4株红曲霉发酵产生次级代谢产物的分析

目的为研究评价红曲霉产生次级代谢产物能力,选育优良菌株。方法通过建立的发酵液中γ-氨基丁酸(GABA)、红曲色素、monacolin K和桔霉素的比色法和高压液相色谱检测方法,比较了紫色红曲霉(Monascus purpureus)、丛毛红曲霉(Monascus pilosus)、红色红曲霉(Monascus ruber)、橙色红曲霉(Monascus aurantiacus)的液体发酵产生上述次级代谢产物能力。结果不同红曲霉菌株产生上述4种次级代谢产物的能力是不同的,4种红曲霉均可产生的红曲色素、monacolin K和桔霉素3种次级代谢产物,其中M.pilosus J2的monacolin K产量最高(8.1 mg/L)、桔霉素生成量最低(0.09 mg/L);M.purpureus Y4的红曲色素色价最高,为380U/mL;仅有紫色红曲霉Y4可代谢产生γ-氨基丁酸,产量约为0.2 g/L。结论不同红曲霉菌株产生γ-氨基丁酸、红曲色素、monacolin K和桔霉素这4种次级代谢产物能力存在较大差异。     

红曲色素和桔霉素代谢调控方法的研究进展

在食品安全问题日益受到关注的今天,取代人工合成色素的天然色素具有广阔的市场前景。红曲色素是国际范围内生产量及使用量最大的天然食用色素之一,广泛应用于肉制品加工和水产品加工领域的着色。福建红曲以品质优、色价高的特点,在国内外享有极高声誉,但在红曲霉代谢过程中同时会合成真菌毒素桔霉素,使红曲色素在使用中存在安全隐患。我国红曲色素产品中桔霉素含量普遍偏高,制约了我国红曲产品的出口和使用领域的拓展。红曲色素和桔霉素合成呈伴生现象,常出现提高红曲色素产量的同时,桔霉素含量也相应提高的情况,因此调控红曲霉代谢过程中促进红曲色素的产生同时抑制桔霉素的产生成为解决这一矛盾的关键。文章介绍了国内外红曲色素和桔霉素的代谢调控方法的研究概况,主要包括菌种选育、发酵工艺优化及基因工程等来达到调控目的,通过掌握红曲菌代谢调控网络,研究红曲菌产桔霉素的代谢途径及途径中的代谢机制,进而综合分析调控红曲霉合成代谢桔霉素存在的问题并提出应对措施,对推动红曲产品的出口和红曲产业的健康发展具有重要意义。     

四株红曲霉菌固态发酵木耳红曲的性能比较

目的:以黑木耳为发酵原料,筛选高产色素、高产洛伐他汀和低产桔霉素的红曲霉菌株,用于红曲木耳产品开发。方法:考察四株红曲霉菌株(M.z507、M.c507、M.b2019、M.h2019)固态发酵产物(多糖、还原糖、蛋白质、洛伐他汀、桔霉素、红曲色素)的含量以及红曲色素的抗氧化活性。结果:发酵14 d后,相对于对照组,四种红曲霉菌中多糖、蛋白质含量均有所减少,还原糖含量均增加。M.h2019红曲总色素色价达50.90 U/mL,洛伐他汀含量达1724.19 μg/g,桔霉素含量为0.03 μg/g,红曲色素抗氧化活性最强;而M.b2019红曲总色素色价为10.52 U/mL,洛伐他汀含量达684.56 μg/g,不产桔霉素;M.z507红曲总色素色价为3.88 U/mL,洛伐他汀含量达102.49 μg/g,不产桔霉素;M.c507红曲总色素色价为2.71 U/mL,既不产洛伐他汀也不产桔霉素。结论:M.h2019菌株产生红曲色素和洛伐他汀产量较高,红曲色素抗氧化活性强,且产生桔霉素含量低于国标限量,适合用于固态发酵木耳红曲产品。     

