红曲菌发酵产物及其在家禽生产中的应用研究进展

袁航 袁茜 张金秋 张佳兰

摘 要：红曲菌发酵产生的多种代谢产物，具有抗氧化、降血脂、抗癌、抗菌等功能。日粮中添加红曲菌发酵产物能显著提高家禽生产性能，降低肉、蛋中胆固醇含量。本文综述了红曲菌代谢产物的生物学功能及其在家禽生产中的应用现状，并提出红曲菌发酵产物作为饲料添加剂的使用规范。

关键词：红曲菌；发酵产物；家禽；莫纳克林K；红曲色素

中图分类号：S816.6文献标识码：A文章编号：1673-1085（2023）03-0053-07

红曲菌（Monascus spp.）又称红曲霉，用来生产药食同源发酵产品——红曲[1]。红曲菌发酵可产生多种代谢产物，如红曲色素、莫纳克林K（MK）、γ-氨基丁酸（GABA）及酚类物质等，这些物质被证明具有抗氧化、降血脂、抗菌等特性[2]。其中红曲色素一直被用作食品着色剂[3]；MK因其可降血脂而成为降血脂药物[4]。在中医上0.46～15 g红曲可止痢、消食和胃，配伍山楂等可治疗消化性疾病；5～20 g红曲可降脂泄浊，配伍山楂、决明子等可治疗代谢性疾病 [5]。目前，在家禽生产中，迫切需要寻求安全、有效的抗生素替代物以维持或提高家禽生产性能，生产安全、健康的产品。红曲菌发酵产物因其抗菌、抗氧化特性而受到关注，本文对红曲菌发酵产物在家禽生产中的应用进行综述，并对其在畜禽生产中的研究及应用前景进行了展望，为其在家禽生产中的精准使用提供思路。

1 红曲菌代谢物及其生物学功能

红曲菌生长过程中产生多种代谢物，包括红曲色素、生物药类以及多种酶类等。

红曲色素是红曲菌在生长代谢过程中产生的天然色素，是多种色素的混合物，但只有黄、橙、红3类；而3类色素都有水溶性和脂溶性之分[6]。生产中红曲色素除了作为食品着色剂外，还具有抗癌、抗炎、抑菌、抗氧化等活性。红曲色素的抗癌效应体现在对诱导剂诱导的小鼠癌变有抑制作用[7，8]；对肝癌细胞和肺腺癌细胞具有细胞毒性[9]；能诱导乳腺癌和口腔癌细胞凋亡[10，11]，而红斑红曲素被用作癌症处理药物[12]。多种红曲色素具有抗炎作用，体现在多种色素可以预防诱导剂诱导的小鼠耳水肿，能抑制脂多糖（LPS）诱导的血液中炎性因子的变化[13]；红曲橙色素能抑制LPS诱导的小鼠巨噬細胞系一氧化氮的产生，从而减少炎症反应[14]；红曲黄色素通过抑制Akt途径中JNK活性和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）γ磷酸化来抑制TNF-α诱导的C2C12细胞（小鼠骨骼肌细胞系）的氧化应激和炎性反应[15]；研究表明红曲色素具有控制高血糖、抗炎等多种治疗特性，对胰腺的β细胞具有保护作用[16]。红曲色素红曲黄和安卡黄能有效提高抗氧化酶活性，降低脂质过氧化程度，从而有效预防酒精性肝损伤和脂肪肝[17]。红曲红色素对前列腺LNCaP癌细胞具有细胞毒性，且具有调节抗氧化和抗炎的能力[18]。研究报道有些红曲色素对微生物生长有抑制作用。红曲红色素可以抑制枯草芽孢杆菌MTCC121（抑菌圈1.46 cm）和金黄色葡萄球菌MTCC737（抑菌圈1.36 cm）的生长[19]。红曲菌产生的苯丙氨酸、天门冬氨酸、酪氨酸及半胱氨酸衍生物可以抑制5种革兰氏阳性菌、7种革兰氏阴性菌和4种真菌的生长，但抑菌浓度有差异[20]。新发现的一种红曲红色素对3种芽孢杆菌（MBM B-310、357、358）的生长具有抑制作用，抑菌圈最小为1.26 cm[21]。红曲黄色素对沙门氏菌（CCM 5445、NRRL B-4420）、大肠杆菌（ATCC 35150）、食品分离的酵母菌、黑曲霉和青霉的生长都具有抑制效果，但不同菌的最小抑菌浓度有差异，多数为128 mg/mL[22]。除此之外，红曲色素还具有降脂、抗动脉粥样硬化、抗糖尿病以及抗肝纤维化等作用[23]。红曲黄和安卡黄通过抑制脂肪酸吸收、脂肪生成和PPAR-α、AMP激活蛋白激酶（AMPK）介导的脂肪酸β氧化来抑制脂肪酸在肝细胞中的沉积，从而达到降脂的作用，有利于预防动脉粥样硬化[24]。动脉粥样硬化小鼠饲喂高脂日粮和红曲米（120 mg/kg）可有效降低粥样斑及脂肪滴大小[25]。红曲黄色素通过保护血管内皮细胞和上调一氧化氮合酶的表达来抑制血小板凝结及扩张血管来减缓动脉粥样硬化[26]。红曲色素通过诱导抗氧化酶的表达（超氧化物歧化酶和过氧化氢酶）来增加血液中胰岛素含量，或者通过Akt途径增加胰岛素的敏感性来降低血糖含量[27，28]。而红曲黄和安卡黄能抑制肝星形细胞活性并诱导其凋亡，从而降低肝纤维化的发生[29，30]。

