红曲霉

不整子囊菌纲散囊菌目真菌

红曲霉(Monascus)是在制曲及发酵酿造中利用到的一类 霉菌 ,由此制出的“曲”即“红曲”,明代《 天工开物 》中又称“ 红曲 ”, 英语 则直呼其为“ Red Yeast Rice”或“Red Mould”。

常见用于 红曲 的红 曲霉 属真菌隶属 子囊菌门 ,除最普遍的紫红曲霉(M. purpureus)外,还包括红色红曲霉(M. ruber)、安卡红曲霉(M. anka)等。红曲霉在中国发酵酿造工艺中主要作为辅助菌种使用,因为相比其他酒曲,以红曲霉为主的红曲糖化和酒化的能力都略逊色,在实际发酵生产中需要额外添加别的酒曲来完成糖化及酒化工作。品质上佳的红曲为培养有 黑曲霉 、 米曲霉 等 霉菌 的混合曲,被称为“乌衣红曲”或“黄衣红曲”。

红曲霉次级代谢产生的色素主要有6种,依颜色不同分为3类。它们分别是红色色素: 红曲红 胺、红斑胺; 橙色 色素: 红曲 红素、红斑素;黄色色素: 红曲 素、安卡 黄素 。根据生产实践中使用的具体菌株不同,发酵中色素产生的比例会有所差异,从而带来发酵产物颜色的变化。

信息

简介

形态特征 菌丝体 初期在 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。

特征

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。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。

特性

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 香港特别行政区 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.serorubesc ens )。

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 的糖化性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。

有效成分

红曲色素

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/gNa NO2 ,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 色素就由红曲霉属的 褐腐菌 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° 乙醇 )――― 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。

降胆固醇活性物质

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 高脂血症 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 三酸甘油脂 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 德国 GmbH 研发的裁脂刀胶囊,其主要功效成分即是红曲霉、磷脂 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

麦角固醇 又称麦角甾醇。麦角固醇经 紫外线 照射后逐步消化为 维生素D 2,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。

抑菌性

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、 枯草芽孢杆菌 、 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。

产酯

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 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。

产品安全

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。

红曲霉与橘霉素

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。

橘霉素的合成途径

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 ,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。

橘霉素的检测

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 曲霉属 进行公平的评价。

展望

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。

发展前景

目前,我国拥有1.2亿以上的老年人(65岁以上),动脉硬化、 冠状动脉粥样硬化性心脏病 、 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。

参考资料

  1. 能产毒素的霉菌拿来酿“红酒”,靠谱吗? 澎湃新闻 2024-03-14
  2. 目前最早!8000年前,河南裴李岗人开始用红曲霉酿酒并储存在陶壶中 大象文娱 2024-03-14