CN107475125B - 一种高产酸式莫那可林k低产橘霉素的紫红曲霉菌及应用 - Google Patents

一种高产酸式莫那可林k低产橘霉素的紫红曲霉菌及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高产酸式莫那林K低产橘霉素的紫红曲霉菌株及应用。该紫红曲霉菌株(Monascus purpureus)JCT‑4(W)的保藏号为CCTCC NO：M2016781。本发明还提供了使用该紫红霉菌发酵生产功能性红曲米的方法以及得到的功能性红曲米。本发明提供的菌株可以提高红曲霉菌发酵产品功能性红曲米中酸式Monacolin K的含量，同时降低橘霉素的含量，使红曲霉菌的发酵产品更加安全。

Description

一种高产酸式莫那可林K低产橘霉素的紫红曲霉菌及应用
技术领域
本发明涉及微生物技术领域，更具体地，涉及一种高产酸式莫那可林K低产橘霉素的紫红曲霉菌及利用该菌株发酵生产功能性红曲米的方法。
背景技术
红曲，又称神曲、丹曲、红曲米，是用红曲霉发酵生产的一种独特的米曲。在我国已有一千多年的历史，是我国先民的伟大发明。红曲有消食、活血、健脾、降血压、降血脂、降血糖、抗菌等功效，还是一种纯天然的食用色素，可用来做红烧肉、制作腐乳、红曲酒等。
莫那可林K(Monacolin K)是理想的降血脂药物，它有两种结构，即内酯式结构和酸式结构。Monacolin K的生产菌种有土曲霉和红曲霉。土曲霉发酵来源的Monacolin K是美国默克公司开发的处方药,是目前市场上降脂药物的主要成分，是内酯式结构，是前体药物,服用后必须经过人体肝脏分泌出的羟基酯酶水解成酸式结构才具有活性，起到抑制HMG-CoA还原酶，进而阻断胆固醇合成的作用；但有少数人体内分泌的羟基酯酶量不足或活性低下，导致对内酯式的Monacolin K水解不完全，产生毒副作用，导致横纹肌溶解而疼痛，同时也增加肝、肾的负担。功能性红曲米中的Monacolin K以两种形式同时存在，天然发酵得到的功能性红曲米中的Monacolin K绝大部分是酸式结构，它不需要人体内的羟基酯酶参与水解，不会增加肝、肾负担，直接发挥降脂作用，另一小部分为内酯式结构MonacolinK，在发酵后期，随着外界水分和温度的变化，酸式会向内酯式转化，若在提纯过程中，遇到高温、脱水等条件，则内酯式Monacolin K含量会占到主要地位。
红曲发酵产物中除了含有Monacolin K之外，还有一系列Monacolins结构类似物、不饱和脂肪酸等生理活性物质存在，这些相关成分和Monacolin K相联合，不仅具有协同调节血脂的功效，而且还极大地降低了纯品Monacolin K的副作用。
土曲霉发酵法生产的Monacolin K是内酯式结构，产生毒副作用，导致横纹肌溶解而疼痛，同时也增加肝、肾的负担。虽然红曲霉发酵来源的Monacolin K可以很好的解决此问题，并且还有很多其它保健功能，但是现有技术生产的功能红曲米中Monacolin K含量比较低，且1995年法国学者Blanc在红曲霉的发酵物中检测出橘霉素，其具有肾毒性、致癌性、致突变等作用，严重制约了红曲霉菌发酵产品的应用和发展。所以，获得一株高产酸式Monacolin K低产橘霉素的紫红曲霉菌是目前这个产业急需解决的一个问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种紫红曲霉菌株(Monascus purpureus)JCT-4(W)，其保藏号为CCTCC NO：M2016781。
本发明提供的紫红曲霉菌株是一种高产酸式Monacolin K低产橘霉素的紫红曲霉菌Monascus purpureus JCT-4(W)，该菌株可以提高红曲霉菌发酵产品中酸式Monacolin K的含量，同时降低橘霉素的含量，使红曲霉菌的发酵产品更加安全。
本发明的紫红曲霉菌株(Monascus purpureus)JCT-4(W)现已保藏于中国典型培养物保藏中心，地址为湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学校内，武汉大学保藏中心，邮编：430072，保藏号：CCTCC M2016781，保藏日期为：2016年12月23日。