乳酸和乳酸钠对红曲霉突变菌株合成代谢色素及橘霉素的影响

主要研究了乳酸和乳酸钠对红曲霉突变菌株代谢合成红曲色素和橘霉素的影响。实验结果表明,添加一定量的乳酸和乳酸钠都有利于红曲色素(包括黄色素和红色素)的合成代谢,有利于黄色素合成代谢的最适乳酸或乳酸钠添加量在0.01～0.05mL/30mL之间,而有利于红色素合成代谢的最适乳酸或乳酸钠添加量在0.05～0.1mL/30mL之间,红曲霉突变菌株利用乳酸或乳酸根作为其生长的底物和红曲色素合成代谢的底物。乳酸或乳酸盐本身对红曲霉突变菌株合成代谢橘霉素没直接的影响,其形成的发酵pH环境直接影响了橘霉素的合成代谢。     

红曲霉中桔霉素定量分析及其合成相关基因簇的研究

目的对红曲霉中真菌毒素桔霉素进行定量分析,并研究桔霉素合成相关基因簇,为从基因水平上对桔霉素的产生进行调控、提高红曲霉相关食品的安全性提供理论依据。方法采用高效液相色谱(HPLC)法对3株红曲霉(紫色红曲霉YY-1、M2,丛毛红曲霉FJ-1)在液态发酵过程中产生的桔霉素开展定量分析,采用二代测序技术鉴定桔霉素合成基因簇的序列特征,应用实时定量聚合酶链式反应(RT-PCR)法进行相关基因表达水平分析。结果在固态培养和液态发酵过程中,3株红曲霉菌体生长情况无明显差异;在液态发酵过程中,HPLC结果显示M2桔霉素产量最高,其次为YY-1,FJ-1产量最少;M2、YY-1、FJ-1桔霉素合成基因簇相似度达99.9%;膜转运蛋白基因(orf5)、聚酮合酶基因(pksCT)、氧化还原酶基因(ctnB)、转录调节蛋白基因(ctnA)、脱氢酶基因(orf1、ctnE)六个基因表达水平在M2中最高,在FJ-1中最低。结论桔霉素的产量差异与桔霉素合成基因簇所表达酶的种类无关,而与其基因表达的调控相关。     

红光对紫色红曲霉生长及色素和桔霉素产量的影响

本文研究了红光对紫色红曲霉M9生长及色素和桔霉素产量的影响。采用高效液相色谱法对六种红曲色素,包括两种红色素：红斑红曲胺（rubropunctamine,RUM）和红曲玉红胺（monascorubramine,MOM）;两种黄色素：红曲素（monascin,MS）和红曲黄素（ankaflavin,AK）;两种橙色素：红斑红曲素（rubropunctatin,RUN）和红曲玉红素（monascorubrin,MON）以及桔霉素的产量进行测定。结果表明：持续红光照射促进了紫色红曲霉M9菌丝生长、色素合成积累以及孢子形成,尤其对于闭囊壳的产生有更显著促进作用。5种不同的红光照射条件促进了RUM、MOM、MS和AK的产生,抑制了RUN、MON和桔霉素的产生。在光照强度300 lux,光照时间30 min/d,光照节律12 h的最佳光照条件下,RUM、MOM的产量分别提高了53.8%和75.2%;MS和AK的产量分别提高了42.2%和59.4%;RUN和MON的产量分别降低了42.6%和54.5%;桔霉素的产量降低了42.5%。     

不同液态发酵基质对红曲霉产红曲色素及桔霉素的影响

在前期分离纯化出的10株红曲霉基础上,以18种液体培养基对10株红曲霉进行发酵培养,通过分光光度计和质谱分析仪测 定各发酵液中红曲色素和桔霉素含量,分析不同地区红曲霉的红曲色素和桔霉素的代谢特性,筛选出高产红曲色素低产桔霉素的 红曲霉菌株。 结果表明,产红曲色素最适的液体培养基配方为葡萄糖3%、蛋白胨1%,其中新疆地区红曲霉所产红曲色素量最高,为 6.81×10-2 mg/mL;新疆地区红曲霉仅在18种培养基中的面筋碱性蛋白酶水解液+葡萄糖发酵液中产生了桔霉素,而红曲霉ZBX天津 在所有培养基发酵液中均未产生桔霉素。     

