功能红曲液态发酵的研究进展

2022-10-17 08:14尚学平许世锦陈罗华周陈玲娟
食品与发酵工业 2022年19期
关键词:氮源碳源甘油

尚学平,许世锦,陈罗华周, 陈玲娟

(广东天益生物科技有限公司,广东 湛江,524300)

20世纪70年代末,日本的ENDO等[1]发现了红曲霉代谢产物中的降胆固醇活性物质Monacolin K及其类似物,这极大地促进了红曲的研究与应用。近年来,高胆固醇血症发生率正以惊人的速度增长。同时,它会引发多种心血管疾病及并发症,严重威胁到公众健康。目前,临床上普遍使用由土曲霉发酵生产的全部为闭环的降脂药物治疗高胆固醇血症,但存在较多副作用,主要是对肝功能的损害,患者服药期间需3个月进行一次肝功能的血检,因此通过研发红曲菌发酵,特别是液态发酵生产的富含高开环的Monacolin K的功能红曲来达到降脂疗效[2],引起了广泛的关注。

由于存在非甘油碳源液态发酵Monacolin K产量极低的技术瓶颈,因而采用符合GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》的原料通过液态发酵开发出高含量、高开环的Monacolin K的功能红曲,已成为当今的研究重点[3]。

1 Monacolin K的生物活性

红曲菌生物发酵产的Monacolin K,不管是采用固态或液态发酵方式,均以酸式(开环结构)和内酯式(闭环结构)2种形式存在。酸式Monacolin K的结构与人体内胆固醇合成途径中的3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A, HMG-CoA)的结构相似,能与限速酶HMG-CoA还原酶形成竞争性抑制,从而抑制胆固醇的合成[4]。内酯式Monacolin K,则需要被人体肝脏分泌的羟基酸酯酶转化为酸式结构,才能够发挥降胆固醇的作用[5]。因个体的差异,部分人体的肝脏能分泌羟基酸酯酶,而部分人体的肝脏则低分泌或不分泌羟基酸酯酶,所以内酯式Monacolin K的降脂效果会大打折扣。同时,人体分泌羟基酸酯酶的同时,会对肝脏造成损害,也就是通常所说的功能红曲Monacolin K的毒性问题,这是土曲霉发酵生产的无活性的100%内酯式结构的洛伐他汀的弊端所在。

2 Monacolin K的生物合成

Monacolin K是由红曲霉聚酮体合成酶(polyketide synthetase, PKS)调控合成的次级代谢产物,有2条生物合成途径[6](图1);一条在合成过程中形成中间体,依次转化为Monacolin L、Monacolin J, 最后形成Monacolin K;另一条在合成过程中形成二甲基丁酰辅酶A,再进一步合成Monacolin K。

通过对Monacolin K生物合成相关基因进行鉴定,CHEN等[7]发现了9个和Monacolin K生物合成基因同源性较高的基因簇(图2),推测它们编码Monacolin K蛋白质的合成基因:mokA和mokB用于合成肽链骨架;还包括P450单氧酶基因(mokC),氧化还原酶基因(mokD),脱氢酶基因(mokE),转酯酶基因(mokF),HMG-CoA还原酶基因(mokG),转录因子基因(mokH)及外排泵基因(mokI)。

图1 Monacolin K的生物合成途径Fig.1 Monacolin K biosynthetic pathway

将mokA基因破坏后,菌株不再合成Monacolin K,表明mokA编码合成Monacolin K的聚酮体合成酶;将mokB基因破坏后[8],菌株也不合成Monacolin K,但积累了一个中间体Monacolin J,表明mokB编码聚酮体合成酶,负责侧链二酮部分的生物合成;mokH基因编码Zn(Ⅱ)2Cys6 双核DNA结合蛋白,研究表明[9],mokH 可以上调Monacolin K生物合成基因的转录,促进Monacolin K的合成。

3 功能红曲液态发酵的控制策略

与功能红曲传统的固态发酵相比,液态发酵具有规模大,自动化程度高,人力成本低,生长过程中易控制杂菌等显著优点。但功能红曲的液态深层发酵,也存在诸多不利因素:红曲菌处于高渗透压的状态下,菌体的生长和代谢受到包括菌种、发酵培养基的组成与配比、发酵醪液渗透压、溶氧、温度、发酵醪液的稀黏度、补料工艺、搅拌叶的剪切力等因素的影响。

