（发育生物学专业论文）安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究.pdf

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9 之日j 稳定性较强。 3 桔霉素高效液相测定的色谱条件为：色谱柱，s h i m a d z u v p 。o d sc 1 8 ( 5 岫，1 5 0m m 4 6m m ) ；流动相，纯甲醇；p h 值2 5 ；荧光检测器， 检测波长为沁x = 3 3 ln l - n ，k m = 5 0 0n n l ；柱温3 0 ；流速0 8m l m i n ；进样 量l o 儿。优化色谱条件下绘制了标准曲线，低浓度杯准样品的质量浓度 与峰面积的线性关系良好，r 2 = 0 9 9 9 9 ，标准桔霉素h p l c 的最低检测质量 浓度为0 0 2m g l 。 4 高效液相分析发现，安卡红曲霉9 3 1 1 的发酵液中未检出桔霉素。 关键词：红曲霉；红曲色素；色价；糖化酶；稳定性；桔霉素 安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , p a r a m e t e r sa f f e c t i n gr e dp i g m e n ta n dg l u e o a m y l a s ep r o d u c t i o n i nm o n a s c u sa n k a9 3l lw e r eo p t i m i z e du n d e rs u b m e r g e dc u l t i v a t i o n t h e e f f e c t so fc a r b o ns o u r c e s ，n i t r o g e ns o u r c e s ，l i q u i dv o l u m e ，a n di n o c u l u mo n a c c u m u l a t i o no fm o n a s c u sp i g m e n ta n dg l u c o a m y l a s ea c t i v i t yw e r es t u d i e d n e o p t i m u mc u l t i v a t i o np a r a m e t e r sw e r eo b t a i n e db yo r t h o g o n a ie x p e r i m e n t ； a n dt h es t a b i l i t yo ft h ep i g m e n ta f f e c t e db yl i g h t , t e m p e r a t u r ea n dp hv a l u e w e r ei n v e s t i g a t e d a l s ot h eo p t i m u mc i t r i n i nh p l cd e t e c t i o nc o n d i t i o n sa n d e i t r i n i nc o n t e n ti nt h em o n a s c u sf e r m e n t i o nl i q u i dw e r es t u d i e d t h em a i n r e s e a r c hr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 u s i n g u v - 2 4 5 0 s p e c t r o p h o t o m e t e r ，t h eb i g g e s ta b s o r p t i o np e a k w a v e l e n g t ho fm o n a s c u sa n k a9 3 1 1f e r m e n t a t i o nl i q u i dw e r e4 9 5 n ma n d 4 2 5 n m c o m p a r i n gt h ee x t r a c t i o ne f f e c t so fd i f f e r e n ts o l v e n t s ，t h ea n l o u n to f w a t e rs o l u b l ep i g m e n tw a sh i g h e rt h a nt h a to fa l o c h o ls o l u b l ep i g m e n t t h r o u g hs i n g l ea n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ，t h eo p t i m u mc u l t i v a t i o nc o n d i t i o n o f 膨a n k a9 31 