红曲、红曲霉和红曲色素*

杨 洋 陈 冬 达文燕 孔维宝 牛世全

（西北师范大学生命科学学院 甘肃兰州 730070）

红曲霉（Monascus），属于红曲科腐生丝状真菌，其种类丰富，是多种具有聚酮结构的次生代谢产物的产生菌［1］。红曲色素和洛伐他汀是其主要代谢产物。其中红曲色素是一种天然的功能性色素，作为添加剂，在食品特别是肉制品行业中有广泛的应用；洛伐他汀能够抑制胆固醇的合成，因此可以作为一种有效的降脂药物。红曲霉代谢产物的利用最早始于我国，且至今已有1 000多年的历史［2］；日本、泰国和印度尼西亚等国也已有几百年的使用史。在亚洲的一些国家，丝状真菌红曲霉作为一种酶制剂，广泛应用于发酵生产食品［3］，而在欧盟和美国，红曲色素被认为是一种有潜力的食品添加剂。近年来，由于人们对合成产品的毒副作用有了新的认识，因此，越来越多的绿色产品受到重视。本文主要对红曲、红曲霉及其主要代谢产物红曲色素做一综述。

1 红曲及红曲产品

红曲霉是传统的食品微生物，其主要发酵产品为红曲（Hongqu）［4］。 《本草纲目》记载：“红曲主治消食活血，健脾燥胃。治赤白痢，下水谷，跌打扑伤损，治女人血气痛及产后恶露不尽。”红曲中含有酵母、霉菌和细菌等多种微生物，也是酿造黄酒的重要原料，因此，红曲最早主要用于药品、红曲酒及红曲醋的酿造，例如客家黄酒即由红曲酿造而成［5］。近代则主要研究其代谢产物（例如红曲色素、洛伐他汀和桔霉素等）的生物活性及作用。我国福建、浙江和台湾等地利用红曲酿造红酒，具有水解率高、节约原料、降低成本和提高红酒质量等优点［6］。武汉佳成生物制品公司发明的专利糖化增香曲［7］，以红曲为原料制得的复合菌种，在酱油的酿造过程中使用此曲，可使原料全氮利用率和酱油出品率明显提高，并使其颜色较普通工艺酱油更加鲜艳，清香可口。目前开发的红曲产品主要有红曲米粉、红曲酒、红曲醋、降脂红曲胶囊、红曲片等。

2 红曲霉及应用

红曲霉在PDA培养基上的菌落初始呈白色，毛毯状，具褶皱，成熟后菌落呈红色，菌落背面呈红紫色，且培养基被染成红色。Ainsworth分类系统将红曲霉属归于真菌界（The Fungi），真菌门（Eumycota），子囊菌亚门（Ascomycotina），不整囊菌纲（Plectomyhcetes），散 囊 菌 目 （Eurotiales），红 曲 科（Monascaceae），红曲霉属（Monascus）。 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、安卡红曲霉、红色红曲霉、巴克红曲霉、烟色红曲霉、发白红曲霉、锈色红曲霉、变红红曲霉。

在许多国家，红曲霉作为加工传统食品的微生物被广泛利用。红曲霉在生长过程中会产生多种酶，因红曲霉菌株种类不同，产酶的类型和产量也会有所差异。有的红曲霉菌株可以产蛋白酶，因此，可将红曲用于腌渍鱼类、肉类、豆腐等蛋白含量高的食品［6］。红曲霉在生长代谢过程中还能产生活性较强的糖化酶，因此，可以将其应用到白酒生产中以提高粮糟酿酒的糖化力和利用率［8］。

3 红曲色素及功能

红曲色素是红曲霉生长代谢过程中产生的一系列聚酮化合物的混合物［9］，目前主要采用光谱、液相色谱、质谱、核磁共振等方法分析研究红曲色素中的各种组分，已确定结构式的有：红色色素、紫色色素和黄色色素［10］。这3种色素的化学结构、物理性质等互不相同，但都为醇溶性色素。黄色成分在红曲色素中的比例约占5%［11］，且性质较红色色素稳定，但因其含量较少，所以一般红曲的颜色都呈现偏红色。红曲色素一般为紫红色粉末，熔点较高（165～192℃）［7］，常用的溶剂为醋酸（78%）和乙醇（75%～82%）［6］。 发酵液中，红曲色素含量低时其溶液呈鲜红色，含量高时为黑褐色且伴有荧光产生。