3.1 菌种的选育

选育高产Monacolin K的优良菌株,是实现大规模液态发酵生产的关键。目前,改良菌种的手段有诱变、遗传重组和基因工程技术等手段,但考虑到基因工程菌株带来的安全隐患,现在常用的菌种改良手段还是采用常规的诱变,其中包括紫外诱变和常压室温等离子(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变方式。李玲等[10]研究发现,经紫外诱变和ARTP诱变的紫色红曲菌突变株,产Monacolin K能力较原菌株提高了1.0倍和2.3倍,经5次传代培养,Monacolin K产量分别下降2.83%和1.97%,表明2种诱变方法得到的突变株均能高产Monacolin K,同时具有良好的遗传稳定性。研究表明ARTP诱变方式比常规的诱变方式更具优势。祁田甜等[11]研究发现,ARTP具有较强的致死和致突变效应,可获得较高的正突变率(23.8%),筛选得到的突变株较出发菌株产Monacolin K提高了111%。研究表明ARTP产生的活性粒子可透过细胞膜作用于DNA,引起DNA发生多样性损伤和不完全修复突变,形成遗传稳定的突变株。郎天丹等[12]研究发现,利用高能混合粒子场处理紫色红曲霉,也能选育出高产Monacolin K、低产桔霉素的突变株,经混合粒子场辐照后,紫色红曲霉正突变率可达32.84%~60.56%,液态发酵产Monacolin K最高可达421.69 mg/L,较出发菌株最高提高了142.14%, 产桔霉素为0.01~0.04 mg/L。突变株经5次传代后,液态发酵产Monacolin K能力仅下降1.65%~4.21%,可获得遗传性能稳定的突变株。由此可知,通过高能粒子或等离子对红曲菌进行诱变,是一种可应用到微生物诱变育种的新方法。

图2 Monacolin K的生物合成基因簇Fig.2 Monacolin K biosynthetic gene cluster

3.2 发酵培养基的构建

发酵培养基的组成与配比,直接影响红曲菌的生长与代谢,是高产功能红曲活性物质的决定性因素,菌株优良性状的高效表达,取决于优良的培养基的构建。

3.2.1 碳源的选择

碳源是发酵培养基中最重要的成分之一,对微生物生长代谢的作用主要为提供细胞的碳架,提供细胞生命活动所需的能量,提供合成产物的碳架。

现有技术中,单独使用大米粉作碳源进行功能红曲的液态发酵,所产生的活性物质含量较低,发酵醪液Monacolin K含量通常在5~30 mg/L,无经济价值,无法批量生产及应用。为此,众多学者和研究人员,为实现红曲菌高产Monacolin K,对碳源的选择进行了不懈的努力。陈晔等[13]研究发现,以红色红曲菌9901作试验菌株,纯甘油为碳源,大豆水解液为氮源,14 d摇瓶液态发酵产Monacolin K可达1 600 mg/L,在15 L发酵罐中产Monacolin K可达888.9 mg/L,确认最佳的碳源为甘油。陈泉等[14]采用紫色红曲菌突变株MP60-6作试验菌株,以甘油与米粉复合碳源进行液态深层发酵17 d,产Monacolin K可达1 302 mg/L,为出发菌株产量的2.66倍。薛意斌等[15]采用烟色红曲菌作试验菌株,甘油作碳源的液态深层发酵中,甘油含量在0~12%时,随其浓度的增加,红曲菌胞内和胞外的总的Monacolin K产量呈现先增加后减少的趋势,当甘油质量分数为8%时,胞内和胞外的总的Monacolin K达到最大,分别为9 474.4、7 005.8 μg/(g dcw)。同时发现合成Monacolin K的相关基因mokA、mokD、mokE、mokG、mokH、mokI表达量较对照组逐渐升高。研究表明,甘油在液态发酵功能红曲中具有重要的作用,既可作红曲菌生长的碳源,又可作为合成Monacolin K的前体物质。

3.2.2 氮源的选择

氮源是构成菌体细胞中核酸、蛋白质和细胞质的主要成分,也是合成含氮代谢产物的主要原料,对微生物的生长和目标产物的积累有重要影响。陈泉等[14]在紫色红曲菌突变株MP60-6的液态发酵中,发现有机氮源中蛋白胨发酵Monacolin K产量最高,无机氮源中NaNO3发酵产Monacolin K最高。童振宇等[16]利用单次单因子法和响应面法相结合的方法,优化紫色红曲菌WX的液态发酵工艺,发现利用有机氮源Monacolin K质量浓度明显高于无机氮源,在各种有机氮源中,蛋白胨和黄豆粉发酵的Monacolin K产量最高,考虑到黄豆粉成本较低,以黄豆粉为氮源较佳。

