲科腐生絲狀真菌，其種類豐富，是多種具有聚酮結(jié)構(gòu)的次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生菌［1］。紅曲色素和洛伐他汀是其主要代謝產(chǎn)物。其中紅曲色素是一種天然的功能性色素，作為添加劑，在食品特別是肉制品行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用；洛伐他汀能夠抑制膽固醇的合成，因此可以作為一種有效的降脂藥物。紅曲霉代謝產(chǎn)物的利用最早始于我國，且至今已有1 000多年的歷史［2］；日本、泰國和印度尼西亞等國也已有幾百年的使用史。在亞洲的一些國家，絲狀真菌紅曲霉作為一種酶制劑，廣泛應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)食品［3］，而在歐盟和美國，紅曲色素被認(rèn)為是一種有潛力的食品添加劑。近年來，由于人們對合成產(chǎn)品的毒副作用有了新的認(rèn)識，因此，越來越多的綠色產(chǎn)品受到重視。本文主要對紅曲、紅曲霉及其主要代謝產(chǎn)物紅曲色素做一綜述。

1 紅曲及紅曲產(chǎn)品

紅曲霉是傳統(tǒng)的食品微生物，其主要發(fā)酵產(chǎn)品為紅曲（Hongqu）［4］。 《本草綱目》記載：“紅曲主治消食活血，健脾燥胃。治赤白痢，下水谷，跌打撲傷損，治女人血氣痛及產(chǎn)后惡露不盡?！奔t曲中含有酵母、霉菌和細(xì)菌等多種微生物，也是釀造黃酒的重要原料，因此，紅曲最早主要用于藥品、紅曲酒及紅曲醋的釀造，例如客家黃酒即由紅曲釀造而成［5］。近代則主要研究其代謝產(chǎn)物（例如紅曲色素、洛伐他汀和桔霉素等）的生物活性及作用。我國福建、浙江和臺灣等地利用紅曲釀造紅酒，具有水解率高、節(jié)約原料、降低成本和提高紅酒質(zhì)量等優(yōu)點［6］。武漢佳成生物制品公司發(fā)明的專利糖化增香曲［7］，以紅曲為原料制得的復(fù)合菌種，在醬油的釀造過程中使用此曲，可使原料全氮利用率和醬油出品率明顯提高，并使其顏色較普通工藝醬油更加鮮艷，清香可口。目前開發(fā)的紅曲產(chǎn)品主要有紅曲米粉、紅曲酒、紅曲醋、降脂紅曲膠囊、紅曲片等。

2 紅曲霉及應(yīng)用

紅曲霉在PDA培養(yǎng)基上的菌落初始呈白色，毛毯狀，具褶皺，成熟后菌落呈紅色，菌落背面呈紅紫色，且培養(yǎng)基被染成紅色。Ainsworth分類系統(tǒng)將紅曲霉屬歸于真菌界（The Fungi），真菌門（Eumycota），子囊菌亞門（Ascomycotina），不整囊菌綱（Plectomyhcetes），散 囊 菌 目 （Eurotiales），紅 曲 科（Monascaceae），紅曲霉屬（Monascus）。 中國科學(xué)院微生物研究所和輕工部食品研究所正式收集編目的重要紅曲霉有8種48個菌株。這8種為紫紅曲霉、安卡紅曲霉、紅色紅曲霉、巴克紅曲霉、煙色紅曲霉、發(fā)白紅曲霉、銹色紅曲霉、變紅紅曲霉。

在許多國家，紅曲霉作為加工傳統(tǒng)食品的微生物被廣泛利用。紅曲霉在生長過程中會產(chǎn)生多種酶，因紅曲霉菌株種類不同，產(chǎn)酶的類型和產(chǎn)量也會有所差異。有的紅曲霉菌株可以產(chǎn)蛋白酶，因此，可將紅曲用于腌漬魚類、肉類、豆腐等蛋白含量高的食品［6］。紅曲霉在生長代謝過程中還能產(chǎn)生活性較強的糖化酶，因此，可以將其應(yīng)用到白酒生產(chǎn)中以提高糧糟釀酒的糖化力和利用率［8］。

3 紅曲色素及功能

紅曲色素是紅曲霉生長代謝過程中產(chǎn)生的一系列聚酮化合物的混合物［9］，目前主要采用光譜、液相色譜、質(zhì)譜、核磁共振等方法分析研究紅曲色素中的各種組分，已確定結(jié)構(gòu)式的有：紅色色素、紫色色素和黃色色素［10］。這3種色素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)等互不相同，但都為醇溶性色素。黃色成分在紅曲色素中的比例約占5%［11］，且性質(zhì)較紅色色素穩(wěn)定，但因其含量較少，所以一般紅曲的顏色都呈現(xiàn)偏紅色。紅曲色素一般為紫紅色粉末，熔點較高（165～192℃）［7］，常用的溶劑為醋酸（78%）和乙醇（75%～82%）［6］。 發(fā)酵液中，紅曲色素含量低時其溶液呈鮮紅色，含量高時為黑褐色且伴有熒光產(chǎn)生。

