红曲霉合成莫纳克林K的研究进展

红曲霉是一种药食两用丝状真菌,广泛应用于食品、医药、生物催化等领域。莫纳克林K是红曲霉主要代谢功能活性产物,具有降脂、抗疲劳、抗菌、抗癌和保护神经等生物活性,是公认的降低胆固醇的理想药物。研究对比了红曲霉与土曲霉合成莫纳克林K基因簇的不同,阐述了红曲霉产莫纳克林K的合成途径;对莫纳克林K在医药和保健食品、饲料等领域中应用的情况和潜力进行了归纳和展望。由于天然红曲霉发酵产功能性物质过程中,伴随产生的真菌毒素桔霉素,对肾脏、肝脏、心脏和生殖系统有毒性影响,使红曲霉工业化发展受到限制。提高红曲霉的莫纳克林K产量,并降低桔霉素的产生,是解决功能红曲发展问题的重要途径。因此,从诱变育种、构建工程菌株、优化培养基、控制环境因子等方面总结了优选红曲霉高产莫纳克林K并避免桔霉素积累的技术方法。主要对红曲霉产莫纳克林K的合成途径、生物活性及应用领域、高产莫纳克林K的生物技术方法研究现状进行总结,在此基础上分析红曲霉产莫纳克林K中存在的问题,并提出建议与展望,以期为新型红曲保健食品的研究与开发提供理论依据和参考。     

4株红曲霉发酵产生次级代谢产物的分析

目的为研究评价红曲霉产生次级代谢产物能力,选育优良菌株。方法通过建立的发酵液中γ-氨基丁酸(GABA)、红曲色素、monacolin K和桔霉素的比色法和高压液相色谱检测方法,比较了紫色红曲霉(Monascus purpureus)、丛毛红曲霉(Monascus pilosus)、红色红曲霉(Monascus ruber)、橙色红曲霉(Monascus aurantiacus)的液体发酵产生上述次级代谢产物能力。结果不同红曲霉菌株产生上述4种次级代谢产物的能力是不同的,4种红曲霉均可产生的红曲色素、monacolin K和桔霉素3种次级代谢产物,其中M.pilosus J2的monacolin K产量最高(8.1 mg/L)、桔霉素生成量最低(0.09 mg/L);M.purpureus Y4的红曲色素色价最高,为380U/mL;仅有紫色红曲霉Y4可代谢产生γ-氨基丁酸,产量约为0.2 g/L。结论不同红曲霉菌株产生γ-氨基丁酸、红曲色素、monacolin K和桔霉素这4种次级代谢产物能力存在较大差异。     

低桔霉素红曲色素液态发酵工艺的研究

研究了碳源、氮源和Mg2+对高产色素低桔霉素红曲霉M onascus sp.sjs-3产色素和桔霉素的影响,确定了液态发酵最优培养基为玉米淀粉50g/L,大豆3g/L,ZnSO·47H2O0.5g/L,CaCl20.1g/L,K2H PO45g/L,K H2PO45g/L,M nSO4·H2O0.3g/L,FeSO·47H2O0.01g/L,发酵192h时,菌体色素产量达到最高,胞内的红色价为173U/mL,未检出桔霉素。     

不同液态发酵基质对红曲霉产红曲色素及桔霉素的影响

在前期分离纯化出的10株红曲霉基础上,以18种液体培养基对10株红曲霉进行发酵培养,通过分光光度计和质谱分析仪测 定各发酵液中红曲色素和桔霉素含量,分析不同地区红曲霉的红曲色素和桔霉素的代谢特性,筛选出高产红曲色素低产桔霉素的 红曲霉菌株。 结果表明,产红曲色素最适的液体培养基配方为葡萄糖3%、蛋白胨1%,其中新疆地区红曲霉所产红曲色素量最高,为 6.81×10-2 mg/mL;新疆地区红曲霉仅在18种培养基中的面筋碱性蛋白酶水解液+葡萄糖发酵液中产生了桔霉素,而红曲霉ZBX天津 在所有培养基发酵液中均未产生桔霉素。     