3.2.3 影响红曲菌产Monacolin K的物质选择

要实现液态发酵功能红曲的高产,关键是增加胞外代谢物的分泌,尽可能减少胞内代谢物的反馈抑制,也就是增加细胞膜的通透性。柴诗缘等[17]以紫色红曲菌作试验菌株,在发酵培养基中添加山药粉、橘皮粉、酵母菌液、酵母上清液、酵母破壁液、破壁后的酵母液、亮氨酸、谷氨酸、乙醇等物质,进行深层液态发酵,研究发现:添加谷氨酸可以极显著(P<0.01)增加Monacolin K的产量,产量提高了5.60倍, 通过扫描电镜发现,菌体细胞壁的褶皱增加,推测谷氨酸增加了红曲菌细胞膜的通透性,使胞外代谢物分泌量增加,从而提高Monacolin K的产量。朱倩倩等[18]研究发现,在紫色红曲菌液态发酵培养基中添加精氨酸、L-苹果酸、D-葡萄糖、烟酰胺、α-酮戊二酸、苯丙氨酸、赖氨酸、焦磷酸硫胺素、黄素单核苷酸、L-乳酸等物质,对发酵8和15 d的Monacolin K产量进行分析,结果表明:精氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸以及黄素单核苷酸等物质的添加对Monacolin K产量有促进作用,其中精氨酸效果最为显著,Monacolin K产量与对照组相比提高了2.3~3.7倍。朱颖慧等[19]在紫色红曲菌液态发酵培养基中添加0.1%柠檬酸,发现对Monacolin K的产量促进效果最为显著,与原始培养基相比提高了2.71倍,经扫描电镜观察,发现实验组的细胞壁表面出现了更多的褶皱,推测细胞膜的通透性有所提升;同时,采用荧光定量PCR检测发现,添加柠檬酸的培养基中,红曲菌Monacolin K合成关键基因(mokA-mokI,LaeA)的表达量呈现一定的上升趋势,进而提高Monacolin K的产量。上述研究表明,氨基酸或有机酸的添加,既能增加细胞膜的通透性,又能提升Monacolin K合成关键基因(mokA-mokI,LaeA)的表达量,从而提高Monacolin K的产量。ZHANG等[20]研究发现,在红色红曲菌9901的液态发酵基础培养基中添加40.0 g/L非离子表面活性Triton X-100,发酵20 d产Monacolin K达到(2 026.0±30.4) mg/L,比对照组增加了84.9%。研究表明,Triton X-100能大幅增加细胞膜的通透性,驱使更多的胞内代谢物分泌到发酵液中,从而降低了胞内代谢物的反馈抑制,实现Monacolin K高产。

3.3 培养条件的构建

3.3.1 培养温度的选择

红曲菌能够在较宽的温度范围内(25~40 ℃)生长,但其合成代谢物的温度则相当特殊,而利于高产高开环Monacolin K的培养温度则更为特殊。黄颖颖等[21]研究发现, 在接种量为6%(体积分数,下同),摇瓶转速160 r/min的红曲菌液态发酵中,先30 ℃培养2 d后再26 ℃培养7 d,产生开环的Monacolin K的比例可达87%,比26 ℃恒温培养的提高了2.63倍。LIN等[22]采用烟色红曲菌CG-6分2种工艺进行液态培养。一种为恒温30 ℃培养21 d;另一种为变温培养,先于30 ℃培养6 d,然后25 ℃培养15 d, 测定菌体的生物量和Monacolin K的含量。结果显示,恒温培养能增加菌体的生物量,变温培养Monacolin K的产量为恒温培养的16倍。研究发现,基因mokI在变温培养时的表达量为恒温培养的1.65倍,变温培养能增强了次级代谢产物产生途径中的蛋白质表达,但抑制了参与菌丝体生长的蛋白质表达。童振宇等[16]采用紫色红曲菌WX作试验菌株,甘油作碳源,黄豆粉作氮源的液态发酵,发现Monacolin K的质量浓度与培养温度十分密切,在24~28 ℃的范围内,Monacolin K的质量浓度较高,在28~32 ℃,Monacolin K的质量浓度随温度的升高而急剧降低。研究表明,变温培养有利于开环结构的Monacolin K的合成与分泌,并能够实现Monacolin K的高产。