红曲霉固态发酵产红曲色素的发酵条件优化及稳定性研究

以大米与玉米粒不同配比为基质,利用因素实验、正交设计和验证性实验研究了红曲霉固态发酵生产红曲色素的发酵条件,得出红曲霉固态发酵产红曲色素的最适条件:大米∶玉米粒为1.5∶1(大米∶玉米粒为18∶12,g/g),氯化铵添加量为2g,水添加量为40mL,培养时间为14天,在此条件下,红曲霉固态发酵产红曲色素的色价可达到1005.42U/g。对红曲霉产红曲色素的稳定性研究发现红曲色素受光照和pH的影响比较大,而温度对其稳定性影响不明显。     

铵盐对紫色红曲霉合成代谢红曲色素及桔霉素的影响

研究紫色红曲霉（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的合成代谢的影响。在发酵培养基中添加不同铵盐,检测M. purpureus Y20发酵液中红曲红色素、红曲黄色素及桔霉素含量,分析其变化及原因。结果表明：M. purpureus Y20发酵过程中发酵液pH值相对较稳定,未添加铵盐的对照组发酵液基本维持在pH 4.8;添加CH3COONH4、NH4H2PO4、C6H5O7(NH4)3的发酵液pH＞6;添加NH4NO3、(NH4)2SO4、NH4Cl的发酵液初始pH＜5.5,发酵过程中持续降低至pH 2.5左右;含有0.3 mol/L NH4＋的(NH4)2SO4的发酵液中桔霉素含量降为0.05 mg/L,较对照组降低88.6%;含有0.1～0.3 mol/L NH4＋的NH4Cl发酵液中桔霉素含量降为0.05 mg/L;含有0.3 mol/L NH4＋的NH4NO3发酵液未检出桔霉素,红曲黄色素含量较对照组升高31.0%、红曲红色素含量降低11.6%;添加CH3COONH4、NH4H2PO4、C6H5O7(NH4)3的发酵液无桔霉素检出,但菌体干质量较小,色价较低。因此,添加铵盐可影响发酵液pH值,影响M. purpureus Y20对营养物质吸收和代谢,改变红曲色素的组成比例和抑制桔霉素的生成;添加适量(NH4)2SO4、NH4Cl、NH4NO3有利于促进红曲黄色素的生物合成,阻碍桔霉素的生成。     

玉米芯水解液发酵生产红曲色素的研究及条件优化

红曲霉是用于生产红曲色素的一类重要真菌,但红曲霉还会产生桔霉素,因此在控制桔霉素的前提下增强色素合成是目前研究的热点。玉米芯是一种分布广泛的农业废弃物,研究选用玉米芯水解液为碳源,考察其对红曲霉液态发酵时生物量、桔霉素和红曲色素水平的影响,并对发酵条件进行了优化。结果显示,玉米芯水解液是红曲霉发酵的良好碳源,当水解液中葡萄糖为40g/L,木糖为30g/L,暗光培养并添加辛酸时,桔霉素产率仅为27μg/L,红曲色素色价(OD510nm)高达268。     

红曲中红曲菌的鉴定及优质菌的筛选

红曲由红曲菌发酵而得,为提高红曲质量,需对红曲菌进行分离鉴定并筛选优质菌株,而当前红曲菌的鉴定方法和优质菌的筛选方法仍有不足。为此,本文在构建红曲菌菌株库的基础上,对比形态学鉴定和分子生物学鉴定对红曲菌物种鉴定的异同,通过相关性分析提出合理鉴定方案,同时对不同形态学分型的菌株测定色素和桔霉素产量,结合产量换算方法筛选出优质红曲菌。结果:单个红曲中可能存在多株形态不同的红曲菌,以44个红曲样本为菌源构建了45个不同形态学分型,共计148株红曲菌的菌株库。形态学分析表明多数红曲菌与紫色红曲菌、橙色红曲菌及丛毛红曲菌形态相似,而ITS rDNA测序和18S rDNA测序易将未知红曲菌匹配至紫色红曲菌、丛毛红曲菌和红色红曲菌。相关性分析表明ITS rDNA测序相比于18S rDNA测序更接近于形态学分析结果。由于ITS rDNA测序的基因对比库中可参照菌株的种类与数量较多,在多种鉴定方法存在结果差异时,建议优选ITS rDNA测序结果。最后同时参考色素产量、桔霉素产量、桔霉素产量与色素产量之比值3个指标筛选出高产色素(83.3 U/mL)和低产桔霉素(81.5 ng/mL)的菌株红曲菌MZT27,以黄色素与总色素的比值筛选出高产黄色素的菌株红曲菌MZT39(黄色素占比70.06%)。本文旨在为红曲霉种质资源的挖掘和红曲质量的提升提供借鉴。     