红曲霉代谢产物的研究进展与应用

红曲霉(Monascus)是散囊菌目中的子囊菌曲霉科真菌,一种丝状腐生真菌,具有较高的糖化能力和酯化能力。文章主要介绍了红曲霉产生淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、酯化酶等初级代谢酶及次级代谢产物红曲色素、莫纳克林K、桔霉素与γ-氨基丁酸的研究进展;简要介绍了代谢产物在食品行业、医药行业以及酿酒行业的应用,并对红曲霉代谢产物的研究进行了展望。     

利用高能混合粒子场诱变选育高产Monacolin K、低产桔霉素的红曲霉菌株

利用北京正负电子对撞机直线加速器E2束流打靶产生高能混合粒子场,以64.3 Gy的剂量处理两株紫色红曲霉(Monascus Purpureus)M1和M2,经初筛、复筛后采用HPLC法检测诱变菌株中Monacolin K含量,并进行遗传稳定性实验,从而选育高产Monacolin K、低产桔霉素的突变株。结果表明:经混合粒子场辐照后,紫色红曲霉M1和M2分别筛选出43株和22株正突变株,突变率分别为74.64%和56.72%,其中正突变率分别为60.56%和32.84%。突变株M1-20、M2-4发酵液中Monacolin K含量分别达到了421.69 mg/L和406.68 mg/L,较出发菌株分别提高了142.14%和101.27%,经5次传代培养后产Monacolin K的能力仅下降了4.21%和1.65%,并且其发酵液中桔霉素的含量均在0.01~0.04 mg/L之间,与出发菌株相比,桔霉素含量均明显下降。高能混合粒子场可引起紫色红曲霉菌落形态及色泽发生改变,突变率高,可获得遗传性能稳定的突变株,是一种可应用到微生物诱变育种的新方法。     

高产Monacolin K红曲霉的诱变选育及其与酿酒酵母共酵培养

为提高红曲中莫纳克林K含量,以实验室保藏紫色红曲霉（Monascus purpureus）MY-11为原始菌株,利用紫外诱变筛选红曲霉,并进行固态发酵制备红曲,采用高效液相色谱（HPLC）法对红曲中的莫纳克林K含量进行测定,选出高产莫纳克林K突变株,并与食源性菌株酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）进行共酵。结果表明,通过紫外诱变筛选出2株高产莫纳克林K突变株M7和M8,固态发酵25 d后莫纳克林K含量分别为12.42 mg/g、12.49 mg/g,分别比原始菌株MY-11提高了26%、27%。将诱变菌株M7、M8分别继续与不同添加量的酿酒酵母共酵培养,结果发现加入酵母菌液添加量3%时莫纳克林K含量最高,分别为9.35 mg/g、8.94 mg/g,比对照组提高了2.63%、16.41%。紫外诱变筛选结合共酵培养方法可提高红曲中莫纳克林K含量。     

玉米芯水解液发酵生产红曲色素的研究及条件优化

红曲霉是用于生产红曲色素的一类重要真菌,但红曲霉还会产生桔霉素,因此在控制桔霉素的前提下增强色素合成是目前研究的热点。玉米芯是一种分布广泛的农业废弃物,研究选用玉米芯水解液为碳源,考察其对红曲霉液态发酵时生物量、桔霉素和红曲色素水平的影响,并对发酵条件进行了优化。结果显示,玉米芯水解液是红曲霉发酵的良好碳源,当水解液中葡萄糖为40g/L,木糖为30g/L,暗光培养并添加辛酸时,桔霉素产率仅为27μg/L,红曲色素色价(OD510nm)高达268。     

