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红曲菌在白酒生产中的应用

作者:天曲生物 日期:2020-10-02 15:09:44 点击数:2

红曲菌在白酒生产中的应用


丁前胜


(南京一元生物高新技术研究中心  南京210041)


摘要:红曲是东方文明古国巧夺天工的伟大发明,是华夏瑰宝,祖国科学技术的结晶。充分地认识它,并多方位地开发利用它,让其为人类造福。红曲在白酒上的应用大有文章可做,随着人们对它的生化理化及其在不同工艺、技术条件下代谢产物的逐步认识,红曲将成为白酒企业的宠儿。


关键词:红曲 代谢产物 白酒


1红曲菌的生化、理化特性及相关产物

红曲也称“红米”。原是将红曲菌(以前叫红曲霉,现在因观察到有性世代,所以称“红曲菌” )接种在稻米上培养而成。随着对红曲菌的研究发展,现在的红曲已不只是大米一种培养基了,诸如麸皮、玉米等。

红曲霉在真菌分类学上属于真菌门(Eumycophyta),子囊菌亚门(Ascomycotina),不整子囊菌纲(Plectomycetes),红曲菌科(Monascaceae),红曲霉属(Monascus)。红曲菌的生化理化特性及相关代谢产物比较复杂,在不同的培养基、温度、湿度、酸度下,其生长与代谢各不相同。红曲菌是腐生菌,嗜酸喜醇,好氧,特别喜欢乳酸与乙醇。其一般适应温度为15~42℃,最适宜温度为25~35℃;能耐55℃高温,最适宜pH为3.5~5,能耐pH2.0;最适宜乙醇为5%~7%,可耐乙醇达11.5%;红曲菌大都能在有氧与堙氧环境中生长作功,适应范围广,且嗜高渗透压;对培养基材料要求广,能利用淀粉、糊精、棉子糖、麦芽糖、蜜二糖、纤维二糖、草糖、葡萄糖、甘露糖、木糖、L-阿拉伯糖、甘露醇、山梨醇、乙醇、甘油、乳酸、苹果酸、琥珀酸、延胡索酸、柠檬酸为碳源;能同硝酸钠、硝酸铵、硫酸铵为氮源,最喜有机氮。红曲菌除能产生红曲色素外,并能产生多种酶类,如淀粉酶、糖化酶、糊化酶、麦芽糖酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶等。红曲菌还能自己合成生物素、乏酸、尼克酸,对氨基苯甲酸、肌醇、吡哆醇、硫胺素、核黄素、麦角固醇等。其次生代谢产物因应用的原料工艺不同而有所不同,如在白酒生产过程中,其次生化代谢产物主要是乳酸和脂肪酸及其己酸乙酯的代谢产物特高。在抗菌活性物质方面也很有独到之处,红曲酶素对蜡状芽孢杆菌、萤光假单孢杆菌有较强的抑制作用,对绿脓杆菌、鸡白痢杆菌、大肠杆菌、变形杆菌亦有抑菌作用。笔者1996年发明的“一种红曲真菌酒的生产方法”(专利号为ZL96116989.3)充分证实,红曲发酵液对治疗慢性肠炎、痢疾有特效。红曲还能强烈地抑制黑曲霉分生孢子的形成,但对八叠球菌、啤酒酵母、草莓酵母等没有抑制作用。在药理活性物质方面成就不凡。《饮膳正要》中载:红曲“味甘、平、无毒”“健脾、益气、温中”。《本草纲目》亦云:“甘、温、无毒”,“治女人血气痛及产后恶血不尽,擂酒饮之良”。《本经疏》还指出:“红曲消食健胃与神曲相同,而活血和伤,唯红曲为能,故治血痢尤为要药”。现代科学研究证明,在丛毛红曲菌(Monascus pilosus)、红色红曲菌(M.ruber)和紫色红曲菌(M.purpureus)中的一些菌株能产生一种称莫纳考林K.J.L.X(monacolin K、J、L、X)生理活性物质,能抑制胆固醇合成酶(HMG-COA还原酶),可降低高血酯,并能提高高密度酯蛋白。笔者1997年发明的“新菌株紫色红曲菌、红曲菌及其应用”专利(专利号为:ZL97100245.2)也充分地证实了这一点,其产品—洁雪牌红曲冲剂(原名“红曲降脂冲剂”卫食健字(1997)第876号)专治高血脂症。近年来又发现红曲菌产生的γ-氨基丁酸(GABA)可降低血压,产生的类黄酮(Flavonias)为抗氧化剂,并进一步发现茂纳考林K有抗癌和刺激骨骼形成等作用。同时要注意红曲菌若处理不当,其代谢产物中能产生真菌毒素桔霉素(Citrinin),对肾脏有毒性。但这并不可怕,不要草木皆兵,因为不是所有红曲菌都产桔霉素,况且中国人已喝了上千年的红曲酒,身强体壮颜如玉者为多。既然发现了它其中有桔霉素,就要科学地认识它,以除弊兴利。


