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红曲及红曲霉的研究与应用


湖            北 农 学 院 学 报 第 20 卷   2 期 第 2000 年 5 月                    Vol. 20   2 No. May 2000 Journal of Hubei Agricult ural College
   文章编号 :1004 - 3888 ( 2000) 02 - 0188 - 04
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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)

     : 综述了红曲 、 摘 要 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 ( M onascus ) 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 ( M onascus ) 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 ( M 1 anka ) 、 烟 色 红 曲 霉 ( M 1 f uli gi nos us ) 、紫 红 曲 霉 ( M 1 pu rpu reus ) 和红色红曲霉 ( M 1 ruber) 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 、 p H 稳定等优点 [ 8 ,9 ] ,尤其它能 对 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 ( M 1 anka ) 液体发酵的影响 , 指出选用硝酸铵为
200 U/ mL ,平均提取率达 5515 %的高水平 , 此成
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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 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 120 U/ mL ,湿 菌体收率达 12 g/ dL ,菌体色价达 800~1 000 U/ g 。

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
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收稿日期 :1999 - 12 - 05 基金项目 : 湖南省教委资助项目 ( 99C67) 第一作者简介 : 陈义光 , ( 1966 - ) ,男 ,湖南新化县人 ,理学硕士 ,湖南吉首大学天然药物研究中心讲师

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第 2 期               陈义光等 : 红曲及红曲霉的研究与应用

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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 20 a 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 ( Akira En2 ) 教授发现 M 1 ruber 能产生一种强力抑制胆固 do 醇合成的药理物质 Monacolin K ,接着又分离出活 性和 结 构 相 关 的 Monacolin L 、 、 和 Dihy2 X J dromonacolin L 等 Monacolin 类物质 [ 18 ,19 ] , 这类 物质对胆固醇合成的限速酶 HM G — CoA 还原酶 (32hydroxy232met hyl glutary2CoA 还原酶 ) 具高效 作用 。 我国学者韩梅等用 M 1 ruber 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 . pu rpu reus ,
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 [ 27 ] 尼等 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 100 g 菌体可得 2 g 左右 ,且其产红曲色素能力也 好 ,发酵液色价达 100 U/ 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 。

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 ( low density lipoprotein ) 胆固醇的

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

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 [ 23 ] 用 。宋洪涛等 、 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 我国自元代以来红曲就已用在鱼 、 肉制品的

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 。

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 [ 2 ,6 ] 发 。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 。
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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 Mona2 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

( 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 。

colin 物质的合成代谢途径和调节机制 , 以便进行

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

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of fermented product by M onascus were reviewed. Several different fields which should be f urt her st udied on red koji and M onascus were pointed out . Key words :red koji ; M onascus ; M onascus pigment ;pharmacology

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Abstract :St udy and application of red koji , M onascus , M onascus pigment and pharmacological activity

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工业 ,1995 , ( 6) :29~321

Study and Application of Red Koji and M onascus
CHEN Yi2guang ,PEN G De2jiao , TIAN Hong2xian

( I nstit ute of T raditional D rugs , Jishou U ni versity , Jishou , Hu nan 416000 , Chi na )

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