功能性红曲中功能成分的研究进展

文章编号：1006－8481（2011）01－0017－05

功能性红曲中功能成分的研究进展

逯慎杰，刘秀河

（山东轻工业学院食品与生物工程学院，山东济南250353）

摘要：为了更好地利用红曲，介绍了红曲中红曲色素、洛伐他汀和桔霉素等的组成、提取与检测方法，同时还介绍了桔霉素的降解方法，并综述红曲中其它功能成分有麦角甾醇、酶类活性物质和γ－氨基丁酸等，同时，对功能性红曲潜在的价值空间做出了展望。

关键词：红曲米；功能成分；提取；检测；功效

中图分类号：TS201．4文献标识码：A

Research progress of the functional ingredients in monascus red rice

LU Shen－jie，LIU Xiu－he

（College of Food and Biological Engineering，Shandong Institute of Light Industry，Jinan，Shandong，250353）Abstract：For a better use of red koji，the functional ingredients in red yeast rice，like monascus pigment，lovastatin and citrinin etc．，are introduced．The composition，extraction and determination of these functional ingredients are ex-plained．The degradation method of citrinin is discussed．Other functional ingredients，such as ergosterol，the active substances of enzymes andγ－aminobutyric acid are summarized．The prospect of potential value of functional monas-cus red rice is put forward as well．

Key Words：red kojic rice；functional ingredient；extraction；determination；efficiency

0前言

红曲的使用至今已有1000多年的历史，李时珍在《本草纲目》中提到：“此乃人窥造化之巧者也”，“奇药也”，作为中药，它具有活血和健脾等功效。红曲霉属于真菌门、子囊菌亚门、不整子囊菌纲、散囊菌目、红曲科、红曲属。红曲霉是腐生真菌，生长最适pH值为3．5 5．5，生长温度为26 42?，能利用多种碳源和氮源［1］。红曲米又名红曲、赤曲、红米或福米，呈棕红色至暗红色，它以籼稻、粳稻和糯米等为原料，用红曲霉菌发酵而成。除药用外，红曲还常在腐乳、红酒和鱼等食品中起呈色作用。红曲中的主要功能成分有红曲色素、洛伐他汀类（Monacolin K）、麦角甾醇、酶类活性物质和γ－氨基丁酸，但有的红曲也含有对食品安全存在潜在威胁的桔霉素。

1红曲色素

1．1红曲色素的组成

红曲色素是红曲菌代谢过程中产生的一系列

修回日期：2010－07－28

作者简介：逯慎杰（1986－），男，山东淄博市人，研究生。研究方向：食品科学。

通讯作者：刘秀河（1965－），男，山东淄博市人，副教授。研究方向：食品科学。

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聚酮化合物的混合物［2］，结构与代谢途径都很复杂。已确定结构式的有6种：即红色色素（红斑胺素或称红斑红曲胺、红曲红胺素或称红曲玉红胺）、橙色色素（红斑素或称红斑红曲素、红曲红素或称红曲玉红素）和黄色色素（红曲素、红曲黄素或称安卡红曲黄素）［3］。红曲色素中黄色素含量一般在5%，故红曲一般显现深红色。

近年来红曲复合色素成为了研究热点，目前已知结构的是从红曲菌培养液中分离出了4种复合色素，即谷氨酰红曲红胺素、谷氨酰红斑胺素、葡糖基红曲红胺素以及葡糖基红斑胺素，这是发酵过程中蛋白质或氨基酸等含氮物反应的结果。研究发现，以葡萄糖为碳源、谷氨酸钠为氮源可以产生这4种色素。Sonia Campoy等人［4］还分离出了另外4种红曲色素，即黄色的Yellow II（M= 384）、Xanthomonascin A（M=386）、Y3（M=430）及红色的R3（M=374）。

1．2红曲色素的提取与检测

谢林明等人［5］用萃取法提取红曲色素，用正交法优化了萃取工艺，得出用80%乙醇、在80?下萃取30min、pH值为4和萃取次数为2次时，红曲色素的提取率达12．25%。

唐明和邵伟等人［6］通过CO2超临界萃取法萃取红曲米中红曲色素，得到萃取最佳条件：红曲米原料颗粒直径为0．3mm、萃取温度为50?、萃取压力为20MPa、CO2流量为10kg/h和萃取时间为4h。