3.3.2 接种量的选择

接种量的大小决定着发酵延缓期的长短,随着接种量的增加,菌体繁殖速度加快,生物量增加,相应合成Monacolin K的产量也增加;但过高的接种量,会导致培养基的营养成分消耗过快,而影响代谢物合成所需能量的供应。赵娜等[23]采用紫色红曲菌ZX26作试验菌株,以葡萄糖为碳源,牛肉膏为氮源的液态摇瓶发酵中,接种量在7%~9%(体积分数,下同)时,有利于Monacolin K产量的增加;7%时,产量最高;大于9%时,Monacolin K产量开始下降。陈景智等[24]采用红曲菌突变株作试验菌株,以甘油为碳源,黄豆为氮源进行液态摇瓶发酵,发现最适的接种量为8%,培养12 d,Monacolin K产量达最大值615.3 mg/L。李玲等[25]以紫色红曲菌M2作试验菌株,发现最适的接种量为10%,培养14 d产Monacolin K达最大值。陈晔等[13]研究发现,以红色红曲菌9901为试验菌株,甘油作碳源,大豆水解液作氮源的液态摇瓶发酵,当接种量为5%时,培养14 d,产Monacolin K达最大值1 600 mg/L。上述的研究表明,考虑到发酵培养基组成的差异,合适的接种量应在5%~10%。

3.3.3 发酵初始pH的选择

发酵过程中培养基的pH是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标,是一项重要的发酵参数,它对菌体的生长和产物的累积有很大的影响。徐伟等[26]以红曲菌作试验菌株,玉米淀粉作碳源的摇瓶液态发酵中,发现在偏酸性的发酵初始条件下,Monacolin K产量相对较高,随着pH升高产量逐步下降,当pH为4.5时,Monacolin K产量最高达148.00 mg/L。陈晔等[13]在红色红曲菌9901,培养基的碳源为甘油,氮源为大豆水解液的液态摇瓶发酵中,研究发现培养基最适的初始pH为4.5,产Monacolin K可达1 600 mg/L。研究表明,最适的培养基初始pH应在4.5左右。

3.3.4 培养时间的选择

发酵时间的长短,由菌株所产目的代谢物的质量浓度来决定,目的是尽可能缩短发酵周期,提高效益。一方面,既要尽可能完全利用培养基中的营养成分,另一方面,又要尽可能发挥菌株合成代谢物的潜能。陈晔等[13]在红色红曲菌9901的液态摇瓶发酵中,发现培养4~14 d,Monacolin K产量迅速增加,14 d后Monacolin K产量增加趋于平缓,第23天时较第17天略有下降。童振宇等[16]采用紫色红曲菌WX的液态发酵中,发现Monacolin K在第4天开始合成,在第4~15天内随着培养时间的增加而提高,第15天时达到最大,15 d以后Monacolin K的质量浓度基本不变,17 d之后有所减少。徐伟等[26]以红曲菌作试验菌株,玉米淀粉作碳源的摇瓶液态发酵中,发现红曲菌Monacolin K的产量随着培养时间的增加而提高,到第14天达到最大,为156.236 mg/L。李亚莉等[27]以红曲菌MPT13作供试菌株,甘油为碳源,黄豆粉为氮源的液态摇瓶发酵中,培养4~18 d时,Monacolin K增幅较大,第12天时,产Monacolin K最高,达到0.180 mg/mL。发酵产Monacolin K的最大值应在12~15 d,周期应在20 d左右,具体由菌株、培养基组成和培养工艺决定。