1w a so b t a i n e d ：t e m p e r a t u r e3 2 ，c u l t i v a t i o nt i m e5d ，a n d i l l i t i a lp h 5 7 5 t h ec o l o rv a l u eo ff e r m e n t e dl i q u i dw a sr e a c h e d2 6 3 5u m l w h e nt h es t r a i nc u l t i v a t e du n d e ro p t i m u mp i g m e n tp r o d u c t i o nc o n d i t i o n a 2 b i c 2 d 3 ( g l y c e r o l1 0 ，p e p t o n e1 5 ，i n o c u l a t i o nl e v e l6 ，a n dl i q u i d v o l u m e7 5m e ) n l eg l u c o a m y l a s ea c t i v i t yo ff e r m e n t e dl i q u i dw a sr e a c h e d 4 0 9 6u m lw h e nf e r m e n t e du n d e ro p t i m u mg l u c o a m y l a s e p r o d u c t i o n c o n d i t i o na i b i c 3 d 2 ( g l y c e r o l9 ，p e p t o n e1 5 ，i n o c u l a t i o nl e v e l7 ，a n d l i q u i dv o l u m e7 5m e ) t h ec o l o rv a l u ea n dg l u c o a m y l a s ea c t i v i t yo ff e r m e n t e d l i q u i d w e r er e a c h e d2 6 0 3u m la n d4 0 4 0u m l ，r e s p e c t i v e l yw h e n f e r m w n t e du n d e rt h eo p t i m u mo r t h o g o n a le x p e r i m e n tc o n d i t i o na 2 b i c 2 d 2 ， w h i c hw a sg l y c e r o l1 0 ，p e p t o n e1 5 ，i n o c u l u ml e v e l6 ，l i q u i dv o l u m e7 5 m l 2t h es t a b i l i t yo fm o n a s c u sp i g m e n tw a sa f f e c t e db yl i g h t t e m p e r a t u r ea n d p hv a l u ei ns o m ee x t e n t w h e nr e s e r v e df o r1 0d a y s ，t h er e t e n t i o nr a t eo f p i g m e n tw a s2 0 8 w h e ni r r a d i a t e db ys u nl i g h t , 8 6 5 i r r a d i a t e db yn a t u r a l ， 山东农业大学硕士学位论文 l i g h t a tr o o mt e m p e r t u r e a n d9 7 0 i nd a r ka tr o o mt e m p e r t u r e t h e t e m p e r t r u eh a dl e s si n f l u e n c eo nt h es t a b i l i t yo fm o n a s c u sp i g m e n t h o w e v e r w i t ht h eh e a t i n gt i m ee x t e n d i n g ，t h ec o l o rv a l u eo ft h ep i g m e n tw o u l d g r a d u a l l yd e c r e a s e a f t e r 1 2 ht r e a t m e n tu n d e r4 0 c ，6 0 c ，a n d8 0 ，i t s r e t e n t i o nr a t ew e r e9 5 ，0 ，9 2 0 ，a n d9 0 7 ，r e s p e c t i v e l y a n dt h em o n a s c u s p i g m e n th a dh i g h e rs t a b i l i t yw i t hp h 5 9 3 