食用安全型红曲色素的定向转化及机理

真菌毒素桔霉素已经成为中国传统食品添加剂红曲色素进入国际市场的最大障碍，也已成为国人食品安全的隐患。本项目依据红曲霉脂肪酸代谢途径和聚酮类代谢途径，基于现有筛选出的高色价红曲霉菌株，液-液发酵方法，探讨溶解氧和生物素对红曲霉次级代谢产物色素和桔霉素生物转化的影响规律，找到色素大量合成而桔霉素不合成的平衡点；在红曲霉菌株的不同生长阶段加入脂肪酸、脱乙酰几丁质或真菌多糖等生物源激发子，利用电子顺磁共振法和酶活性测定法，比较红曲霉细胞中活性氧释放和胞内活性氧清除系统中的酶活性变化，并利用一些活性氧产生的抑制剂，研究活性氧的产生与色素、桔霉素合成的关系，得到脂肪酸、脱乙酰几丁质或真菌多糖等物质抑制桔霉素生成或促进桔霉素无毒转化的机理，创建安全型食用红曲色素定向转化的新思路和新方法。

本研究采用反相高效液相-荧光检测器、电子顺磁共振、液质联用、气相色谱等手段，分别在250ml三角瓶和10L生物反应器中液态控制培养红色红曲霉Monascus rubber HS4000，考察培养基、控氧条件和转化因子对发酵过程的影响，在不影响色素色价的同时，降低桔霉素的合成。.首次研究发现：（1）得到一个利于色素合成低产桔霉素的培养基：对红曲霉菌株的发酵培养基进行单因素实验和响应面分析，最佳的培养基为：大米粉9%，NaNO3 0.21%、KH2PO4 0.11%、MgSO4 0.24%。（2）找到一种定向控制选择方法：选择枯草芽孢杆菌为指示菌，通过抑菌圈的大小来定性检测桔霉素的高低。找到了一种利用抑菌圈大小作为发酵过程中桔霉素定向控制的选择方法。（3）分阶段控氧利于色素形成，并可有效抑制桔霉素合成：依据发酵过程中抑菌圈大小和HPLC桔霉素检测方法，研究了氧对红曲霉产色素和桔霉素的影响。研究发现红曲色素和桔霉素合成不同步，色素生成先于桔霉素合成，得到了一种分阶段控氧发酵的方法。（4）实现了安全型红曲色素的定向转化：分别、分次添加胡萝卜素、维生素C、黄腐酸、EDTA-2Na不同的物质，或分别添加不同浓度的维生素C、还原型谷胱甘肽、生物素、NADH来研究其对红曲霉色价和桔霉素的影响，均发现维生素C对提高色价和降低桔霉素有很好的效果，实现了食品安全型红曲色素的定向转化。发现桔霉素的合成与细胞内自由基含量密切相关。（5）得到了安全型红曲色素的定向转化机理：通过添加维生素C，分别从细胞抗氧化活性水平、代谢水平和酶学水平探讨红曲色素提高和桔霉素降低的原因。发酵前期自由基的含量比较少，添加抗氧化剂可以促使细胞内产生更多的自由基，促进色素的生成，促使细胞产生更多的SOD歧化酶和过氧化氢酶，清除过多的自由基，而到了后期，空白发酵体内的自由基含量太高，体内的SOD酶活不足以激发去除自由基，而添加了VC的发酵培养基能够在抗氧化剂的作用下去除发酵液中的自由基，提高红曲霉的抗氧化力，代谢产物由由氧化类型向还原型转变，与SOD酶和过氧化氢酶形成了共同的防御机制，维持着自由基在一个稳定的范围内，保护着细胞不受自身自由基的损伤，进而在保证色素生成的同时抑制桔霉素的合成。