氯化铵对紫色红曲霉固态发酵红曲色素和桔霉素合成的双向调控作用

研究了氯化铵对紫色红曲霉M3103次级代谢产物中红曲色素和桔霉素合成代谢的影响及其调控机制。结果表明:在以红米为固态发酵基质的培养基中外加氯化铵能显著提高红曲色素产量,降低桔霉素产量;通过高效液相色谱-紫外可见光全波长扫描分析红曲色素组成,发现添加氯化铵显著提高了红曲黄色素和橙色素的产量;通过实时荧光定量PCR检测,红曲色素合成关键基因mppC、mppD、mppE、MpFasA2和MpPKS5的表达量与空白组相比均显著上调,而桔霉素合成关键基因ctnA和PksCT的表达量与空白组相比均显著下调。固态发酵中添加适量的氯化铵可影响紫色红曲霉M3103对营养物质吸收和代谢,有利于促进红曲色素尤其是黄色素的生物合成,抑制桔霉素的合成。     

红曲霉产色素和桔霉素影响因素的研究进展

红曲霉是我国应用广泛的微生物菌种,其次级代谢产物在食用和药用方面有重要的利用价值。其中红曲色素广泛应用于食品着色和酿酒,但是红曲霉也会产生对肾脏有毒害作用的真菌毒素桔霉素,因此很有必要找出与高产红曲色素低产桔霉素相关的影响因素。从菌种、培养基(氮源、碳源、金属离子、pH值)、培养条件(光照、温度、氧溶度)等方面综述了高产红曲色素低产桔霉素的影响因素与培养条件,以便于开发生产高产红曲色素低产桔霉素的产品。     

红光对紫色红曲霉生长及色素和桔霉素产量的影响

本文研究了红光对紫色红曲霉M9生长及色素和桔霉素产量的影响。采用高效液相色谱法对六种红曲色素,包括两种红色素：红斑红曲胺（rubropunctamine,RUM）和红曲玉红胺（monascorubramine,MOM）;两种黄色素：红曲素（monascin,MS）和红曲黄素（ankaflavin,AK）;两种橙色素：红斑红曲素（rubropunctatin,RUN）和红曲玉红素（monascorubrin,MON）以及桔霉素的产量进行测定。结果表明：持续红光照射促进了紫色红曲霉M9菌丝生长、色素合成积累以及孢子形成,尤其对于闭囊壳的产生有更显著促进作用。5种不同的红光照射条件促进了RUM、MOM、MS和AK的产生,抑制了RUN、MON和桔霉素的产生。在光照强度300 lux,光照时间30 min/d,光照节律12 h的最佳光照条件下,RUM、MOM的产量分别提高了53.8%和75.2%;MS和AK的产量分别提高了42.2%和59.4%;RUN和MON的产量分别降低了42.6%和54.5%;桔霉素的产量降低了42.5%。     

高产开环型monacolin K红曲霉菌株的筛选及其在红曲酒酿造中的应用

该研究采用38株红曲霉菌株固态发酵制备功能红曲米,采用高效液相色谱法测定红曲米中monacolin K和桔霉素含量,筛选高产开环型莫纳可林K(monacolin K)红曲霉菌株,通过形态观察及分子生物学技术对筛选菌株进行鉴定,并将其应用于红曲酒酿造,分析红曲酒的品质。结果表明,筛选得到1株高产开环型monacolin K、不产桔霉素的菌株ABQ2,经鉴定,其为丛毛红曲霉（Monascus pilosus）。采用该菌株发酵制备功能红曲米中的monacolin K含量达到25.10 mg/g,开环率为90.5%,且桔霉素未检出。采用菌株ABQ2酿造的红曲酒酒精度为12%vol,酸度为1.91 g/100 mL,monacolin K含量为0.48 mg/mL,其理化指标均符合相关行标要求;与小曲酒相比,红曲酒中总酯含量（433.65 mg/L）极显著增加（P<0.01）,其中乳酸乙酯和乙酸乙酯含量最高,高级醇类含量（145.52 mg/L）略低,主要为正丙醇、异丁醇、正戊醇、β-苯乙醇等。     