讪eh p l cd e t e c t i o nc o n d i t i o no fc i t r i n i nw a so b t a i n e d c h r o m a t o g r a m c o l u t r m i a t i o n s ：s h i m a d z uv p o d sc 1 8 ( 5 岬，1 5 0n n t l 4 6m m ) ；m o b i l e p h a s e ：p u r em e t h a n o l ；p h 2 5 ：f l u o r e s c e n c ed e t e c t o r , w a v e l e n g t h ：；l e x = 3 3 in n l ， 沁f 5 0 cn m ；c o l u m nt e m p e r a t u r e ：3 0 ：f l o w - v e l o c i t y ：o 8m l m i n ；s a m p l e s i z e ：1 0l l l t h e r ew a sal i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o n t e n t so ft h e s t a n d a r d sc i t r i n i na n dt h ep e a ka r e ao ft h ec h r o m a t o g r a mc h a r tw i t ht h er 2 v a l u e0 9 9 9 9 1 1 1 el o w e s td e t e c t i o nl e v e lo fc i t r i n i nw a s0 0 2 m e f lu n d e rt h e c o n d i t i o na b o v e i n 血i ss t u d y , n oc i t r i n i nw a sd e t e c t e di nt h em o n a s c u sf e r m e n t i o ni i q u i d k e y w o r d ：m o n a s c u sa n k a ；m o n a s c u sp i g m e n t ；c o l o rv a l u e ； g l u c o a m y l a s e ；s t a b i l i t y ；c i t r i n i n 安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究 1 引言 1 1 红曲霉的分类、形态学以及培养特征 1 1 1 红曲霉的分类 红曲霉按照a i n s w o r t h 分类系统分类，属于真菌界( t h ef u n g i ) 真菌 门( e u m y c o m ) 、子囊菌亚门( a s c o m y c o t i n a ) 、不整囊菌纲( p l e c t o m y h c e t e s ) 、 散囊菌目( e u r t o t i a l e s ) 、红曲科( m o n a s c a c e a e ) 、红曲霉属( m o n a s c u sv a n t i e g h ) ( 俞大绂，1 9 8 5 ：张纪忠，1 9 9 0 ) 。自1 8 8 4 年v a n r i e g h e m 建立红 曲霉属至今百余年来的文献中曾记述过2 9 种红曲霉菌( 邢旺兴，2 0 0 4 ： 李钟庆，2 0 0 3 ) 。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分离到约2 0 种红曲霉( 郭红珍，2 0 0 3 ) ，日本已收 集约4 0 余种。中科院微生物菌种保藏管理委员会( 1 9 9 7 ) 正式收集编目 的红曲霉有l o 种5 8 菌株( 陈运中，2 0 0 4 ) 。主要有：紫红红曲霉( m p u r p u r e u s ) 、安卡红曲霉( 膨a n k a ) 、红色红曲霉( mt u b e r ) 、巴克红曲 霉( 膨b a r k e r i ) 、烟色红曲霉( 彪f u l i g i n o s u s ) 、发自红曲霉( 彪a l b i d u s ) 、 锈色红曲霉( mr u b i g i n o s u , ，) 、变红红曲霉( ms e r o r u b e s c e n s ) 、橙色红曲 霉( 膨a u r a n t i a c u s ) 、丛毛红曲霉( mp i l o s u s ) 等。 国际上对红曲霉的分类没有统一的标准，根据分离源、培养基形态、 发酵时特性、产生的色素等特征有多种分类方法( 李饰庆，2 0 0 0 ：李钟庆 2 0 0 4 ) 。目前已有通过基因组分析手段对红曲霉菌种进行分类的报道 ( l a k r o d ，1 9 9 7 ) 。