紫红曲霉菌株(Monascus purpureus)JCT-4(W)通过培养特征、显微形态特征、生理生化特征和遗传特征，确定该菌株符合紫红曲霉菌株的特征。
紫红曲霉属于真菌界(Fungi)，子囊菌门(Ascomycota)，子囊菌纲(Ascomycetes)，散囊菌目(Eurotiales)，红曲霉科(Monascaceae)，红曲霉属(Monascus)。紫红曲霉是腐生真菌，生长的最适pH为3.5～5，能耐pH3.5。生长温度范围26～42℃，最适温度范围32℃～35℃。菌丝体初期白色，渐变为红色，老熟之后紫红色。菌丝体大量分枝，多核,分生孢子着生在菌丝及其分枝的顶端,孢子单生或成链,闭囊壳为球形、有柄，闭囊壳内散生十多个子囊，子囊呈球形，含8个子囊孢子，成熟子囊壁解体后，孢子留在薄壁的闭囊壳内。
本发明的紫红曲霉菌株(Monascus purpureus)JCT-4(W)可制备成菌剂。
将本发明的紫红曲霉菌株(Monascus purpureus)JCT-4(W)接种于籼稻大米固体培养基中，可以得到高酸式Monacolin K低橘霉素的功能性红曲米。
为了进一步提高得到的功能性红曲米中的酸式Monacolin K的含量，降低橘霉素的含量，本发明还提供了使用上述紫红曲霉菌株JCT-4(W)发酵生产功能性红曲米的方法，包括：
1)将所述紫红曲霉菌株JCT-4(W)接种到斜面培养基中，培养7-10天得斜面种子；其中，培养温度优选为30-32℃；
2)将所述斜面种子接种到液体培养基中，接种量为3％-9％，培养温度为30-32℃，培养36-72h后得液体种子；
3)将所述液体种子接种到籼稻大米固体培养基中，接种量为5％-30％，培养温度为30-32℃，培养8-40d，收料，烘干，即得。
使用上述方法得到的功能性红曲米中橘霉素低于15μg/kg，Monacolin K含量至少为5‰，在所述Monacolin K中酸式Monacolin K的占比至少为40％。
其中，步骤1)中，斜面培养基优选为PDA培养基，pH自然。
在一个优选实施方式中，步骤2)中，液体培养基优选包括：葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨、NaNO3和MgSO4。液体培养基优选包括：葡萄糖5.10-6.50wt％、牛肉膏1.20-2.80wt％、蛋白胨0.31-0.60wt％、NaNO3 0.65-0.85wt％和MgSO4 0.34-0.58wt％，更优选包括：葡萄糖5.20-6.30wt％、牛肉膏1.40-2.50wt％、蛋白胨0.41-0.57wt％、NaNO3 0.70-0.82wt％和MgSO4 0.44-0.52wt％。上述液体培养基的组分的质量百分比基于液体培养基中的液体基质。其中，液体基质优选为水。
其中，步骤2)中，液体培养基的pH优选为6.0，接种量优选5％，在培养中优选使用转速为200-300rpm的摇床，转速更优选为220rpm。培养时间优选为48h。
在一个优选实施方式中，步骤3)中，固体培养基中将籼稻大米提前浸泡4-10h，然后用蒸汽蒸熟，大约蒸15-30min，以大米无白心为准。
其中，步骤3)中，固体培养基中的籼稻大米为蒸熟后的大米，以籼稻大米为基质的固体培养基中还可以添加：酵母膏、黄豆饼粉和醋酸。优选还包括：酵母膏2.50wt％-5.00wt％、黄豆饼粉3.00wt％-5.10wt％和醋酸1.65wt％-2.80wt％，更优选包括：酵母膏2.70wt％-4.80wt％、黄豆饼粉3.20wt％-4.70wt％和醋酸1.67wt％-2.30wt％，进一步优选包括酵母膏2.80wt％-3.50wt％、黄豆饼粉3.40wt％-4.10wt％和醋酸2.1wt％-2.30wt％。通常在上述固体培养基中籼稻大米为蒸熟后的大米，优选为300g-500g。
其中，步骤3)中，接种量优选为10％-20％。优选烘干至收料后的产品中水分＜10％。通常会将收料后的产品置于60-70℃下烘干。
为了更好地降低功能性红曲米中橘霉素的含量，提高酸式Monacolin K的含量，步骤3)中培养时间优选为8-19d，更优选为15d。