Mevinolin, citrinin and pigments of adlay angkak fermented by Monascus sp

Adlay angkak a new developed product from an adlay substrate fermented by Monascus fungi can be used both as a natural coloring and a dietary supplement. However, not only useful secondary metabolites such as mevinolin and pigments are produced; the fungi also produce toxin substance called citrinin. This study conducted the cultivation of M. purpureus (ATCC 16365, BCC 6131, DMKU and FTCMU) and M. ruber TISTR 3006 on the adlay substrate for mevinolin, citrinin, pigments and glucosamine synthesis at room temperature (32-35 degrees C) for 28 days. The results elucidated that glucosamine levels expressed as the mold growth in solid-state fermentation corresponded as a relatively reliable indicator to the mevinolin, citrinin and pigments production. M. purpureus DMKU produced the lowest citrinin content of 0.26 ppm and the highest mevinolin content of 25.03 ppm with pigment concentrations expressed by absorbance at wavelengths of 400, 470 and 500 nm for yellow, orange and red pigments of 9.76, 3.03 and 3.43 units respectively and moisture content and pH of 83.51% and 6.54 respectively. This study suggested that M. purpureus DMKU has a potential for the production of adlay angkak within an authorized citrinin level.     

高效液相色谱法测定红曲莫纳可林及桔霉素——如何防治色素的干扰

红曲产品存在的色素对桔霉素和莫纳可林K的高效液相色谱分析有干扰作用 ,并造成色谱柱负担过重。消除色素的副面影响显得尤为重要。采用甲苯 /乙酸乙酯 /甲酸为溶剂萃取固态红曲样品 ,可在萃取较少色素的同时最大程度萃取桔霉素。对于液态发酵的红曲样品 ,采用 2倍于发酵液体积的乙醇萃取桔霉素的方法也优于其他方法。在HPLC分析中 ,用红曲的 3种色素与莫纳可林K(酸型和内酯型 )分别进样或混合后进样 ,发现当流动相中的乙腈浓度较高时 ,内酯型莫纳可林K与黄色素有相当接近的出峰时间。同时 ,紫色素、橙色素与酸型莫纳可林K也有相当接近的出峰时间 ,无法完全分离。如果不预先去除红曲色素 ,也可通过降低流动相中乙腈的比例 ,有效分离色素与莫纳可林K ,以提高分析结果的准确性。     

Characteristics of Monascus sp. isolated from Monascus fermentation products

To screen for the strains suitable for industrial applications, 15 Monacus sp. were isolated from various Monascus fermentation products. The isolated strains were belonging to Monascus pilosus, Monascus purpureus, Monascus albidulus, and Monascus femeus based on the ITS sequence and morphological characteristics. They produced globular and hyaline conidia, and red, orange, or hyaline ascomata except for M. fumeus, in which ascomata was not observed in malt extract media. Each strain produced monacolin K and citrinin at different levels on different media: 15.79–20.05 mg/L of monacolin K and 0–255 μg/L of citrinin in submerged culture of monacolin K producing media, 1.27–2.69 mg/L and about 507.4 μg/L in YES medium, 0–0.78 g/kg and 0–9.7 mg/kg in Monascus red rice products, suggesting that it is necessary to adopt the similar conditions to a specific application for screening as well. These various isolated strains would be great resources for industrial application to develop Monascus fermented functional products.     

常压室温等离子体诱变技术选育高产Monacolin K紫色红曲霉突变株

采用常压室温等离子体（atmospheric and room temperature plasma,ARTP）射流诱变技术处理紫色红曲霉菌株M-1,选育高产Monacolin K突变株,为Monacolin K的发酵生产提供优良菌株。确定等离子体处理条件,采用稀释平板培养法挑选突变株,高效液相色谱法分析突变株发酵液的Monacolin K产量,借助扫描电子显微镜观察诱变处理前后菌体微结构特征。结果表明：ARTP对紫色红曲霉菌株具有较强的致死和致突变效应,ARTP处理30 s紫色红曲霉菌株诱变致死率达到84%,处理90 s时其致死率约为92.6%,可获得较高的正突变率（23.8%）;筛选得到突变株23的Monacolin K产量达到428.14 mg/L,较初始菌株M-1提高了111%。ARTP作用于紫色红曲霉,可引起菌株形态学特征发生改变,突变株的菌落色泽、菌丝体和孢子形态等特征均有一定变化;ARTP产生的活性粒子可透过细胞膜作用于DNA物质,引起DNA发生多样性损伤、不完全修复突变,形成遗传稳定的突变株。     