张金彪和周碧青等人［7］认为可以用碱解法制备水溶性红曲红色素，碱解过程可使红斑素和红曲红素分子中的内酯键打开，生成羧酸盐，提高其亲水性。当反应体系中NaOH与红曲色素用量比例为1?13时，碱解过程可在15min内完成。

红曲色素通常以色价计量，为提高色价，人们做了大量研究，对红曲霉进行固定化培养，为其生长提供了立体空间，有利于色素产量提高及提取。王克明等［8］研究结果表明，以聚乙烯醇（PVA）为载体固定化的细胞颗粒机械强度高，红曲色素产量高，尤其是通过添加活性碳解除产物抑制作用后，固定化细胞发酵时色素产量比游离细胞提高90．4%。

在抗氧化机理方面，连喜军等人［9］研究了抗氧化剂对红曲色素中红色素的护色作用。结果表明，抗坏血酸对红色素的护色效果好于槲皮素和β－胡萝卜素。添加0．1%的抗坏血酸可使红色素的光稳定性从35．7%提高到87．5%，但是当抗坏血酸添加量达到0．5%时，护色效果反而下降到57．6%，可能原因是高浓度的抗坏血酸诱发了红色素的凝聚反应。

采用超声波处理可以使红曲霉菌生长更为分散，更容易释放代谢产物，而不致代谢产物影响菌体生长，从而提高产量，杨胜利等［10］的研究表明，当超声波作用时间为2min左右时，红曲霉产色素能力提高30%以上。

崔莉和胡晓丹等［11］用液相色谱法，用Shim －Pack HRC－ODS色谱柱，甲醇－水溶液（80?20）为流动相，流速1．0mL/min，检测波长394 nm，以自制的2种色素标准品定性定量，对红曲色素中的红曲素和安卡红曲黄素进行了检测。

2洛伐他汀

2．1红曲中洛伐他汀的简介

洛伐他汀类化合物是在红曲发酵后期产生的对3－羟基－3－甲基戊二酰辅A（HMG－CoA）还原酶起抑制作用的物质。洛伐他汀是1979年由远腾［12］报道从红色红曲霉中分离得到的，称为Monacolin K，是一种不饱和三环内酷化合物，其纯品为白色针状结晶，易溶于多种有机溶剂。

1980年Alberts等［13］从土曲霉发酵液中分离得到一种降血浆胆固醇物质，即洛伐他汀。

随后，人们又发现与其结构相似的Monacolin J、L、X、M、Dihydromevinolin及Dihyfromonacolin L 等成分［14］。

2．2洛伐他汀的提取与检测

最早提取洛伐他汀的是Endo教授［15］，采用乙酸乙酷在pH值3下萃取。提取液真空干燥，将剩余物用苯溶解，过滤，滤液以5%的Na2CO3洗涤2次，然后用NaOH混合后室温下搅拌2h。分层后，将水层调节pH值到3。再用乙酸乙酷萃取2次。溶剂层收集挥发干燥，得到油状物质。用含水丙酮重结晶得到洛伐他汀的无色晶体。

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Alberts［16］采用柱预处理法，采用乙酸乙酷提取，提取液挥干后，用甲苯常压蒸馏，用二氯甲烷溶解再提取，用乙酸乙酯和二氯甲烷（30?70，v/ v）溶解上硅胶柱，再用乙酸乙醋和二氯甲烷（40?60，v/v）作为洗脱液洗脱。洗脱液经高压液相色谱分离得到洛伐他汀的液体残余物。最后经乙睛重结晶得到洛伐他汀的晶体。

罗仁才和孙开奇等［17］认为，50% 75%的乙醇对洛伐他汀内酯和开环形式都有较完全提取，在超声处理30min后，以75%乙醇提取率最高。

在洛伐他汀的检测中，常用的方法是高效液相色谱法，此外还有薄层扫描法和紫外分光光度法。1995年，Friedrich等人［18］以甲醇提取发酵液中洛伐他汀，同时用甲醇为流动相，HPLC测定，表明洛伐他汀在甲醇中呈3种形式：①当pH值为7．7时呈酸性形式，内醋环开环，出现羟基、羧基；②当pH值为3．0时呈内酯形式；③洛伐他汀开环与甲醇形成洛伐他汀甲酯。认为测定洛伐他汀的最好方法是测定洛伐他汀酸的形式。这样可以保证大量的洛伐他汀被测到，且分离度好，保留时间短。