3.3.5 搅拌转速的选择

搅拌转速是影响液态发酵的菌体形态和Monacolin K产量的一个非常重要的因素,它会影响红曲菌菌体形态的变化,同时菌体形态的变化与红曲菌生物量和Monacolin K产量又有紧密的关系。陈晔等[13]在红色红曲菌9901的15 L发酵罐液态发酵中,发现初始搅拌转速为150 r/min,菌球形成后逐步增加转速,4 d后增加到300 r/min,初始通风量1 m,逐步提高至1.6~1.8 m,培养温度28 ℃,培养12 d,产Monacolin K最高,产量达888.9 mg/L。徐伟等[26]研究发现,以红曲菌作试验菌株,玉米淀粉作碳源的摇瓶液态发酵中,摇床转速为150 r/min时,Monacolin K产量最高,达到157.231 mg/L。张朝晖等[28]以紫色红曲菌作试验菌株,葡萄糖、甘油、可溶性淀粉为复合碳源,大豆蛋白胨为氮源的2 L罐液态发酵中,发现最适的搅拌转速为120 r/min,培养时间为12 d, 产Monacolin K最高达48.8 mg/L。叶昌亚等[29]以红色红曲菌9901作试验菌株,甘油为碳源,大豆水解液为氮源,30 L液态发酵中,发现当搅拌转速较低(150~350 r/min)时,随着转速的增加,发酵液中的菌球数量和菌球直径逐渐增大,其发酵合成Monacolin K的产量随着转速的加大而逐渐增加。当转速为350 r/min时,发酵液中菌体为均匀、较大、表面光滑的菌丝球,其生物合成Monacolin K产量最高,达到1 308 mg/L。当转速为400 r/min时,初始直径为1 500 μm的菌球减小至最终大小为900 μm的菌丝球,这些分散的、较小的、表面有较长菌丝的菌丝球,合成Monacolin K的产量较低。研究表明,搅拌转速的大小,受多因素的制约。一般来说,摇瓶转速在150~180 r/min为宜,合适的发酵罐的转速主要与罐的容积有关系。

3.4 补料工艺的构建

补料是提高红曲菌产Monacolin K发酵水平的一种有效方式。红曲菌液态发酵Monacolin K的合成一般在氮源消耗殆尽时才开始。现有技术中,发酵一般采用前3 d高温培养,为菌体的增殖期;3 d后低温培养,为代谢物的合成期。陈泉等[14]以紫色红曲菌突变株MP60-6为试验菌株,甘油和米粉作碳源,蛋白胨作氮源的摇瓶液态发酵中,在培养3、4 d时添加0.1%乙酸和0.2%柠檬酸,8 d补加10%甘油,培养17 d,Monacolin K产量可达1 302 mg/L,为出发菌株ZH01产量(489.2 mg/L)的2.66倍。乙酸和柠檬酸均是红曲菌代谢中产生乙酰辅酶A的直接前体物质,根据已知的Monacolin K的合成途径,胞内的乙酰CoA含量是决定Monacolin K产量的关键因素。甘油作为速效碳源,既可作为合成代谢物的能源物质,又可经红曲菌的酶系转变为合成Monacolin K的前体物质。唐旭等[30]以紫色红曲菌诱变株M215作试验菌株,以米粉或米粉与葡萄糖混合物为碳源,蛋白胨为氮源的发酵罐液态发酵中,在培养至第48、60、72和84 h,分别以100、200、200 和100 mL的葡萄糖和蛋白胨混合液补料,Monacolin K产量最高达79.83 mg/L,发酵时间119 h。这表明在发酵前3 d补充碳源与氮源,能大幅度缩短发酵时间。

3.5 Monacolin K代谢途径控制方法的构建

控制 Monacolin K代谢途径应从分子水平上着手[31]。一方面,运用蛋白组学和基因组学等方法分析Monacolin K的代谢途径和合成相关基因,再通过基因改造或添加能够使相关基因抑制表达或过表达的添加物,达到控制Monacolin K合成途径的目的[7,32]。林琳等[33]以mokE为目的基因,构建红曲菌mokE过表达工程菌株,通过RT-qPCR确定mokE过表达转化子,对转化子Monacolin K产量进行测定,同时利用扫描电镜对野生株红曲菌M1及转化子菌丝、孢子进行观察。研究发现:其中的3株转化子mokE表达量增加,内酯型Monacolin K产量分别为2 159.7、4 177.6、3 365.7 μg/g,与野生株M1 Monacolin K产量(1 447.8 μg/g)相比,分别提高了49.2%、188.5%、132.5%,说明mokE过表达能提高Monacolin K的产量。扫描电镜结果显示,mokE过表达是通过影响红曲菌菌丝体及孢子的生长,最终影响Monacolin K的产生。HUANG等[34]研究发现,添加512 μmol/L亚油酸时,红色红曲霉Monacolin K的产量增加了135%。其机理为亚油酸通过激活cAMP-pkA途径来上调mokA和mokH基因的转录水平,而mokA是Monacolin K合成途径聚酮体合成酶的编码基因,mokH是与红曲霉次级代谢相关的Zn(Ⅱ)2Cys6结合蛋白的编码基因,从而增加红色红曲霉Monacolin K的产量。从分子水平上调控红曲菌Monacolin K 的代谢合成应是今后研究的重点。