泰国k a s e s t a r t u n i v e r s i t y 派到美国的研究者进行的实验 表明，用基因组的周源性对菌株进行了科学的分类( 许赣荣，1 9 9 8 ) 。分 析结果表明，在各国分离或收集到的2 0 个菌株中，大多数的菌株属于膨 p u r p u r e u s ，而且认为源自于中国。美国典型菌种保减中心的研究者( 钟顺 昌，2 0 0 0 ) 对红曲霉菌株r r n a 基因大亚基d i i ) 2 区段的核苷酸顺序( l s u ) 进行p c r 扩增后，用二脱氧核耱核酸终止法进行了序列测定，评估了各典 型菌株阃的相关性，对保臧的未确定的红曲霉菌株成功地进行了鉴定。可 见从红曲霉菌属基因层次上( 如r a p d ，1 8 r d n a 等) 对其进行分类，将 是一个值得研究的分类方法。 4 山东农业大学硕士学位论文 1 1 2 红曲霉的形态学特征 红曲菌从形态学上可分为个体形态和群体形态，个体形态包括菌丝、 无性世代、有性世代三方面；群体形态即菌落( c o l o n y ) 特征。 红曲霉为雌雄同体真菌，菌丝有隔且多分枝，有网结联合现象，直径 为3 n 6 “m 。红曲霉无性生殖产生分生孢子( c o n i d i a ) ，其着生在菌丝顶端 或侧面小梗顶端，单生或向基式生出，2 “个成链，单细胞多核，倒梨形 或球形。初为白色，后呈红色，可萌发成菌丝。有性生殖产闭囊壳，子囊 球形或棒状，初期闭囊壳形成后，壳内生成许多具有多双核细胞的产囊丝， 经过核配形成予囊母细胞。子囊母细胞中的核经三次分裂，形成8 个核， 发育成8 个子囊孢子。成熟后子囊壁解体，子囊孢子释放在闭囊壳中。当 闭囊壳破裂后，子囊孢子散出，经萌发形成多核的菌丝。在培养过程中， 红曲霉无性生殖和有性生殖几乎同步发生，分生孢子发育快于子囊孢子 ( 李钟庆，2 0 0 3 ) 。实验室保存m n a s c u s a n k a 9 3 l l 闭囊壳及分生孢子形态 见。图1 1 。 图1 - 1m n a s c u sa n k a9 3 1 1 闭囊壳及分生孢子形态( 4 0 xl o ) f i g 1 - 1 c l e i s t o t h e c i aa n dc o n i d i o p h o r ec o n f i g u r a t i o no f m n a s c u sa n k a9 3 1 1 ( 4 0 x 1 0 ) 大多数菌株在麦芽汁琼脂上生长良好，菌落初为白色，因种而异，老 熟后变为淡粉色、紫红色或灰黑色。菌落结构有的呈绒毡状，有的呈皮膜 状。呈皮膜状的菌落有褶皱或辐射纹。实验室保存m n a s c u sa n k a9 3l1 在 不同斜面培养基中的生长形态见图1 2 ，图1 3 和图1 4 。 安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究 图1 - 2m n a s c u sa n k a9 3 1 1 在p d a 斜面培养基上的生长形态 f i g 1 2 g r o w t hs h a p eo f m n a s e u s a n k a9 3 1 1o np d as l a n tm e d i u m 图1 - 3m n a s c u sa n k a9 3 1 1 在麦芽糖 斜面培养基上的生长形态 f i g 1 3 g r o w t hs h a p eo f m n a s c u sa n k a 9 3 1 1o nm a l t o s es l a n tm e d i u m 图1 - 4m n a s c u sa n k a9 3 1 1 在麦芽汁斜面培养基上的生长形态 f i g 1 - 4 g r o w t hs h a p eo f m n a s c u sa n k a9 3 1 1o nw o r ts l a n t 1 1 3 红曲霉的培养特征 红曲是腐生真菌，通常出现在乳酸自然发酵的基质中，大曲、制曲作 坊、酿酒醪液、青贮饲料、泡菜、淀粉厂等都是适于它们的繁殖场所。此 外，在树枝及河流的淤积物中也有出现( b r i d g e ，1 9 8 5 ) 。红曲霉是腐生菌， 嗜酸，特别喜乳酸，耐高温，耐1 0 乙醇，生长温度为2 6 - 4 2 。c ，最适温 度为3 2 - 3 5 c ，最适p h 值为3 5 5 0 ( 刘兆玺，2 0 0 6 ) ，能以糖类、有机酸、 6 山东农业大学硕士学位论文 醇类为碳源，能利用硝态氮和有机氮，能合成多种维生素，可在无维生素 的合成培养基中生长。红曲霉能产生多种对人类有益的代谢产物，如酶、 酸、酯、醇等一级代谢产物。此外，还能产生多种次级代谢产物，如色素、 胆固醇合成抑制剂、抗生素、中药成分( 如麦角固醇) 等( 章群义，2 0 0 3 ) 。 红曲霉的培养方法有多种，主要有：固体培养、液体培养、固定化培 养和固一液结合培养等。