红曲菌代谢物中最受关注的药类为MK、GABA和麦角固醇。MK的结构与3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA）相似，可以竞争性抑制底物与HMG-CoA还原酶的结合，从而抑制胆固醇的合成，在临床上常被用作降脂药和治疗高胆固醇血症药。发酵产物中MK以2种结构存在（内酯型和酸型）；在碱性条件下，内酯型MK可转变成酸型MK[31]。但酸型MK对HMG-CoA还原酶的抑制能力更强，为内酯型的2倍。现在研究发现，MK除降血脂活性外，还具有抗炎、抗癌和神经保护作用[32]。GABA是由谷氨酸进行α-脱羧反应产生的一种非蛋白质氨基酸，分布在人体各处，参与调节心血管疾病，减轻焦虑和疼痛等[33]。麦角固醇是真菌细胞膜的重要成分，与膜的完整性、流动性、接合酶的活性、细胞活力以及物质运输等紧密相关[34]。因此，可以从真菌细胞中提取麦角固醇。麦角固醇经紫外线照射可转化为维生素D2，从而有助于钙和磷的吸收，尤其是孕妇和老年人，能有效防治骨质疏松症、幼儿佝偻病、骨折等病症。研究发现，红曲菌麦角固醇具有较强的抗脂质过氧化作用和抗氧化能力，可保护和修复受损细胞[35]；此外，麦角固醇近来又被证明是一种免疫活性脂质，可诱导细胞凋亡。随研究的深入及技术的发展，其更多的生物活性会逐渐被发现[36]。

红曲菌代谢物还有二聚酸、亚油酸、α-亚麻酸、多酚类和黄酮类等物质，具有抗氧化活性[37]。随着红曲菌代谢产物分离技术及检测手段的提高，越来越多的代谢产物及其生物学功能将会被发现。

2 红曲菌代谢产物在家禽生产中的应用

2.1 利用MK降低胆固醇，提高肉、蛋品质

随着人们对健康饮食和心血管疾病的重视，低胆固醇的畜禽产品备受关注。红曲菌代谢产生的MK已被作为降低胆固醇的添加剂用于家禽生产中。表1汇总了近年来家禽日粮中添加红曲米的试验情况。从表1可以看出：红曲米来源有自己制作，也有购买的商品（山东泰安宝来利来生物公司、北京大兴京信生化制品厂）；活性成分大多数以MK含量计算，范围为4～10 mg/g；添加量范围为0.5‰～10%；从这可以看出MK含量及红曲米添加量有很大的差异。红曲米对生产性能影响结果并不一致，有降低采食量、饲料转化率及产蛋率的报道[42]，也有不影响采食量、饲料转化率及产蛋率的报道[45]，还有提高饲料转化率及产蛋率的报道[39-40]。但日粮中添加红曲米能降低血液中胆固醇含量、甘油三酯含量及低密度脂蛋白含量[38-42，45]，还可降低丙二醛（MDA）的含量，从而抑制血液脂质过氧化反应[39]。此外，日粮添加红曲米还可显著降低肉中胆固醇含量，增加多不饱和脂肪酸含量[38]，显著降低蛋中（蛋黄中）胆固醇含量。关于红曲米对蛋品质的影响报道结果不一：有增加蛋白高度、哈夫单位[41]的报道，也有不影响蛋品质的报道[45]。试验结果出现较大差异甚至相反的原因可能与红曲米中活性成分及添加剂量不同有关。不同的活性成分有不同的作用，所以红曲米作为饲料添加剂使用时要明确其中的活性成分，且添加剂量需要通过试验来确定。