4 展望

以大米为原料,由红曲霉发酵生成的含Monacolin K等生物活性物质的红曲称为功能红曲,按中国轻工行业标准QB/T 2847—2007《功能性红曲米(粉)》规定,该标准针对的功能红曲为固态发酵方法生产的产品;液态发酵研制的功能红曲尚未列入国家标准中,相关的国家标准正在制定中。现阶段,功能红曲全部采用塑料三角瓶的固态发酵方式生产,尚未见有采用大米为原料的液态发酵方法生产的相关报道。只报道在实验室,采用甘油为原料的15 L发酵罐的液态发酵,产Monacolin K的含量达到888.9 mg/L,但采用甘油或含甘油成分的原料为碳源,既不符合GB 2760—2014标准,也不符合QB/T 2847—2007标准的要求。

固态发酵产Monacolin K的含量一般为液态发酵的20倍左右,采用不含甘油原料的液态发酵的Monacolin K含量一般小于30 mg/L,故如何提高采用不含甘油的原料为碳源的液态发酵的Monacolin K含量,使最终的制成品Monacolin K质量分数高于0.4%,为当前液态发酵的瓶颈,严重制约着功能红曲液态发酵的产业化。

4.1 菌株的诱变与筛选

在工业发酵领域,微生物菌种的优异性能来自人们持续不断的菌种选育。因此,通过诱变筛选菌株仍是今后工作中提高Monacolin K产量的重要方法。由于基因工程菌发酵生产的产品对人们健康的影响尚未明确,菌株的选育不推荐采用基因改造法(GMO)即转基因法,大多仍采用诱变选育法,尤其为ARTP的诱变方式, 推荐采用紫外诱变与ARTP相结合的方式。

4.2 Monacolin K开环比例的调节

解决功能红曲液态发酵低产Monacolin K问题的关键是降低红曲菌胞内代谢物的反馈抑制,这就要求对发酵培养基的组成与控制工艺进行深入的研究,构建出高效表达的发酵培养基,力求大幅增加红曲菌细胞膜的通透性,以利于水溶性的开环结构的酸式Monacolin K分泌至胞外,从而实现高产Monacolin K。

4.3 补料工艺的突破

现有的技术中,以淀粉为唯一碳源的红曲菌液态发酵中,尚未见采用补料工艺实现高产Monacolin K的报道。一般地,不管是初级代谢还是次级代谢的发酵,补料工艺是实现高产代谢物的重要途径,这就要求对补料工艺进行深入的研究,包括在补料配方、补料方式、补料时间方面摸索出成熟的工艺,特别是如何激活聚酮体合成酶活性的物质的添加,并采用特别有效的迟效碳源,既可保证经红曲菌酶系转变为合成Monacolin K前体的碳源供应,又不会形成葡萄糖的阻遏效应,同时又能保证合成代谢物的能源的供应,继而增强发酵的后劲,从而突破红曲菌液态发酵低产Monacolin K的技术瓶颈。

4.4 桔霉素含量的调控

控制发酵代谢物中桔霉素含量,可从以下方面入手:一方面,可通过基因调控手段,敲除产桔霉素的基因,筛选出不产桔霉素的菌株;另一方面,在发酵培养基中添加某种抑制红曲菌产桔霉素的物质,大幅降低代谢物中的桔霉素的含量,使代谢物中桔霉素的含量符合国家的相关标准。HUANG等[35]在橙黄色红曲菌的液态发酵中,在发酵培养基中加入黄酮类物质,如芦丁、α-葡萄糖基芦丁或曲克芦丁进行培养。研究发现,上述黄酮类物质的添加对菌体的生长影响较小,然而与对照组培养基相比,桔霉素的浓度均有不同程度的降低。添加芦丁可以在一定程度上抑制桔霉素的产量,但不能大幅抑制桔霉素的产生;加入α-葡萄糖基芦丁或曲克芦丁后,橙黄色红曲菌产桔霉素的能力明显下降,相关的机理正在研究中。

4.5 政策法规的完善

红曲菌作为食药两用的安全菌株,具有悠久的使用历史,其固态发酵产品早已被广泛接受,安全可靠。众所周知,液态发酵的生产方式有着固态发酵无可比拟的优势,尤其为功能红曲的液态发酵,其产品在纯度、水溶性、开环活性物质的比例、风味性、应用范围等方面有着巨大的优势,建议国家相关职能部门,尽快把红曲菌液态发酵的代谢物纳入等同固态发酵的代谢物的相关的国家标准中,以利于红曲菌液态发酵的代谢物尽快产业化,惠及社会。

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