固体培养是传统的培养方式，它与液体培养相比， 具有培养基简单、成本低、对环境污染少、能耗低等优点，但是抗微生物 污染能力低、生物生长量不容易测定、生长速度慢等限制了该方法的应用。 从发酵代谢控制上来看，液态培养更容易有针对性的添加营养成分，从而 提高某些有用产物的产率。固定化培养是一种特殊的固体培养方法，它是 采用玉米芯、海藻酸钠、藻朊酸或采用n a c s p d m d a a c ( 纤维素硫酸钠 一聚二甲基二烯丙基氯化铵) 微胶囊等作为固定化复合载体，对红曲霉细 胞进行吸附包埋固定化培养( 王克明，2 0 0 0 ；张子儒，2 0 0 3 ) 。 1 2 红曲的起源及应用 红曲也称“丹曲”，一直被认为是具有药用和食用双重功效的产品。 传统的红曲是指以大米为原料，接种红曲菌经固体发酵而成的红曲米。目 前红曲的定义有所外延，广义的红曲是指以红曲菌为菌种，发酵( 包括固 体发酵和液体发酵) 而制成的各类红曲产品的总称。红曲霉在欧洲一度被 视为一种腐败菌，但在东亚地区，红曲霉却是传统食品加工的神奇微生物 ( 陈彦霖，1 9 9 8 ) 。我国的红曲主要分布在福建、浙江和台湾等省，其中 以福建古阳红曲最为著名( 沈士秀，2 0 0 1 ) 。作为东方国家的一种重要的 “霉”，它在中国被发现和应用己有上千年的历史，自古以来主要用于红 酒酿造、食品发酵、色素生产、中医中药等方面( 戴伟，2 0 0 3 ) 。在浩瀚 的中国历史书籍中，我们祖先大量记录了红曲的广泛应用。汉末王集诗赋 七释有“瓜州红曲，参揉相半，软滑膏润，入口流散”的记载，证明 当时己有红曲并用它做红饭或腐乳了。北宋初期的陶谷所撰写的清异录 中：“有赐绯羊，其法以红曲煮肉，紧卷，石镇，深入酒骨腌透，切如纸 薄袄，乃进”，这是红曲色素应用于食品方面的最早记录。红曲的药用记 载，最早当数元代吴瑞撰写的日用本草一书：“红袖酿酒，破血行药 势，杀山岚瘴气，治打扑伤损”。明代宋应星的天工丌物中明确的记 7 安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究 载了红曲在食品防腐中的神奇作用：“其义臭腐神奇，其法其精变化。世 f 日j 鱼肉最腐朽物，而此物薄施涂抹，能固其质于炎暑之中，经历旬同，蛆 蝇不敢近，色味不离初，盖奇药也”。明代李时珍在本草纲目中也记 述了红曲在中医学中的应用：“红曲主治消食活血，健脾燥胃，治赤自痢， 下水谷。酿酒，破血行药势，杀山岚瘴气，治打扑伤损”，“治女人血气痛 及产后恶露不尽，擂酒饮之庭”。清代王如鉴在本草约编中记载到“气 味甘温曲是红，亦能消食与调中，健脾燥胃和营血，产后伤科并建功”， 红曲“作酒则带热辛，能动痰疾，脚气之疴并发痔瘘肠风之患”。我国近 代出版的中药大辞典对红曲的功能有长达3 2 字的叙述，将红曲的功 能概括为“活血化淤，健脾消食，治产后恶露不净，淤滞腹痛，食积饱胀， 赤自下痢及跌打损伤”( 傅会泉，1 9 9 7 ；代春华，1 9 9 9 ) 。 自从1 9 7 9 年日本学者远藤章( e n d o ，1 9 7 9 ) 从膨r u e r ( 红色红曲霉) 的发酵产物中分离出一种新的可降低胆固醇的物质，并命名为m o n a c o l i n k 以来，现代开始了关于红曲生物活性物质的研究。m o n a c o l i nk 能有效 抑制胆固醇生物合成中的关键酶3 羟基3 甲基戊二酰基一辅酶a 还原酶 ( h m g c o a 还原酶) 的活性，从而能调节人体内异常血脂，有很强的降 低胆固醇的作用。从此，国内外学者开始对其药理价值进行研究( e n d o ， 1 9 8 0 ：周玉芳，2 0 0 0 ：戴维，2 0 0 3 ) ，运用现代生物技术、化学方法对红 曲里的生物活性物质进行提取、分离、分析和鉴定，红曲中多种功能性成 分( 胆固醇抑制剂、降血压、降血糖物质、麦角甾醇和抑菌活性物质等) 有的已被确认，有的尚不明确，而且其作用机理有待于进一步研究( 黄艳， 2 0 0 6 ) 。 红曲霉的发酵产品主要有： ( 1 ) 红曲红色素。主要用途是作为肉制品中的色素使用。 。( 2 ) 库曲和轻曲。它们作为发酵剂和色素主要用于酿造米酒、红豆腐( 豆 腐乳) ( 安田证昭，1 9 8 3 ) 和制作酱菜等。在东部地区每年冬季当地人就 有用红曲米自己酿造红曲米酒的习俗。 ( 3 ) 色曲。这类产品主要是作为红色色素应用于各种食品的j n t - 中，特 别是肉制品。 ( 4 ) 酯化曲。醋化曲是近年来对我国特有的浓香型白酒发酵原理的研究 山东农业大学硕士学位论文 而开发出的红曲的新用途。在含有酒精和有机酸的酿造过程中，某些红曲 霉菌株能够产生催化酒精和有机酸成酯反应的酯化酶，可以用来提高浓香 型白酒的质量和产量。 ( 5 ) 功能红曲。基于红曲的降胆固醇药物有血脂康( 黄宏南，2 0 0 6 ) 、脂 必妥( 王野，2 0 0 6 ) 、东方红曲片等，从疗效看它们比纯品m o n a c o l i nk ( 商 品名洛伐他汀) 更有效而副作用更小，这可能是由于红曲中的m o n a c o l i nk 及其结构类似物以及不饱和脂肪酸的协同作用。 