在国内，1998年，宋洪涛和宓鹤鸣等用HPLC 法对不同来源的红曲中洛伐他汀进行了定量分析。流动相为甲醇－0．1%磷酸溶液－乙腈（60?30?20），流速为1．2mL/min，紫外检测波长为237 nm。线性范围为0．65 57．2mm/L，r=0．9999，加样回收率为96．4%。值得一提的是，为除去大量杂质，在预处理样品的提取液时，采用硅胶柱层析的方法。他们将提取液浓缩成膏样，称2g硅胶，60?烘干12h，上样，以石油醚－乙酸乙酯（2?1）为洗脱剂，获得较好除杂效果［19］。

2009年，田随安和张向兵等人［20］采用ODS C

18

柱分离，流动相采用甲醇－水－磷酸（77?23?0．025），流量为1．00mL/min，检测波长238nm，结果表明，该方法检出限为5．3ng，相对标准偏差为3．29%，回收率为93．8% 98．8%。

2．3洛伐他汀的生理功效

大量临床试验证明，洛伐他汀能有效地降低人体内胆固醇含量。人体血液中洛伐他汀含量达到1 5μg/L时具有降低胆固醇的功效。人体中真正发挥作用的是酸式洛伐他汀，可直接被人体吸收，不需要人体内的羟基酯酶参与水解，不增加肝、肾负担，直接发挥降脂作用［21］。酸式洛伐他汀因无需人体内的羟基酯酶参与水解而减少了肝、肾负担，所以降酯效果好，毒副作用小。

3桔霉素

3．1红曲中桔霉素简介

桔霉素（Citrinin）是一种真菌毒素，具有肾毒性。它是真菌产生的次生代谢产物，能减少肾皮质和肝细胞中线粒体磷酸化的效率，抑制与呼吸链有关的几种酶系的活性，减少线粒体基质中的钙离子水平，影响膜转移和氧化还原系统，可引起肾脏肿、尿量增多、肾小管扩张和上皮细胞变性坏死等症状，属于中等偏剧毒性毒素［22］。

3．2红曲中桔霉素菌株的筛选与检测

许赣荣等［23］筛选到数株低产量桔霉素的红曲菌种。江南大学教育部工业生物技术重点实验室筛选得到1株不产桔霉素、高产开环式洛伐他汀的红曲霉菌，该菌固态发酵红曲米中洛伐他汀的含量最高可达11000mg/kg，红曲产品中开环式洛伐他汀的比例为70% 90%，该菌在酵母提取物和蔗糖培养基及谷氨酸钠和葡萄糖为主的培养液中均未测出桔霉素，液态及固态发酵红曲产品也未测出桔霉素，初步表明该菌株没有桔霉素生物合成能力［24］。

检测桔霉素最常用的方法是先萃取再用液相色谱检测，Vladimir等提出将样品在低pH值（pH 值为2．5）的情况下用乙酸乙酯萃取［25］。自从Blanc等人首次证实红曲产品中存在桔霉素以来，萃取方法还采用过乙睛和甲醇等，有的还进行脱脂处理。定量上目前应用最广的是高效液相色谱的紫外检测法［26］和荧光检测法［27］，后者的灵敏度较前者高10倍。江南大学的徐赣荣采用薄层层析和高效液相色谱法检测波长为254nm，检测了在酵母浸膏培养基中生长的40种不同的红曲霉菌株，结果表明，所有的红曲霉菌种培养液中都含有桔霉素。

江西中德联合研究院从1997年开始从事红曲霉产桔霉素的研究，建立了用荧光检测器分析

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红曲霉液体培养物中桔霉素含量的高效液相色谱法，与紫外检测相比，其灵敏度有所提高。实验显示，红曲霉是否产生桔霉素及产量高低都与菌株和培养条件（培养基和培养时间）有关。同一菌株在不同的培养条件下，可能分泌桔霉素，也可能不分泌桔霉素，且产毒量亦随培养条件而异。