在固体培养过程中，优选包括每天摇动培养基翻料一次。
在一个优选实施方式中，使用上述紫红曲霉菌株JCT-4(W)发酵生产功能性红曲米的方法，包括：
1)将所述紫红曲霉菌株JCT-4(W)接种到斜面培养基中，培养温度为30-32℃，培养7-10天得斜面种子；
2)将所述斜面种子接种到液体培养基中，接种量为3％-9％，培养温度为30-32℃，培养36-72h后得液体种子；
3)将所述液体种子接种到籼稻大米固体培养基中，接种量为5％-30％，培养温度为30-32℃，培养8-19d，收料，烘干，即得；
其中，步骤2)中液体培养基优选包括：葡萄糖5.10-6.50wt％、牛肉膏1.20-2.80wt％、蛋白胨0.31-0.60wt％、NaNO3 0.65-0.85wt％和MgSO4 0.34-0.58wt％。
其中，步骤3)中固体培养基还包括：酵母膏2.50wt％-5.00wt％、黄豆饼粉3.00wt％-5.10wt％和醋酸1.65wt％-2.80wt％。
使用上述方法制备得到的红曲米橘霉素低于15μg/kg，Monacolin K含量至少为5‰，优选为5‰-51.43‰(酸式Monacolin K+酯式Monacolin K)，在Monacolin K中酸式Monacolin K的占比至少为40％，优选为40.21％-90.01％。
即本发明还提供了使用上述方法制备得到的红曲米。
本发明提供了一种高产酸式Monacolin K低产橘霉素的紫红曲霉菌Monascuspurpureus JCT-4(W)，该菌株可以提高红曲霉菌发酵产品红曲米中酸式Monacolin K的含量，同时降低橘霉素的含量，使红曲霉菌的发酵产品更加安全。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1
菌种紫红曲霉JCT-4(W)Monascus purpureus JCT-4(W)液体种子培养，500ml三角烧瓶，装液量300ml，葡萄糖5.20％，牛肉膏1.4％，蛋白胨0.41％，NaNO3 0.70％，MgSO40.44％，pH6.1，121℃灭菌30min,接种量5％斜面种子，培养温度30℃，摇床转速220rpm，培养时间48h。固体培养，1000ml三角烧瓶，蒸熟的籼稻大米300g,酵母膏2.80％，黄豆饼粉3.40％，醋酸2.10％，121℃灭菌30min，接种三角烧瓶种子10％,培养温度30℃，每天摇动瓶子翻料一次，培养8天。收料，烘干，产品中橘霉素未检出，总Monacolin K含量5.41‰(酸式+酯式)，其中酸式Monacolin K占比90.01％。
实施例2
菌种紫红曲霉JCT-4(W)Monascus purpureus JCT-4(W)液体种子培养，500ml三角烧瓶，装液量300ml，葡萄糖5.20％，牛肉膏1.40％，蛋白胨0.41％，NaNO3 0.70％，MgSO40.44％，pH6.1，121℃灭菌30min,接种量5％斜面种子，培养温度30℃，摇床转速220rpm，培养时间48h。固体培养，1000ml三角烧瓶，蒸熟的籼稻大米300g,酵母膏2.80％，黄豆饼粉3.40％，醋酸2.10％，121℃灭菌30min，接种三角烧瓶种子10％,培养温度30℃，每天摇动瓶子翻料一次，培养15天。收料，烘干，产品中橘霉素未检出，总Monacolin K含量14.62‰(酸式+酯式)，其中酸式Monacolin K占比78.57％。
实施例3
菌种紫红曲霉JCT-4(W)Monascus purpureus JCT-4(W)液体种子培养，500ml三角烧瓶，装液量300ml，葡萄糖5.20％，牛肉膏1.4％，蛋白胨0.41％，NaNO3 0.70％，MgSO40.44％，pH6.1，121℃灭菌30min,接种量5％斜面种子，培养温度30℃，摇床转速220rpm，培养时间48h。固体培养，1000ml三角烧瓶，蒸熟的籼稻大米300g,酵母膏2.80％，黄豆饼粉3.40％，醋酸2.10％，121℃灭菌30min，接种三角烧瓶种子10％,培养温度30℃，每天摇动瓶子翻料一次，培养40天。收料，烘干，产品中橘霉素含量14.98μg/kg，总Monacolin K含量51.43‰(酸式+酯式)，其中酸式Monacolin K占比40.21％。
