红曲霉种类繁多,分类方法多样,根据中科院微生物菌种保藏管理委员会正式收集编目的红曲霉有10种58菌株,而安卡红曲霉便是其中一种。
安卡红曲霉为
雌雄同体真菌,菌丝有隔且多分枝,有网结联合现象,直径为3~6 µm。红曲霉
无性生殖产生
分生孢子(conidia),其着生在菌丝顶端或侧面小梗顶端,单生或向基式生出,2~6个成链,单细胞多核,倒梨形或球形。初为白色,后呈红色,可萌发成菌丝。有性生殖产闭囊壳,子囊球形或棒状,初期闭囊壳形成后,壳内生成许多具有多双核细胞的产囊丝,经过核配形成
子囊母细胞。子囊母细胞中的核经三次分裂,形成8个核,发育成8个
子囊孢子。成熟后子囊壁解体,子囊孢子释放在闭囊壳中。当闭囊壳破裂后,子囊孢子散出,经萌发形成多核的菌丝。在培养过程中,红曲霉无性生殖和有性生殖几乎同步发生,分生孢子发育快于子囊孢子。大多数菌株在麦芽汁琼脂上生长良好,菌落初为白色,因种而异,老熟后变为淡粉色、紫红色或灰黑色。菌落结构有的呈绒毡状,有的呈皮膜状。呈皮膜状的菌落有褶皱或辐射纹。
红曲霉的培养方法有多种,主要有:固体培养、液体培养、固定化培养和固-液结合培养等。固体培养是传统的培养方式,它与液体培养相比,具有培养基简单、成本低、对环境污染少、能耗低等优点,但是抗微生物污染能力低、生物生长量不容易测定、生长速度慢等限制了该方法的应用。从发酵代谢控制上来看,液态培养更容易有针对性的添加营养成分,从而提高某些有用产物的产率。固定化培养是一种特殊的固体培养方法,它是采用玉米芯、
海藻酸钠、藻朊酸或采用Na CS-PDMDAAC(纤维素硫酸钠-
聚二甲基二烯丙基氯化铵)微胶囊等作为固定化复合载体,对红曲霉细胞进行吸附包埋固定化培养。
红曲色素是将红曲霉接种至液态培养基中, 经发酵、 分离、 纯化等工艺所获得的具有一定保健、 养生以及药理性能的天然色素。传统的红曲色素分离提取方法是在红曲霉发酵液中加入
聚丙烯酰胺等絮凝剂进行沉降, 使固液分离; 沉降体积越小, 固液分离程度越好, 也更有利于后工序中发酵液的滤出, 再将所得菌体进 一 步 压 滤、 脱 水, 用 体 积 分 数60%-80%乙醇浸提, 从而获得红曲色素。此法所用乙醇的浓度以及用量取决于发酵液的固液分离程度, 而乙醇的浓度和用量会影响红曲色素的生产成本。
红曲霉在生长过程中能产生多种酶类,如淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶、果胶酶、酯化酶等。其中淀粉酶、糖化酶等能将淀粉水解形成糊精、低聚糖和葡萄糖等低分子物质,改善制品的风味;蛋白酶能将蛋白质分解成多肽、氨基酸等小分子化合物,使制品组织细腻、口感滑爽、香味浓郁、色泽红润,故可用红曲腌渍鱼、肉、豆腐乳等高蛋白食品。
自从1979年日本学者远藤章从M. ruer(红色红曲霉)的发酵产物中分离出一种新的可降低胆固醇的物质,并命名为MonacolinK以来,现代开始了关于红曲生物活性物质的研究。Monacolin K能有效抑制胆固醇生物合成中的关键酶3-羟基-3-甲基-戊二酰基-辅酶A还原酶(HMG-Co A还原酶)的活性,从而能调节人体内异常血脂,有很强的降低胆固醇的作用。
大量临床实验证明,Monacolin类物质(
洛伐他汀)都能有效治疗
高胆固醇血症的药剂,明显降低体内的胆固醇含量。人体血液中Moancolin K含量达到1~5 µg/L时就具有降低胆固醇的功效。而成年人的血液量为20L,所需Monacolin K的有效剂量为100 µg,每天只需服用10~30 mg的Monacolin K可使胆固醇含量明显降低。近年研究表明Monacolin K有酸式和内酯型两种构型,人体中真正发挥作用的是酸式Monacolin K。它可以直接被人体吸收,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。
自古人们就知道红曲具有抑菌作用,在古籍《天工开物》中就有炎夏时用“红曲煮肉,十日不腐”的记载。研究表明红曲产
真菌毒素-桔霉素,故其对细菌、真菌和酵母的抑制作用,并且发现以上活性都是由于桔黄色素的存在造成的,认为
发酵培养基的成分影响了色素的形成。除此以外科学家还发现安卡红曲霉除了桔黄色素这一抑菌物质以外,还有多种其他抑菌物质,它们都有抑菌性,主要对
金黄葡萄球菌,
枯草芽孢杆菌、毛菌有抑制作用。
麦角固醇(
麦角甾醇)是
维生素D2的前体,可以防治婴幼儿佝偻病,促进孕妇和老年人对钙、磷的吸收。麦角固醇还是生产考的松和黄体酮的原料,是一种很重要的药品。研究人员从红曲及土壤中分离得到8株红曲霉,均能产生麦角固醇,其中某些菌株已接近工业生产用的酵母的发酵水平,同时又能产生红曲色素,而红曲色素存在于发酵液中,可以与存在菌体中的麦角固醇分别提取,具有工业开发、应用的价值。
主要用于一些发酵食品的制作,如酿造米酒,制作红豆腐乳和酱菜。红曲霉中的红色素作为一种天然可食用色素可以添加在各种食品中,尤其是肉制品。由于红曲产物中有抗菌降脂的活性物质,其还可以应用于药品的开发。基于红曲的降胆固醇药物有血脂康、脂必妥、
东方红曲片等,从疗效看它们比纯品Monacolin K(商品名洛伐他汀)更有效而副作用更小,这可能是由于红曲中的Monacolin K及其结构类似物以及
不饱和脂肪酸的协同作用。