1 3 红曲活性物质 1 3 1 红曲色素 。 红曲霉是目前世界上唯一能产生食用色素的微生物，其色素是由菌丝 分泌产生的次级代谢产物。红曲色素长期作为食品着色剂来使用，具有性 质稳定、耐热、耐光及对蛋白质着色住好等特点。1 9 2 6 年n i s h i k a w a 首次 从紫红曲霉mp u p u r e u s 等培养物中分离结晶出黄色和红色素晶体( 西川 英次郎，t 9 2 6 ) 。随后许多学者对红曲色素生产条件及化学构造进行深入 研究( 深= ；尺立大郎，1 9 7 3 ；伊藤秀一，1 9 7 3 ：废井忠夫，1 9 8 1 ) 。红曲色 素中已经探明结构的有l o 种，其中6 种为醇溶性色素，4 种为水溶性色素。 醇溶性色素有红斑素、红曲红素、红曲素、红曲黄素、红斑胺和红曲红胺 等( h a w s e j ，1 9 5 9 ；f i e l d i n g b c ，1 9 6 0 ：f i e l d i n g b c ，1 9 6 1 ；k u m a s a k i s ，1 9 6 2 ：k o b a y a s h is ，1 9 6 2 ：1 n o u y eyk ，1 9 6 2 ) 。水溶性色素有n 一戊 二酰基红斑胺、n 。戊二酰基红曲红胺、n 葡糖基红斑胺和n 一葡糖基红曲 红胺等( h a s s a nh a j j a j ，1 9 9 7 ) 。 表1 - 1 酵溶性红曲色素主要成分的分子结构 t a b 1 一lm o l e c u l a rf o r m u l ao f t h em a i nc o m p o n e n t si ne n t h a n o b s o l u b l em o n a s c u s p i g m e n t s 名称颜色结构式分子式 分子颦 红斑胺 紫。f 竺孵。c 2 t h 2 3 n 0 4353rubropunclamine o 八龟a h 9 安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究 表1 - 2 水溶性红曲色素主要成分的分子结构 t a b 1 2m o l e c u l a rf o r m ho f t h em a i nc o m p o n e n t si nw a t e r - s o l u b l em o n a s c u s p i g m e n t s 1 0 山东农业大学硕士学位论文 目前丌发较多的为水溶性色素，该色素的安全性很高，不含黄曲霉毒 素，经急性、亚急性、慢性毒理和致突变性试验均未发现有关毒性( 常华， 2 0 0 1 ) 。其提取方法较多，除浓缩结晶外有超滤、超临界萃取、冷冻升华 干燥等。甘纯玑等( 甘纯玑，1 9 9 6 ) 认为，红曲菌代谢过程中产生的红曲 色素主要为水不溶性的红斑素和红曲红素，它们只溶于乙醇等有机溶剂， 在其分子中含有内酯键，将其碱解生成羧酸盐，有利于提高其亲水性。采 用这一方法解决了红色素的水溶性问题，并获得专利。 红曲色素的色价高低及稳定性直接决定了其应用价值。王克明( 王克 明，2 0 0 5 a ；王克明，2 0 0 5 b ) 采用玉米芯和海藻酸钠作为固定化复合载体， 对红曲霉细胞进行吸附包埋固定化培养。并进一步研究，在生物反应器中 变速流加葡萄糖母液，可使色素色价提高3 2 。石鹤等( 石鹤，2 0 0 5 ) 认 为，菌丝体形态在红曲霉液体深层发酵中，对色价有较大的影响。研究表 明，菌丝球的直径在1 2m r n 左右，大小较均匀，菌丝球在2 5 0 个m l 左 右，产色效果较好。此外还有报道酵母滤液( 周帼萍，2 0 0 5 ) 和利用超声 波处理( 杨胜利，2 0 0 3 ) 可以促红曲红色素增产。连喜军等( 连喜军，2 0 0 5 a ) 对红曲色素光稳定性测定方法以及光退色机理进行了研究，认为紫外照射 可作为鉴别红曲色素光稳定性的一种可靠方法。用紫外灯照射红曲黄色素 一红曲素的甲醇溶液至无色，采用质谱、核磁图谱和红外图谱分析，鉴定 其褪色后物质的分子式为c 1 5 h 2 2 0 s ，并根据光化学理论分析，提出了红曲 安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究 素的光褪色机理。红曲素在甲醇水溶液中受紫外线照射后，首先发生 n o r r i s hi 型分解，即红曲素的脂肪族侧链与苯环体断丌，相成两个自由基， 苯环上自由基引起羰基电子重新分布，形成双键和羟基，同时其它位臂的 双键因吸收光能发生分子重排，苯环分子中双键减少，最后，含双键苯环 侧链在羟基和质子作用下发生加成反应，红曲素的黄颜色消失。 国内外对红曲色素的生理功能进行了探讨，i z a w a 发现红色素和黄色 素具有抑制突变的作用，推测它们具有使突变剂加速分解的作用( i z a w a ， 1 9 9 7 ) 。