红曲及红曲霉的研究与应用

2024-05-03 来源：小奈知识网

湖　北　农　学　院　学　报第20卷　第2期2000年5月

Vol.20　No.2May2000JournalofHubeiAgriculturalCollege

　　文章编号:1004-3888(2000)02-0188-04

红曲及红曲霉的研究与应用

陈义光,彭德姣,田宏现

(湖南吉首大学天然药物研究中心,湖南吉首416000)

　　摘　要:综述了红曲、红曲色素和红曲霉发酵产物药理作用的研究和应用的最新成果,提出了进一步的研究方向。

关键词:红曲;红曲霉;红曲色素;药理作用中图分类号:TS20213;R282171　　　　　文献标识码:A

　　红曲是以大米为原料,经红曲霉(Monascus)

繁殖成的一种紫红色米曲。红曲的故乡在中国,它的发明至今已有一千多年的历史,被广泛应用于食品发酵、酿酒、食品着色和中医中药中[1,2]。

红曲霉(Monascus)是一属小型丝状腐生真菌,属子囊菌亚门(Ascomycotina)不整囊菌纲(Plectomycetes)散囊菌目(Eurotiales)红曲科(Monascaceae)[3],主要种类有红曲霉(M1anka)、烟色红曲霉(M1fuliginosus)、紫红曲霉(M1purpureus)和红色红曲霉(M1ruber)等[4]。

20世纪70年代以来,随着对合成食品添加剂和化学药物对人体副、毒作用的认识“回归大,自然”的口号被提出,掀起了食用绿色食品和使用天然药物的热潮。红曲作为药食兼用天然生物制品,也开始受到广泛关注,众多专家学者利用现代生物技术对红曲色素、生理活性物质及其作用机理进行了较深入的研究,并尝试开发多种新型保健食品和治疗药物,使这一中华民族宝贵科学遗产有望给人类的健康发挥更大的作用。

色素的工业化生产[5,6]。

红曲色素是多种色素的混合物,目前确认的有红色系和黄色系两大类6种[7]。与其它天然食用色素相比,红曲色素具有热稳定性好、蛋白着色力强、色调柔和、对pH稳定等优点[8,9],尤其它能耐100～140℃的高温,使其在食品烹饪、肉类制品高温灭菌、糕点焙烤时不退色,而有广泛的用途。

红曲及红曲色素在香肠制作中用于代替传统的亚硝酸盐作发色剂,不仅着色效果好,而且可提高香肠颜色对光和O2的稳定性[10,11]。

在生产工艺上,已经由传统的固体发酵转向液体深层通气发酵,大大提高了色素的产量和纯度[12～14]。宋水山等[15]研究了氮源对红曲霉(M1anka)液体发酵的影响,指出选用硝酸铵为发酵氮源有利于色素产生。陈家文[16]利用诱变育种选育高产菌株,采用较合理的中试工艺流程和工艺条件,用沉淀浸提法提取工艺对水溶性红曲色素进行了中试生产,达到平均产色素水平200U/mL,平均提取率达5515%的高水平,此成

1　红曲色素及生产工艺研究

红曲霉以其能产生大量红曲色素而得名。红曲自古以来在我国一直用于食品着色,特别是肉类的着色。随着认识到合成色素有可能诱发癌症而逐渐被禁用后,红曲色素作为天然产物,消费量在逐年增加,中国、日本有多家企业已在进行红曲

果于1993年12月取得国家专利。鉴于红曲霉液

体发酵多采用饴糖、面包粉、大豆蛋白等作培养料,导致综合成本高的情况,熊晓辉等[17]研究了以玉米为主料的红曲色素深层发酵最适培养基及相关工艺条件,中试发酵液色价达120U/mL,湿菌体收率达12g/dL,菌体色价达800～1000U/g。

收稿日期:1999-12-05

基金项目:湖南省教委资助项目(99C67)

第2期　　　　　　　　　　　　　陈义光等:红曲及红曲霉的研究与应用189

2　红曲及红曲霉发酵产物的药理活性

对红曲的药用价值我国人民自古就有较好的了解,并把红曲作为活血化瘀、健脾消食的中药用于治疗食积饱胀、阏滞腹痛等症。但对红曲及红曲霉发酵产物的其它药理活性及其作用机理的研究是从20世纪70年代末随着世界中药热潮而开始的。近20a来,中外学者对此进行了一系列的研究,发现了红曲及红曲霉发酵产物的降血脂作用、降血压作用和抗菌作用等药理作用,并且其它新的活性还在不断被发现,一些有显著疗效的相关药物也开始进入实用。211　降血脂活性研究1979年日本东京农工大学远藤章(AkiraEn2do)教授发现M1ruber能产生一种强力抑制胆固醇合成的药理物质MonacolinK,接着又分离出活性和结构相关的MonacolinL、X、J和Dihy2dromonacolinL等Monacolin类物质[18,19],这类物质对胆固醇合成的限速酶HMG—CoA还原酶(32hydroxy232methylglutary2CoA还原酶)具高效特异抑制作用,从而阻断机体内胆固醇的合成。投用少量,不仅能降低各种实验动物(兔子、狗、猴)血中胆固醇,而且对严重的高胆固醇血症患者也极为有效,尤其具有优先降低对动脉粥样硬化贡献大的LDL(lowdensitylipoprotein)胆固醇的作用。

我国学者韩梅等用M1ruber发酵液治疗高血脂大鼠,给药3周后发现,血清胆固醇明显下降[20]。宋洪涛等[21]、宓鹤鸣等[22]通过诱变育种获得一株产Monacolin物质高的M.purpureus,经传统发酵制得红曲,对高血脂症鹌鹑有明显的降低血清总胆固醇、甘油三酯和LDL胆固醇的作用。宋洪涛等[23]、程显好等[24]还就有关活性物质的定量分析做了探讨。212　降高血压活性的发现

