【《红曲菌代谢产物及应用概述》1700字】

红曲菌代谢产物及应用概述红曲菌在我国及东南亚国家已有千年的应用历史，常被接种于蒸熟的米饭上制作传统发酵食品红曲，红曲可作为着色剂和防腐剂（WangandLin2007）。红曲菌在发酵过程中可以产生多种酶类、挥发性物质和种类多样的次级代谢物（颜丽等2020,Ramzanetal2019），下面将主要阐述红曲菌发酵过程中产生的初级代谢和次级代谢产物及其应用。1.1初级代谢产物及应用红曲菌在发酵过程中可以产生多种在食品工业方面有良好应用潜力的酶类。如淀粉酶可以将淀粉转化成能量物质葡萄糖，为微生物提供生长所需的能量。酯化酶和糖化酶在酿造过程中有助于改进产品风味，提高产品品质，起生香和糖化的作用（许楚旋等2017）。在新醋的生产过程中采用固定化技术包埋红曲酯化酶，可以提高酯类物质的含量并提高酿造的效率（张媛渊等2019）。已有学者从山西老陈醋的专用红心大曲中分离到了具有良好酯化能力的红曲菌（王佳丽等2009,Xuetal2021）。在浓香型、酱香型和清香型白酒的曲中也能分离出红曲菌。红曲黄酒糟蛋白酶在黄酒酿造过程中产生多种鲜味氨基酸，使黄酒具有良好的鲜味和甘味（林晓婕等2019）。在红曲甜米酒发酵过程中添加紫红曲霉，促进酿酒酵母的增殖，同时增加发酵过程中有机酸和酯类挥发性物质的含量和种类（车逸心等2020）。在米曲酶发酵制曲酱油的过程中加入紫色红曲菌会增加挥发性风味物质的含量（林涵玉2020）。1.2有益次级代谢产物及应用丝状真菌可以产生丰富的次级代谢物，包括聚酮类、非核糖体肽类、萜类物质以及生物碱等（潘园园等2015）。对红曲菌基因组测序分析后发现，红曲菌含有合成多种有益次级代谢产物的骨架基因（Chenetal2015），下面将主要阐述红曲色素和莫纳可林K这两种化合物的性质及其应用。1.2.1红曲色素的应用红曲色素（Monascusazaphilonepigments,MonAzPs）是一类聚酮衍生物，是红曲菌最主要的次级代谢产物之一，最早被鉴定的经典的红曲色素有6种，其化学结构如图1.4所示（Fengetal2012,KimandKu2018）。截止2018年，已有111种红曲色素被鉴定（Chenetal2019），按照颜色的不同可分为红色素、黄色素和橙色素3种，对应的最大吸收波长分别为380nm、470nm和520nm（Chenetal2017）。图1.4经典的6种红曲色素的化学结构（引自KimandKu2018）Fig.1.4ChemicalstructuresofsixclassicalMonAzPs红曲色素目前是唯一一种微生物发酵制备的天然色素，可以应用于制备肉制品和面制品以及酿造过程中，起着色作用（王柏琴等1995,盛明健等2017,盛眀健等2019,Monteiroetal2021），大约有10亿多人在日常生活中食用红曲发酵制品（胡文林等2021,Yangetal2015）。除此之外，红曲色素也具有一些生物学功能，如橙色素及其氨基酸衍生物具有消炎、抑菌和抗肥胖作用（Martínkováetal1995,Kimetal2006,Choeetal2020a,Choeetal2020b），黄色素Monascin和Akaflavin可以抑制脂肪前体细胞3T3-L1增殖和肿瘤坏死因子TNF-α引起的炎症，而红色素可以降低引起炎症的TNF-α和白细胞介素6（IL-6）的蛋白表达水平（Jouetal2010,Linetal2011）。Zhou等人研究发现红曲色素可以调节高脂饮食大鼠血脂和胆固醇的代谢，具有改善脂质代谢紊乱的潜力（Zhouetal2019）。1.2.2莫纳可林K的应用莫纳可林K（MonacolinK,MK）是日本学者从红色红曲菌发酵液中提取到的一种抑制胆固醇合成的活性物质（Endo1979），随后又从红曲菌中分离出几种与MK基本结构相同并能够降低胆固醇水平的类似物（Endoetal1985）。如图1.5所示，MK具有2种构型：内脂式MK（C24H36O5）和酸式MK（C23H38O6），内酯式MK在碱性条件下可以转化为酸式MK；酸式MK可以通过脱水转化成内酯式MK，酸式MK不需要羟基酸酯酶的水解就可以在人体内起到降脂作用，目前，MK已成为降低胆固醇应用效果最好、最安全的药物之一，引起了国内外的广泛关注（Fengetal2014;Wangetal2019），我国酸式莫纳可林K的生产主要来源于药食同源的红曲菌（冯艳丽2014,刘战霞2019,Zhangetal2020）。图1.5莫纳可林K的2种结构式Fig.1.5TwostructuresofMonacolinK1.3有害次级代谢产物1995年Blanc等人首次从红曲菌株分泌物中检测到真菌毒素桔霉素，从而使得红曲及其生产菌株的应用受到质疑（Blancetal1995）。桔霉素（citrinin,CIT），分子式为C13H14O5，由青霉、曲霉和红曲菌产生，其存在的两种结构式如图1.6所示（引自Zhangetal2021）。研究发现桔霉素对哺乳动物的肝脏具有极强的毒性，被认定为3类致癌物（Magroetal2016,Kalayuetal2017）。由于红曲菌具有生成