2.2 红曲菌结合中药制作复合添加剂，提高家禽生产性能

尽管红曲菌代谢物有多种活性成分，具有多种生物学功能，但因为菌株以及制作条件的差异，活性代谢物含量也有差异，因此可结合中药利用红曲菌发酵制作复合添加剂，以增加活性成分含量或者增强其生物学功能。在京红鸡日粮中分别添加0.5%和1%红曲霉素中药合生元（红曲米配伍山楂、甘草、麦芽、山药、大枣等制作而成），能显著提高日增重、采食量及饲料利用率；显著增加血液中淋巴细胞的比例；显著增加肝、脾的器官指数；增加胸腺中小淋巴细胞的密集程度，法氏囊皱壁明显的增大、增厚；延长法氏囊细胞凋零时间[46-47]。红曲菌发酵中药与大米混合培养基制作红曲合生元，酵母发酵玉米粉培养基制作酵母粉，二者按0.5%的比例分别或者混合饲喂产蛋鸡，均能显著提高干物质、粗蛋白及钙的代谢率；红曲合生元和酵母组合能显著增加直肠乳酸杆菌数量，显著降低好氧菌数量和大肠杆菌数量[48]。日粮中添加0.5%、1%及1.5%红曲复合添加剂（红曲色素含量>50 mg/g）均显著提高肉鸡日增重、降低料肉比；显著提高肌肉红度和黄度，显著降低滴水损失，表明红曲复合添加剂可提高肉鸡生长性能，改善鸡肉品质[49]。用红曲菌和地衣芽孢杆菌发酵制作的添加剂（红曲菌、地衣芽孢杆菌大于108 CFU/g，红曲红色价大于800 U/g），按0.5%添加比例饲喂32周龄海兰褐蛋鸡4周，结果显示产蛋率、平均蛋重和平均蛋黄重分别提高5.82%、3.57%和1.38%，破蛋率、料蛋比和蛋黄中胆固醇含量分别降低12.36%、3.57%及5.17%；同时蛋黄红色度和黄色度也显著提高[50]。此外，红曲菌发酵产物的形状也可影响活性成分的作用效果。日粮中分别添加1%粉状、颗粒和包被颗粒的红参渣和发酵红曲复合添加剂饲喂40周龄海兰褐蛋鸡2个月，结果与对照组相比，不同形状复合添加剂均显著改善蛋鸡产蛋性能（产蛋量、蛋重）、采食量、饲料转化率和哈夫单位[51]；粉状组血液总胆固醇含量显著降低；而包被颗粒组血糖含量显著降低，高密度脂蛋白胆固醇含量显著增加；不同试验组蛋黄中十四碳烯酸、棕榈油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、α-亚麻酸、二十二碳六烯酸的百分比有显著差异；而粉状组和包被颗粒组蛋黄中不饱和脂肪酸的含量显著提高，饱和脂肪酸的含量显著降低[52]。用相同比例和形状的鱼腥草和发酵红曲复合添加剂饲喂14日龄北京鸭24 d，结果与对照组相比，各试验组肉鸭体重、日增重、采食量和饲料转化率均显著改善，以包被颗粒组改善效果最好[53]。

3 小结

尽管红曲发酵产物可作为一种安全、无毒副作用的饲料添加剂用于家禽生产中，但其添加剂量和使用效果存在很大的差异。考虑到红曲代谢产物受发酵条件及工艺的影响，生产中应不断筛选菌种、优化培养条件及发酵工艺，从而产出更有利于家禽生产的活性成分。同时应考虑红曲发酵产物的形状及包被情况以确保活性成分更好地发挥作用。此外，红曲发酵饲料添加剂产品应标明活性成分及推荐添加量，以便于其在家禽生产中的应用。

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Research Progress of Monascus Fermentation Products and Their Application in Poultry Production

YUAN Hang， YUAN Xi， ZHANG Jinqiu， ZHANG Jialan

（College of Animal Science， Yangtze University， Jingzhou， Hubei  434025， China）

Abstract：  The fermented products of Monascus contained a variety of metabolites， which have antioxidant， antiatheroscloresis， anticancer and antibacterial effects. Dietary supplementation of the Monascus fermented products could effectively improve performance of poultry and reduce cholesterol content in meat and eggs. In this paper， the biological function of Monascus metabolites and their application in poultry production were reviewed， and the application standard of Monascus fermentation products as feed additives was put forward.

Keywords： Monascus; Fermented products; Poultry; Monacolin K; Monascus pigments