红曲色素是由微生物发酵产生的纯天然色素，现已证明红曲色素不含黄曲霉毒素［7］。红曲色素具有预防癌症、抗菌活性，降低血糖水平和抗肿瘤等特性，可在着色、调味和肉类保鲜中替代全部或部分的硝酸盐和亚硝酸盐［3］。因此，红曲色素现除用于肉制品防腐着色外，已广泛应用于调味品、面制品、酒业等食品工业中。

4 红曲霉产洛伐他汀及其功效

洛伐他汀（Lovastatin），是在1979年由日本远藤章教授从红曲霉的培养物中分离出来的［12］。临床研究发现，高胆固醇血症是导致冠心病和动脉粥样硬化的主要原因。在人体内胆固醇的合成是由乙酰－CoA缩合开始的，经由羟甲基戊二酰－CoA（HMG－CoA）分支后，合成胆固醇。而洛伐他汀能够竞争性地抑制羟甲基戊二酰－CoA还原酶，继而阻断胆固醇的合成［13］。此外，洛伐他汀可以降低小鼠Lewis肺癌细胞的转移能力及肿瘤进展［14］，也可以抑制人恶性胶质瘤细胞生长［15］。目前，洛伐他汀已经成为治疗心血管疾病的销售额最多的药物之一。因此，研究红曲霉代谢产物及其他产洛伐他汀的微生物已经成为现代医药研究方面的重要部分。

轻工行业标准（QB/T2847－2007）规定洛伐他汀为功能红曲的标志性功能成分，并要求洛伐他汀含量必须达到0.4%以上［16］。因此只有不断提高红曲产品中洛伐他汀的产量才能从根本上提高功能产品竞争力。

5 红曲霉产桔霉素的问题

红曲霉的次级代谢产物众多，其发酵物中的桔霉素（Citrinin）则是一种对人畜有害的真菌毒素，目前，桔霉素问题已经成为限制我国红曲产品出口产量的主要因素，其代谢调控机理需要进一步研究。桔霉素在1.8～4.7 mg/mL范围时可导致人类胎儿肾脏50%的细胞死亡［17］。已知在红曲霉的发酵过程中，桔霉素和红曲色素合成的酶能单独调控，且红曲色素和桔霉素的合成依赖于红曲霉菌株、碳源、氮源、碳氮浓度比、pH值、其他营养因素和环境因素［18］。因此，可以在色素生产中通过程序控制阻止桔霉素的产生，以此获得高产量红曲色素和低产量桔霉素的产品。岳建明等［19］研究了紫色红曲霉（Monascus purpureus）Y20液态发酵过程中不同铵盐对目的产物红曲色素及有害物质桔霉素合成代谢的影响，结果表明添加铵盐可影响发酵液的pH值，进而导致红曲霉对营养物质吸收和代谢的差异，最终改变红曲色素的组成比例及抑制桔霉素的生成。研究发现添加适量（NH4）2SO4、NH4C1、NH4NO3有利于促进红曲黄色素的生物合成，而阻碍桔霉素的生成。

6 小结

采用微生物发酵的方法生产天然食用色素，已经是当前世界上食品色素添加剂的发展趋势。红曲色素作为一种纯天然食用色素已经成为当今世界研究的热点，但红曲产品还存在成分不明确、质量不均等一系列问题。因此，对红曲霉次级代谢产物的化学成分作进一步分离鉴定，并从分子水平上对红曲霉合成的色素、洛伐他汀和桔霉素等代谢产物进行调控，开发生产成分确定、安全有效、色调多样的食品及医药保健产品，将是红曲霉及其产品研究开发的主要方向。

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