实施例4
菌种紫红曲霉JCT-4(W)Monascus purpureus JCT-4(W)液体种子培养，500ml三角烧瓶，装液量300ml，葡萄糖6.30％，牛肉膏2.50％，蛋白胨0.57％，NaNO30.82％，MgSO40.52％，pH6.0，121℃灭菌30min,接种量5％斜面种子，培养温度32℃，摇床转速220rpm，培养时间48h。固体培养，1000ml三角烧瓶，蒸熟的籼稻大米500g，酵母膏4.80％，黄豆饼粉4.70％，醋酸2.30％，121℃灭菌30min，接种三角烧瓶种子20％，培养温度32℃，每天摇动瓶子翻料一次，培养30天。收料，烘干，产品中橘霉素含量8.27μg/kg，总Monacolin K含量40.11‰(酸式+酯式)，其中酸式Monacolin K占比58.29％。
实施例5
菌种紫红曲霉JCT-4(W)Monascus purpureus JCT-4(W)液体种子培养，500ml三角烧瓶，装液量300ml，葡萄糖5.20％，牛肉膏1.90％，蛋白胨0.42％，NaNO3 0.71％，MgSO40.43％，pH6.0，121℃灭菌30min,接种量5％斜面种子，培养温度31℃，摇床转速220rpm，培养时间48h。固体培养，1000ml三角烧瓶，蒸熟的籼稻大米400g，酵母膏3.50％，黄豆饼粉4.10％，醋酸1.90％，121℃灭菌30min，接种量10％％,培养温度31℃，每天摇动瓶子翻料一次，培养20天。收料，烘干，产品中橘霉素含量2.69μg/kg，总Monacolin K含量28.66‰(酸式+酯式)，其中酸式Monacolin K占比72.41％。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种紫红曲霉菌株(Monascus purpureus) JCT-4(W)，其保藏号为CCTCC NO：M2016781。
2.含有权利要求1所述紫红曲霉菌株JCT-4(W)的菌剂。
3.一种利用权利要求1所述紫红曲霉菌株JCT-4(W)发酵生产功能性红曲米的方法，包括：
1）将所述紫红曲霉菌株JCT-4(W)接种到斜面培养基中，培养7-10天得斜面种子；
2）将所述斜面种子接种到液体培养基中，接种量为3%-9%，培养温度为30-32℃，培养36-72h后得液体种子；所述液体培养基包括：葡萄糖5.10-6.50wt%、牛肉膏1.20-2.80wt%、蛋白胨0.31-0.60wt%、NaNO3 0.65-0.85wt%和MgSO4 0.34-0.58wt%；
3）将所述液体种子接种到籼稻大米固体培养基中，接种量为5%-30%，培养温度为30-32℃，培养8-15d，收料，烘干，即得；所述籼稻大米固体培养基包括蒸熟的籼稻大米、酵母膏2.50-5.00wt%、黄豆饼粉3.00-5.10wt%和醋酸1.65-2.80 wt%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所述斜面培养基为PDA培养基，pH自然；培养温度为30-32℃。
5.根据权利要求3-4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤2）中，所述液体培养基的pH为6.0；接种量5%；在培养中使用转速为200-300rpm的摇床。
6.根据权利要求3-4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤3）中，接种量为10%-20%；烘干至收料后的产品中水分＜10%。
7.权利要求3-6中任一项所述方法制备得到的功能性红曲米。
8.根据权利要求7所述的功能性红曲米，其特征在于，所述功能性红曲米中橘霉素低于15μg/kg，Monacolin K含量至少为5‰，在所述Monacolin K中酸式Monacolin K的占比至少为40%。
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