紫苏叶对红曲菌产色素和莫纳可林K及抗氧化物的影响

以高产莫纳可林K（MK）及红曲色素（MPs）、不产桔霉素的丛毛红曲菌（Monascus pilosus）MS-1为实验菌株,优化已有的固态发酵工艺,考察添加紫苏叶对红曲菌产MPs、MK及抗氧化物的影响。结果表明,添加10%紫苏叶时MPs和MK的产量最高（P＜0.05）。添加紫苏叶及紫苏叶提取液均可显著促进菌株MS-1产MPs和MK（P＜0.05）,但两种添加方式对菌株MS-1产MPs及MK的影响无显著差异（P＞0.05）。添加紫苏叶后色价和MK产量可分别达211.73 U/g和8.15 mg/g,分别为对照的1.35和1.36倍。紫苏红曲粗提物的DPPH清除率显著高于对照（P＜0.05）,可达48.71%。然而,紫苏红曲中迷迭香酸含量仅为0.032 mg/g,而紫苏叶中迷迭香酸含量高达14.71 mg/g。添加紫苏叶不仅可促使红曲菌产MPs及MK,还可能促使红曲菌产抗氧化物质,从而提高其发酵产物的抗氧化能力。     

食用植物油对红曲黄色素合成代谢的影响

研究了六种食用植物油对红曲霉突变菌株合成代谢黄色素和橘霉素的影响。结果表明:橄榄油是唯一对红曲黄色素的合成代谢有明显促进作用的食用植物油,橄榄油添加浓度为0.5g/L时,黄色素合成代谢量提高了92.40%。就橘霉素的代谢生成而言,除芝麻油对橘霉素的合成代谢量有明显的促进作用,其余食用植物油对橘霉素的合成代谢量都有一定的消除作用或影响不明显,茶油的消除效果最明显,其次为橄榄油、花生油和玉米油。     

不产桔霉素高产红曲色素的基因工程红曲菌株构建

以一株高产红曲色素的紫色红曲菌（Monascus purpureus）J01为研究对象,采用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导 的T-DNA转化技术,敲除紫色红曲菌株J01基因组中的桔霉素合成关键基因pksCT,构建一株不产桔霉素高产红曲色素的红曲菌株。 结果表明,通过菌落形态观察和生物量测定得出,菌株J42与菌株J01的菌落形态及生物量无显著性差异（P＞0.05）;经高效液相色谱（HPLC）与液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）分析得出,菌株J01的桔霉素含量为5.1mg/kg,pksCT基因敲除菌株J42菌丝体中未检测到 桔霉素;菌株J42的黄色素,橙色素和红色素色价分别为1 877 U/g、773 U/g、1 068 U/g,显著高于菌株J01（P＜0.01）,并且菌株J42的红 曲色素总色价为415 U/mL,是原始菌株的1.56倍,成功构建了一株不产桔霉素高产红曲色素的生产菌株J42。     

不同豆类对丛毛红曲菌MS-1发酵产物的影响

以黄豆、黑豆、豌豆、绿豆和红豆5种常见食用豆类为基质,以高产莫纳可林K(monacolin K)且不产桔霉素的丛毛红曲菌(Monascus pilosus)MS-1为发酵菌株,进行红曲菌固态发酵,并对红曲菌MS-1在不同豆类中的发酵进程、淀粉酶与蛋白酶的酶活、发酵产物色价、莫纳可林K的含量,以及色素组成进行了分析。结果显示,豌豆、绿豆、红豆比黄豆和黑豆更适合红曲菌的生长,发酵过程中淀粉酶与蛋白酶的产生、莫纳可林K和色素的积累,以及色素组分存在一定差异。其中,豌豆的色价和莫纳可林K含量最高,分别达到246.12 U/g(干基)和5.05 mg/g(干基),适合作为高色价和高莫纳可林K红曲的生产基质。