紅曲色素是由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的純天然色素，現(xiàn)已證明紅曲色素不含黃曲霉毒素［7］。紅曲色素具有預(yù)防癌癥、抗菌活性，降低血糖水平和抗腫瘤等特性，可在著色、調(diào)味和肉類保鮮中替代全部或部分的硝酸鹽和亞硝酸鹽［3］。因此，紅曲色素現(xiàn)除用于肉制品防腐著色外，已廣泛應(yīng)用于調(diào)味品、面制品、酒業(yè)等食品工業(yè)中。

4 紅曲霉產(chǎn)洛伐他汀及其功效

洛伐他?。↙ovastatin），是在1979年由日本遠(yuǎn)藤章教授從紅曲霉的培養(yǎng)物中分離出來的［12］。臨床研究發(fā)現(xiàn)，高膽固醇血癥是導(dǎo)致冠心病和動脈粥樣硬化的主要原因。在人體內(nèi)膽固醇的合成是由乙酰－CoA縮合開始的，經(jīng)由羥甲基戊二酰－CoA（HMG－CoA）分支后，合成膽固醇。而洛伐他汀能夠競爭性地抑制羥甲基戊二酰－CoA還原酶，繼而阻斷膽固醇的合成［13］。此外，洛伐他汀可以降低小鼠Lewis肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力及腫瘤進(jìn)展［14］，也可以抑制人惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長［15］。目前，洛伐他汀已經(jīng)成為治療心血管疾病的銷售額最多的藥物之一。因此，研究紅曲霉代謝產(chǎn)物及其他產(chǎn)洛伐他汀的微生物已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)藥研究方面的重要部分。

輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB/T2847－2007）規(guī)定洛伐他汀為功能紅曲的標(biāo)志性功能成分，并要求洛伐他汀含量必須達(dá)到0.4%以上［16］。因此只有不斷提高紅曲產(chǎn)品中洛伐他汀的產(chǎn)量才能從根本上提高功能產(chǎn)品競爭力。

5 紅曲霉產(chǎn)桔霉素的問題

紅曲霉的次級代謝產(chǎn)物眾多，其發(fā)酵物中的桔霉素（Citrinin）則是一種對人畜有害的真菌毒素，目前，桔霉素問題已經(jīng)成為限制我國紅曲產(chǎn)品出口產(chǎn)量的主要因素，其代謝調(diào)控機理需要進(jìn)一步研究。桔霉素在1.8～4.7 mg/mL范圍時可導(dǎo)致人類胎兒腎臟50%的細(xì)胞死亡［17］。已知在紅曲霉的發(fā)酵過程中，桔霉素和紅曲色素合成的酶能單獨調(diào)控，且紅曲色素和桔霉素的合成依賴于紅曲霉菌株、碳源、氮源、碳氮濃度比、pH值、其他營養(yǎng)因素和環(huán)境因素［18］。因此，可以在色素生產(chǎn)中通過程序控制阻止桔霉素的產(chǎn)生，以此獲得高產(chǎn)量紅曲色素和低產(chǎn)量桔霉素的產(chǎn)品。岳建明等［19］研究了紫色紅曲霉（Monascus purpureus）Y20液態(tài)發(fā)酵過程中不同銨鹽對目的產(chǎn)物紅曲色素及有害物質(zhì)桔霉素合成代謝的影響，結(jié)果表明添加銨鹽可影響發(fā)酵液的pH值，進(jìn)而導(dǎo)致紅曲霉對營養(yǎng)物質(zhì)吸收和代謝的差異，最終改變紅曲色素的組成比例及抑制桔霉素的生成。研究發(fā)現(xiàn)添加適量（NH4）2SO4、NH4C1、NH4NO3有利于促進(jìn)紅曲黃色素的生物合成，而阻礙桔霉素的生成。

6 小結(jié)

采用微生物發(fā)酵的方法生產(chǎn)天然食用色素，已經(jīng)是當(dāng)前世界上食品色素添加劑的發(fā)展趨勢。紅曲色素作為一種純天然食用色素已經(jīng)成為當(dāng)今世界研究的熱點，但紅曲產(chǎn)品還存在成分不明確、質(zhì)量不均等一系列問題。因此，對紅曲霉次級代謝產(chǎn)物的化學(xué)成分作進(jìn)一步分離鑒定，并從分子水平上對紅曲霉合成的色素、洛伐他汀和桔霉素等代謝產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)控，開發(fā)生產(chǎn)成分確定、安全有效、色調(diào)多樣的食品及醫(yī)藥保健產(chǎn)品，將是紅曲霉及其產(chǎn)品研究開發(fā)的主要方向。

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