1992年,迁启介等[25]利用SHR大白鼠(本态性高血压症大白鼠)进行了一系列实验,发现红曲及红曲霉发酵产物具有很强的降高血压作用。并且,经180℃高温处理的红曲也具有相同作用,说明降血压活性热稳定性极强。这为开发降血压红曲面包等食品提供了依据。213　红曲的抗菌活性

防腐保存上,明宋应星《天工开物》介绍红曲时有

如下记载“:世间鱼肉最朽腐物,而此物薄施涂抹,能固其质于炎暑之中,经历旬月蛆蝇不敢近,色味不离初,盖奇药也。”这一记述说明了红曲的杀菌或抑菌作用。董明盛等[26]用红曲霉固体培养物和液体发酵液对14种食品中易污染的微生物进行抑菌试验,发现其对蜡状芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、萤光假单胞菌有较强的抑制作用,对绿浓杆菌、鸡白痢杆菌、大肠杆菌有一定抑制作用。徐尔尼等[27]也验证了红曲霉发酵液的抗菌活性。王柏琴等[28]利用红曲色素对肉制品中常见有毒细菌腊状芽孢杆菌进行了抑菌试验,为香肠制品的防腐找到了一种天然代替品。214　红曲霉产生麦角固醇的研究

麦角固醇是人体必需维生素D的前体物质之一,经紫外线照射转化成维生素D。陈松生等[29]发现了8株红曲霉能产麦角固醇,其中一株100g菌体可得2g左右,且其产红曲色素能力也好,发酵液色价达100U/mL。自然界维生素D含量有限,在食品中添加红曲,对人类防治维生素D缺乏症将有重要意义。

3　红曲及红曲霉的开发应用

红曲及红曲霉除因较强的产红曲色素的能力而广泛用于食品烹饪、食品着色外,更具有降血脂、降高血压、抗菌等多种药理活性,且无副、毒作用,对现代人类头号杀手———心脑血管疾病,如高胆固醇血症、冠心病、动脉粥样硬化、高血压等具有很好的预防和治疗作用,因而日益受到人们的关注。利用红曲和红曲霉开发具有保健功效的新型食品、饮料以及分离提纯有关活性成分制备高效治疗药物,成为当今医药及保健品行业的热门课题之一。在日本,已把Monacolin物质制成降血脂药物洛伐他丁(美降脂)投放市场,年销售额达10亿美元[30]。日本开发的系列红曲保健食品如红曲清酒、米醋、面包、口服液,已开始商品化生产;甚至在鸡饲料中加入Monacolin,生产出低胆固醇的保健蛋[2,31,32]。

我国学者也积极对红曲及红曲霉进行产品开发[2,6]。庄桂[33,34]研制出红曲西瓜瓤发酵酸乳、红曲清蛋糕;苏富贵等[35]选育出产酯力强的红曲酯化霉应用于浓香型大曲酒的生产,提高了酒的档次;卢红梅[36]制出了美味的红曲果醋饮料。

我国自元代以来红曲就已用在鱼、肉制品的

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4　科研与产品开发建议

综上所述,中外学者应用现代生物技术和先

进的分析分离方法对红曲霉进行了较广泛的研究,发现了多种重要药理活性,并开发出了相关的治疗药物和保健食品。但总的说来,还有许多问题有待进一步阐明,新型保健食品、高效治疗药品的开发和应用更是刚刚起步。作者认为可以从以下几个方面加以深入研究。

(1)加强红曲霉生理生化研究,弄清Mona2colin物质的合成代谢途径和调节机制,以便进行(3)对红曲霉进行诱变育种,筛选高产菌株用

于红曲生产或液体发酵。如前所述,许多人在这方面做了有益尝试,结果表明通过这一途经来提高红曲色素或Monacolin物质的产量是很有效的[16,21,22]。

(4)改进发酵工艺、应用先进分析分离方法,使有效成分易于分离提取。这是大批量生产高效实用药物的前提。

(5)对红曲及红曲霉发酵产物的其它药理活性如抗癌、治疗胆结石等也应加强研究以拓宽其应用范围。黄谚谚等[37]发现红曲霉菌丝体及发酵液可抑制小鼠过度肥胖,并能提高小鼠抗疲劳能力。

(6)加强对现有科研成果的开发应用,生产出具有时代意义的新型红曲保健食品、饮品和药品,更好地为当代人的健康服务。

控制发酵,提高产量;对红曲霉降高血压机理进行研究并分离有效成分,研制有关药物。

(2)进行Monacolin物质的构效研究,并以Monacolin为先导化合物进行化学改造,对其衍生

物进行筛选试验,以期获得活性更强、作用更迅速,或利于化学合成的半合成药物。参考文献:

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第2期　　　　　　　　　　　　　陈义光等:红曲及红曲霉的研究与应用191

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StudyandApplicationofRedKojiandMonascus

CHENYi2guang,PENGDe2jiao,TIANHong2xian

(InstituteofTraditionalDrugs,JishouUniversity,Jishou,Hunan416000,China)

Abstract:Studyandapplicationofredkoji,Monascus,MonascuspigmentandpharmacologicalactivityoffermentedproductbyMonascuswerereviewed.SeveraldifferentfieldswhichshouldbefurtherstudiedonredkojiandMonascuswerepointedout.

Keywords:redkoji;Monascus;Monascuspigment;pharmacology

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