l c u j u m 培养mp u r p u r e u s 而产生的色素制品具有抗氧化的特征( 贾 波，2 0 0 2 ) 。傅亮( 傅亮，1 9 9 8 ) 认为红曲色素是红曲霉的一种能量贮存 物质，同时又是一种氮源捕获剂。 1 3 2 酶类活性物质 红曲霉在生长过程中能产生多种酶类，如淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、 蛋白酶、果胶酶、酯化酶等( 张徐兰，2 0 0 6 ) 。其中淀粉酶、糖化酶等能 将淀粉水解形成糊精、低聚糖和葡萄糖等低分子物质，改善制品的风味； 蛋白酶能将蛋白质分解成多肽、氨基酸等小分子化合物，使制品组织细腻、 口感滑爽、香味浓郁、色泽红润，故可用红曲腌渍鱼、肉、豆腐乳等高蛋 白食品( 安田j 下昭，1 9 9 3 ) 。 任仙娥等( 任仙娥，2 0 0 5 ) 对色素红曲霉和降脂红曲霉主要胞外酶系 进行了比较研究，结果表明色素红曲霉接种后生长快，比降脂红曲霉对底 物的利用率高。并且其胞外酶、蛋白酶活力明显高于降脂红曲霉，另外在 胞外葡萄糖淀粉酶、蛋白酶活力方面均存在显著差异。推测胞外酶活力的 差异可能是降脂红曲霉在生产过程中抗污染能力不及色素红曲霉的原因 之一。 近年来，国内对酯化酶进行了很多研究，主要是用于浓香型酒的生产。 酯化酶在酶学上称为解脂酶，是脂肪酶、酯合成酶、酯分解酶及磷酸酯酶 的统称。酯化酶的种类很多，但白酒生产中己应用的多为乙酸乙酯合成酶 及己酸乙酯合成酶。酯化酶技术研究包括特异性产酶菌种的筛选，合适产 酶条件研究，酯化过程控制。在现代大曲微生物的研究中发现，含红曲霉 的大曲对生产的大曲酒具有特殊的增香功能，尤其是浓香型大曲酒，由于 红曲酯化酶作用，使己酸乙酯含量增加显著( 姚继承，2 0 0 4 ) 。在著名的 1 2 山东农业大学硕士学位论文 茅台酒醪液中，就有数量众多的烟色红曲霉；产于福建、台湾等东南诸省 的名酒“红老酒”，也是用红曲酿制而成。吴衍庸( 吴衍庸，2 0 0 4 ) 分离 出的烟色红曲霉m 1 0 1 菌株能产生脂肪酶和酯酶，其耐热性在4 5 。c2 4h 酶活保存1 0 0 。用其生产已酸乙酯生物合成酯香液，酯化1 0d 已酸乙酯 含量达1 0 8 0m g 1 0 0 m l ，3 0d 达2 3 7 0m g 1 0 0 m l ，8 0d 达7 2 3 0m g 1 0 0 m l 。 该生物酯化液可用于传统工艺白酒增香、丢糟酒串香、固液结合配制酒加 香等多种用途。唐玉明等( 唐玉明，2 0 0 5 ) 以9 株红曲霉为出发菌株，经 诱变、筛选出一株酯化力强的红曲酯化菌2 l 一3 ，酯化能力极强。并且通过 试验确定在培养基中加入适量乙醇，有利于2 1 3 的生长，加入适量乳酸或 与乳酸菌共生，有利于酯化酶的合成。 1 3 3 降胆固醇活性物质 血脂为血液中所含脂类物质的总称。血液中的脂类主要包括胆固醇 ( t c ) 、甘油三酯( 1 g ) 、磷脂和游离脂肪酸。高血脂是导致心脑血管疾 病的元凶，而高胆固醇是高血脂的主要病因( 王也，2 0 0 6 ) 。 人体内总胆固醇仅有l 3 来源于食物，大约有2 3 是由肝脏和小肠合成 的。羟甲基戊二酰辅酶a ( h m g c o a ) 还原酶( h m g r ) 是胆固醇合成 中的限速酶，由于m o n a c o l i nk 含有一个与h m o c o a 极为类似的基团， 因此它在体内与h m g r 的c o o h 末端相互作用，使h m g 。r 产生一个 m o n a c o l i nk 的结合位点，然后再与h m g r 的活性位点结合，在空日j 上阻 碍底物的结合，竞争性地抑制h m g c o a 还原酶，进而抑制了胆固醇的合 成( 迁启介，1 9 9 2 ；迁启介，1 9 9 4 ) 。此外，m o n a c o l i nk 还能增加胆固醇 的分解代谢，降低甘油三酯及低密度脂蛋白( l d l ) 的作用( 孙伟，2 0 0 3 ) 。 大量临床实验证明，m o n a c o l i n 类物质( 洛伐他汀) 都能有效治疗高 胆固醇血症的药剂，明显降低体内的胆固醇含量。人体血液中m o a n c o l i nk 含量达到l 5 嵋儿时就具有降低胆固醇的功效。而成年人的血液量为2 0 l ，所需m o n a c o l i nk 的有效剂量为1 0 0 岭，每天只需服用1 0 3 0m g 的 m o n a c o l i nk 可使胆固醇含量明显降低( 方元超，1 9 9 9 ) 。近年研究表明 m o n a c o l i nk 有酸式和内酯型两种构型，人体中真j 下发挥作用的是酸式 m o n a c o l i n k 。它可以直接被人体吸收，不需要人体内的羟基酯酶参与水解， 不增加肝、肾负担，直接发挥降脂作用( 孙伟，2 0 0 3 ) 。