基于代谢途径提高红曲黄色素生成及控制橘霉素产生的研究

基于红曲霉菌合成代谢红曲色素和橘霉素的代谢机理,研究了几种化学物质对红曲霉突变菌株合成代谢红曲黄色素和橘霉素的影响。研究结果表明,一定量的生物素、乙酸钙和乙酸锌有利于红曲霉突变菌株合成代谢黄色素。不论辛酸添加量多少和添加时间或早或晚,对于红曲霉突变菌株的生长及其合成代谢黄色素都有明显不利的影响,但是一定量辛酸的添加有利于红色素的合成代谢,在一定程度上也能明显消除橘霉素的合成代谢。     

氨基酸对紫红曲霉Y66中红曲色素合成影响的研究

利用含无氨基氮源的合成培养基发酵试验研究了20种常见氨基酸分别对紫红曲霉(Monascus purpureus)Y66中红曲色素合成的影响。研究结果表明:当游离氨基酸添加量为5 g/L时,组氨酸的添加能够促进红色素的合成,酪氨酸的添加有利于黄色素的合成,而异亮氨酸、蛋氨酸的添加使红色素和黄色素的合成均受到显著抑制,其余氨基酸对色素合成则表现出不同程度的抑制或者无显著影响。氨基酸浓度梯度试验结果表明,当组氨酸添加量为7 g/L时,对红色素合成的增强作用最显著,其峰值产量提高了32.7%;当酪氨酸添加量为7 g/L时,对黄色素合成的增强作用最显著,其峰值产量提高了24.8%。综上所述,在培养基中分别添加7g/L组氨酸或酪氨酸能够显著提高紫红曲霉Y66中红曲色素的产量。研究结果将为探究红曲色素合成机制以及构建红曲色素的高产发酵体系提供有益借鉴。     

以糯米为基质的固态发酵产红曲色素的工艺研究

对以糯米为基质的固态发酵产红曲色素的工艺进行了研究。通过单因子试验和正交试验对红曲霉固态发酵产红曲色素的工艺进行了优化。结果表明:以糯米为基质,红曲霉固态发酵产红曲色素的最佳工艺条件为淀粉7%,氯化铵4%,硫酸镁0.4%,糯米初始含水量43%,接种量6%,发酵时间9天,发酵温度32℃。在此条件下,红曲霉固态发酵产红曲色素的色价达1008.8 U/g,比优化前提高了49.9%。     

红曲霉菌株固态发酵特性的比较研究

以籼米为固态培养基分别对8株红曲菌的发酵特性进行研究,比较其产糖化酶、产色素以及产桔霉素的能力,筛选出可应用于红曲黄酒酿造的优良红曲霉菌株。结果表明不同红曲菌的菌株特性存在显著性差异,成曲中橙色红曲菌(M.aurantiacus)B5菌株具有最低的产桔霉素能力,较高的产色素和产糖化酶能力,其桔霉素产量9.06μg/g,醇溶性总色价420.82 U/g,水溶性总色价117.6 U/g,产糖化酶酶活力410.7 U/g。B5菌株是可应用于红曲黄酒酿造的优良红曲菌。跟踪菌株B5在制曲过程中代谢产糖化酶、色素及桔霉素能力的变化情况,综合各个指标的变化趋势得出制曲最佳时间为9 d。     

两种辅料对固态发酵红曲米莫纳可林K与红曲色素产量的影响

红曲霉在发酵过程中会产生莫纳可林K(MK)和红曲色素(MPs)等多种对人体有益的次级代谢产物。为同时在红曲米固态发酵产物中获得一定量的MK和MPs,实验在大米基质基础上,分别添加豆粕、豆渣两种辅料,对红曲霉MPs-7进行固态发酵培养,分析两种代谢产物产量,并对辅料影响机制进行了探究。结果表明:在发酵基质中添加两种辅料均促进了MK的产生,但同时抑制了MPs的产生。豆粕添加量为质量分数15%时,发酵产物MK产量最高,但几乎无MPs产生;豆渣添加量为质量分数15%时,提高MK产量的同时也保证了一定的MPs产量,且成本比豆粕低,更适合作为辅料添加到红曲霉固态发酵基质中。研究表明:基质含氮量会影响红曲霉固态发酵过程中菌丝体量的积累,从而影响次级代谢产物的产量。     

