紅曲菌(Monascussp.)是一種小型的絲狀真菌,能產(chǎn)生多種重要的代謝產(chǎn)物,如紅曲色素、M onacolin類物質(zhì)、γ-氨基丁酸以及多糖等。紅曲色素包括紅、黃、橙3種色素,由于菌種和技術(shù)水平的限制,目前國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)的僅有紅曲紅色素,紅曲黃色素發(fā)酵水平偏低,尚未工業(yè)化生產(chǎn)。
近年來,紅曲黃色素的研究越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。如Clement等(2019)研究紅曲霉浸沒發(fā)酵生產(chǎn)紅、黃色素的營養(yǎng)調(diào)節(jié),優(yōu)化有機(jī)酸和發(fā)酵條件,如pH能有效促進(jìn)色素增強(qiáng)和細(xì)胞生長。Wang等(2017)以紅曲霉CGMCC 10910為原料,研究高糖脅迫發(fā)酵生產(chǎn)水溶性黃色色素。Huang等(2017)利用H2O2和二硫蘇糖醇(DTT)改變紅曲霉色素的氧化還原潛能,研究氧化還原物質(zhì)對紅曲霉產(chǎn)紅曲霉黃色素的影響,結(jié)果表明:H2O2和DTT可控制胞外ORP。L yv等(2017)使用紫色紅曲菌進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵,在培養(yǎng)的第72小時(shí)添加5 g/L的司盤-80,醇溶性黃色素色價(jià)達(dá)到669.2 U/mL。牛國強(qiáng)等(2016)為了提高紅曲菌產(chǎn)橙、黃色素的性能,采用新型的常壓室溫等離子體(ARTP)誘變技術(shù)處理紅曲菌WM951孢子懸液,結(jié)果表明,最佳照射時(shí)間為90 s,此時(shí)紅曲菌突變效果最好,其孢子致死率為78%,形態(tài)突變率為14.2%。實(shí)驗(yàn)最終從15株突變菌株篩選得到1株高產(chǎn)橙、黃色素的突變菌株WM951M1。管宏偉等(2020)以前期篩選的1株產(chǎn)黃色素菌株sjs-6為實(shí)驗(yàn)菌株,對培養(yǎng)基的碳源、氮源、Mg2+添加量、初始pH、培養(yǎng)溫度進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,當(dāng)麥芽糖80 g/L、(NH4)2SO210 g/L、MgSO41.0 g/L、培養(yǎng)基初始pH為6.0,30℃下恒溫培養(yǎng)時(shí)黃色素的色價(jià)最高,可達(dá)508.61 U/mL,是未優(yōu)化前的1.52倍。經(jīng)分析鑒定,該紅曲黃色素中的主要成分為紅曲素Monascin,純度為97%。周珂等(2020)進(jìn)行了高產(chǎn)橙黃色素低產(chǎn)桔霉素紅曲菌的液態(tài)發(fā)酵條件優(yōu)化,結(jié)果表明,紅曲菌高產(chǎn)橙黃色素、低產(chǎn)桔霉素的最佳發(fā)酵條件為:可溶性淀粉60 g/L,氮源為(NH4)2SO410 g/L,K2HPO42 g/L,MgSO42.0 g/L,ZnSO40.02 g/L;裝液體積分?jǐn)?shù)20%;初始pH 3,轉(zhuǎn)速200 r/min,在28℃下培養(yǎng)5 d,橙、黃色素分別比之前提高了6倍和4倍,桔霉素含量降低了30%。祁田甜等(2015)采用常壓室溫等離子體(ARTP)射流誘變技術(shù)處理紫色紅曲霉菌株M-1,選育高產(chǎn)Monacolin K突變株,為Monacolin K的發(fā)酵生產(chǎn)提供優(yōu)良菌株。趙建博等(2014)以紅曲霉菌株MonascusSE01為出發(fā)菌株,利用紫外線誘變、過氧化氫篩選和氯化鋰復(fù)合誘變的方法,選育得到高產(chǎn)黃色素的紅曲霉突變株。中國專利CN201510449543.6公開一種高產(chǎn)胞外黃色素的紅曲霉菌株及其選育方法與應(yīng)用。該紅曲霉菌株的名稱為紅色紅曲霉(Monascus ruber)WQ15,保藏編號(hào)為CGMCC No.10910。該高產(chǎn)胞外黃色素的紅曲霉菌株通過出發(fā)菌株進(jìn)行紫外誘變選育得到。CN201610475354.0涉及一種提高紫紅曲霉中紅色素和黃色素產(chǎn)量的發(fā)酵方法,其利用紫紅曲霉Y16-CtnR在無氨基氮源發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵生產(chǎn)紅色素和黃色素。無氨基氮源發(fā)酵培養(yǎng)基組分為:葡萄糖20 g/L,無氨基氮源5 g/L,MgSO4·7H2O 0.5 g/L,K2HPO4·3H2O 5 g/L,CaCl20.1 g/L,MnSO4·H2O 0.03 g/L,F(xiàn)eSO4·7H2O 0.01 g/L,ZnSO4·7H2O 0.01 g/L;最佳發(fā)酵條件為33℃、200 r/min,培養(yǎng)至第6天,色素產(chǎn)量達(dá)到峰值。通過在無氨基氮源發(fā)酵培養(yǎng)基中額外添加適量的組氨酸或酪氨酸,顯著提高紅色素或黃色素的合成量。CN201010279425.2提供了紅曲霉突變菌株Monascus purpureus yangTY622及采用該菌株深層發(fā)酵制備紅曲霉黃色素的方法,包括菌種選育、種子培養(yǎng)、大罐發(fā)酵、紅曲霉黃色素提取,其中種子培養(yǎng)、發(fā)酵均采用特配制的培養(yǎng)基,在大容量發(fā)酵罐中進(jìn)行多級培養(yǎng)后發(fā)酵。發(fā)酵工藝條件:溫度32~36℃,攪拌轉(zhuǎn)速為200~400 r/min;通風(fēng)量前期為400~450 L/min,中后期調(diào)整為500~600 L/min。
隨著紅曲黃色素的研究深入,天然紅曲黃色素產(chǎn)品凸顯出了巨大的市場潛力。選育適合液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)紅曲黃色素的高產(chǎn)菌株,優(yōu)化培養(yǎng)條件,改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提高發(fā)酵水平,實(shí)現(xiàn)紅曲黃色素的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用將成為研究熱點(diǎn)。