有研究结果表明， 安卡红曲霉产色素与糖化酶的研究 利用含m o n a c o l i n k 红曲喂食蛋鸡，可有效降低鸡蛋中的胆固醇( 李春阿， 2 0 0 6 ) 。 近年来，国内外为提高降脂活性物质产量做了大量工作。印红等人利 用“神舟3 号”返回式飞船搭载红曲霉菌0 7 0 8 ，以高产洛伐他汀和唰硒为 选择条件，筛选到8 株耐硒又高产洛伐他汀的菌株，经连续发酵试验证明 变异菌株的优良特性可以保持稳定( 印红，2 0 0 4 ) 。沈平等人( 沈平，2 0 0 5 ) 对固态发酵生产洛伐他汀的实验条件优化，使其产量达到1 0 5m g g 。c h e n f u s h e n g 等( c h e n f u s h e n g ，2 0 0 5 ) 通过对从中国收集到的红曲米样品中的 野生菌株m 1 2 进行诱变得到了红曲霉m 1 2 6 9 菌株，可以产生高m o n a c o l i n k 、低桔霉素的红曲米。n gc h a n g c h a i 等人( n gc h a n g c h a i ，2 0 0 4 ) 丌发 了一种m o n a s e u s n a t a 复合物新型食品，兼备m o n a c o l i nk 的降胆固醇功能 和细菌膳食纤维的作用。w a n gj y h j y e 等人( w a n gj y h j y e ，2 0 0 3 ) 研究了 不同碳源、氮源、脂肪酸或油对红曲霉n t u6 0 1 产m o n a e o l i nk 、桔霉索 和v a b a ( 红曲霉代谢产物，是一种降血压药物) 的影响，在培养基中添 加0 5 乙醇可降低桔霉素产量，而m o n a c o l i nk 量有大幅增加。y u a n - c h i s u 等人( y u a n c h is u ，2 0 0 3 ) 从固态发酵的1 6 株菌中筛选出来的红曲霉 c c r c 3 1 6 1 5 有较高的m o n a c o l i nk 量，固态发酵期间添加硝酸钠可以提高 m o n a e o l i nk 产量。t s u y o s h im i y a k e 等人( t s u y o s h im i y a k e ，2 0 0 5 ) 发现 红光和蓝光均对红曲霉的生长有影响，影响菌丝体和孢子的形成，也对次 级代谢产物，如y - a b a 、红色色素、m o n a c o l i n k 和桔霉素有影响。 鉴于m o n a c o l i n 类物质医疗功效，经过几十年的探索和l 瞄床研究，以 l o v a s t a t i n 和m e c a t o r 商品名的m o n a c o l i n 药物于1 9 8 7 年被美国f d a 批准 上市。之后s i n m v a s t a t i n 、p r a v a s t a t i n 等多种药品相继上市。m o n a c o l i nk 作为药物在同本也己投放市场，目前国内已上市的有血脂康、脂必妥等。 近几年，国内一些厂家利用红曲的生理活性，研发并上市了一些保健品， 如圣曲胶囊、新华茂红曲清醇素、东方红曲片等。 1 3 4 抑菌性物质 自古人们就知道红曲具有抑菌作用，在古籍天工丌物中就有炎夏 时用“红曲煮肉，十r 不腐”的记载。n o z a k i 等人的文章报道了桔黄色素 对桔草芽孢杆菌、大肠杆菌的抑菌性质( n o z a k ih ，1 9 9 1 ) 。m a r t i n k o c a 山东农业大学硕士学位论文 ( m a r t i n k o v a ，1 9 9 5 ) 迸一步证实了红曲对细菌、真菌和酵母的抑制作用， 同时提出以上活性都是由于桔黄色素的存在造成的，认为发酵培养基的成 分影响了色素的形成。但自从红曲被证实产真菌毒素一桔霉素以来，对于 红曲霉的抑菌作用是否仅由桔霉素而产生这一问题引起了争论。1 9 9 6 年只 本研究利用红曲霉突变菌株生产不含桔霉素的色素用于食品着色，在进行 红曲米对肉类防腐效果的研究中发现，使用脱p u r p u r e u sd s m l 3 7 菌株的 提取物。不含桔霉素但却有明显的抑菌作用，由此推测除了桔霉素外可能 还存在着其它抑菌物质( 贾波，2 0 0 2 ) 。w a n g ( w a n gsl ，2 0 0 2 ) 等在虾 蟹壳粉末制成的培养基中，从m p u r p u r e u s c c r c 3 1 4 9 9 的细胞外产生出一 种几丁质酶，并得到纯化和鉴定，该物质可抑制细菌和真菌。赵树新等( 赵 树新，2 0 0 7 ) 进行了酿酒红曲、色素红曲、功能红曲的对比及抑菌性研究， 结果表明，它们都有抑菌性，主要对金黄葡萄球菌，枯草芽孢杆菌、毛菌 有抑制作用。 1 3 5 麦角固醇 麦角固醇( 麦角f 5 醇) 是维生素d 2 的前体，可以防治婴幼儿佝偻病， 促进_ 孕妇和老年人对钙、磷的吸收。麦角固醇还是生产考的松和黄体酮的 原料，是一种很重