通过免疫化学法检测桔霉素的含量是目前灵敏度最高的方法。Abarmson建立了直接竞争性免疫分析法（可检测到缓冲液中2 4ng/mL的桔霉素）和间接竞争性免疫分析法（可检测到缓冲液中0．4 0．8ng/mL的桔霉素）。

3．3红曲中桔霉素降解方法

桔霉素的降解方法主要有物理法和化学法两种，1991年Kitbaatkae等人在湿润条件下将桔霉素在140?左右加热去除毒性，但被证实转化成更具毒性的桔霉素H1，因此，该方法不可行。化学方法现在应用比较多的是采用H202脱毒，在培养基中H202存在产生过氧化物复合酶有助于分解桔霉素，同时使用氯化物，过氧化物酶的作用将受到抑制而有碍于破坏桔霉素。另有Mdasme等人报道，当在含有桔霉素的大麦中加入0．5% Na0H，同时将其加热至100 110?时，可完全去除桔霉素的毒性。

4其它功能成分

红曲中的功能成分除了介绍的红曲色素和洛伐他汀类外，还有麦角甾醇和酶类等活性物质。4．1麦角甾醇

麦角甾醇也称麦角固醇，化学名为24β－甲基胆固醇－5，7烯－3β－烃基，是一种重要的植物甾醇，可以增强人体抵抗疾病的能力。麦角甾醇经紫外线照射，发生一系列变化，转化成VitD，VitD可用于防治婴幼儿佝偻病，对促进孕妇和老年人对钙和磷的吸收有明显的生理作用。

谷学新和赵红帅等人采用高效液相色谱法，测定了功能性红曲米粉中的麦角甾醇的含量，选用Agilent ZORBAX SB－C18（2．1?150mm，5μmid）色谱柱，甲醇－水（95?5）为流动相，检测波长为280nm，流速为0．2mL/min，结果麦角甾醇在0 500mg/L浓度范围内具有良好的线性关系，R=0．9996，回收率为98．0% 102．0%，最低检出限为0．2ng。

4．2酶类活性物质

红曲在生长过程中会产生多种酶，如淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶、果胶酶和酯化酶等。

任仙娥等人对色素红曲霉和降脂红曲霉的主要胞外酶系进行了比较研究，结果表明，色素红曲霉接种后生长快，比降脂红曲霉对底物的利用率高，并且其胞外酶和蛋白酶活力明显高于降脂红曲霉。另外，在胞外葡萄糖淀粉酶和蛋白酶活力方面均存在显著差异。推测胞外酶活力的差异可能是降脂红曲霉在生产过程中抗污染能力不及色素红曲霉。在现代大曲微生物的研究中发现，含红曲霉的大曲对生产的大曲酒具有特殊的增香功能，尤其是对浓香型大曲酒，由于红曲酯化酶的作用，使己酸乙酯含量增加显著［28］。

4．3γ－氨基丁酸

γ－氨基丁酸（γ－aminobutyric acid，GABA）为大脑的化学传递物质，可调节大脑的兴奋与抑制。该物质溶于水，能耐180?高温，活性不变。除了治疗各种癫痫病外，γ－氨基丁酸还具有降血压和降血糖的作用［29］。γ－氨基丁酸的降血压作用在以前的研究中早有报道，1986年Tsuji等报道了长期服用以M．pilosus IF04520生产的红曲可减少先天性高血压老鼠（spontaneously hyper －tensive rats，SHR）血压的升高。1987年，Ko-hamat等自红曲中分离出GABA及乙酞胆碱，由此认为，红曲γ中所含的降血压有效成分为GA-BA或某种缩氨基酸。

5功能红曲的前景展望

我国红曲菌种资源丰富，无论作为食用还是药用，红曲都起着重要的作用。红曲的潜在价值很大，为了更好的服务于人类，我们应积极利用红曲的药理研发新产品，尤其是洛伐他汀类在降低胆固醇方面的应用，减少动脉粥样硬化发生，防治冠心病等心血管病。同时，做好对桔霉素的检测工作，保证功能红曲的安全问题。

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