红曲菌中桔霉素的控制策略及研究进展

红曲菌在我国的使用历史悠久,其在食品添加剂、发酵食品、酿酒和中药等方面应用广泛。目前,虽然液 态发酵技术基本解决了红曲色素产品中的桔霉素含量高的问题,但固态发酵红曲米产生的桔霉素含量高的问题依然 是制约红曲企业及产业发展的主要技术难题之一。本文对红曲菌代谢产物中桔霉素的毒性、限量标准、检测方法、 合成途径及调控基因进行了综述,并从传统方法和生物方法两个层面阐述了控制红曲菌中桔霉素含量的主要策略, 旨在为有效降低红曲菌中桔霉素的含量和促进红曲产业健康发展提供参考。     

不产桔霉素高产红曲色素的基因工程红曲菌株构建

以一株高产红曲色素的紫色红曲菌（Monascus purpureus）J01为研究对象,采用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导 的T-DNA转化技术,敲除紫色红曲菌株J01基因组中的桔霉素合成关键基因pksCT,构建一株不产桔霉素高产红曲色素的红曲菌株。 结果表明,通过菌落形态观察和生物量测定得出,菌株J42与菌株J01的菌落形态及生物量无显著性差异（P＞0.05）;经高效液相色谱（HPLC）与液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）分析得出,菌株J01的桔霉素含量为5.1mg/kg,pksCT基因敲除菌株J42菌丝体中未检测到 桔霉素;菌株J42的黄色素,橙色素和红色素色价分别为1 877 U/g、773 U/g、1 068 U/g,显著高于菌株J01（P＜0.01）,并且菌株J42的红 曲色素总色价为415 U/mL,是原始菌株的1.56倍,成功构建了一株不产桔霉素高产红曲色素的生产菌株J42。     

紫色红曲霉固态发酵豆渣产红曲色素的工艺研究

探索了以紫色红曲霉(Monascus purpureus)固态发酵豆渣产红曲色素的可行性。从5种不同原料中筛选出豆渣为产红曲色素的最适固态发酵基质;在单因素实验的基础上,采用正交实验优化法得出紫色红曲霉固态发酵豆渣产红曲色素的最佳培养基组成为基质初始含水量50%、甘油6%、NaNO_30. 04%、KH_2PO_40. 3%、MgSO_40. 2%、抗坏血酸2. 2%,最佳培养条件为湿度60%～65%、接种量8%、30℃培养12 d,在此条件下红曲色素的含量为(6. 03±0. 11) mg/g。研究认为,以紫色红曲霉固态发酵豆渣产红曲色素的工艺可行,可实现豆渣的高值化发酵再利用。     

光照影响红曲霉桔霉素代谢机制的研究

利用高效液相色谱（HPLC）法研究了红光、蓝光、黑暗条件下红曲霉的桔霉素产量,利用实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-FQPCR）检测了桔霉素相关合成基因簇（ctnA、pksCT、orf7基因）、全局性转录因子（LaeA、VeA基因）及pka基因的表达量,研究光照对红曲霉桔霉素代谢机制的影响。研究发现,与黑暗条件相比,蓝光条件下菌体生物量降低15.85%,桔霉素产量升高30.40%;红光条件下生物量无显著差异（P＞0.05）,桔霉素产量降低35.26%。蓝光促进ctnA和pksCT基因的表达、抑制orf7基因的表达,红光抑制ctnA和pksCT基因的表达、促进orf7基因的表达。蓝光抑制LaeA、VeA和pka基因的表达,红光促进LaeA、VeA和pka基因的表达。结果表明,光照通过调控LaeA、VeA和pka基因的表达量进行信号传递,调控桔霉素基因簇重要的调控因子ctnA和orf7,改变桔霉素合成基因pksCT表达量,进而实现对桔霉素产量的调控作用。