2红曲菌在白酒生产中的应用

唐代胡仔著《苕溪渔隐丛话》中记载:“江南人家造红酒,色味两绝”。大概从那时或更早时期,我们的祖先就发明了红曲做酒,直至今天,福建、台湾、浙江、江苏都有红曲酒生产,但要数福建为多。自古红曲酿美酒,历史千载。但红曲菌在中国白酒生产中的科学应用也只是近年来的事。不过老祖宗早就有意无意利用了红曲菌的固有特性,将曲做成“红心曲”,以酿出风格独特的白酒,这也是先辈们的发明,且红心曲分布甚广,江苏、四川、山东、安徽等省酒厂的大曲中都有,有的是曲师有意之作,有的是曲师无意做成。不管如何,先辈们都在有意无意间在白酒生产过程中应用了红曲菌。

笔者1991年从金湖运西酒厂大曲中分离纯化,选育五株红曲菌,后经中国科学院微生物所鉴定,其中有三株属新菌株,被定名为:橙色红曲菌Monascus aurantiacus(As3.4690);紫色红曲菌M.purpureus(As3.4691);红曲红曲菌Monascus anka(As3.4692),并被国家授予发明专利。这三株红曲菌,其中As3.4691、As3.4692 为医药功能型菌,利用其生产红曲降脂冲剂和保健酒,被卫生部审批为保健产品。As3.4690为酯化功能菌,利用其踩制强化大曲,荣获军队科技进步三等奖。应用红曲强化大曲较好地防止了白酒生产夏季掉排现象,并能有效地增己降乳,还可针对其特点,实施酒醅窖外堆积发酵,以适应不同生产需要。在《大曲浓香型酒安全度夏的探讨》(《酿酒科技》1993第二期)摘要中,陆月霜指出:“用红曲霉制强化曲以抑制产乳酸菌群的生长,提高大曲的糖化力和发酵力在国内系首次报道。”同期庄名扬、孙达孟等在《酯化酶粗酶制剂生产及在浓香型酒的应用》较为详细地阐述了红曲菌酯化酶的培养应用(虽然在文章中没有谈及红曲菌,但实际就是红曲菌)。随后江苏双洋酒厂、河南宋河酒厂等单位技术人员也都做起了试验,并在白酒生产中应用获得成功。1997年天津轻工业学院白酒研究室赵华、邹海晏等人,以烟色红曲菌(Monascus fulginosus)5035为出发菌株,经紫外线诱变,成功获得以己酸和乙醇为底物,高效合成己酸乙酯的己酸乙酯高产菌M5035-13。2000年中国科学院成都生物研究所和成都水井坊有限公司扬涛、赖登义等人又从“水井街酒坊环境中分离获得红曲菌,对其做了相应的次生代谢产物的研究,并证实红曲菌在白酒生产过程中,可产生一定含量的辛酸、登酸、月桂酸、豆蔻酸、油酸、亚油酸及其乙酯,上述情况说明,红曲菌在白酒生产中的应用功效明显,大有可为。

到目前为止,红曲菌在白酒中的应用形式,在制曲上有四种:一是红曲强化大曲;二是麸皮红曲;三是米红曲;四是液体红曲。不同形式的红曲菌曲,应用的方法亦不同。强化曲视同传统曲普遍施用,工艺简单,成本低,效果好,不但能增己,还可降乳,并能有效地抑制杂菌滋生,防止夏季掉排现象。麸皮红曲(亦称粗酶制剂),主要用于底糟发酵,以缩短高酯酒的发酵时间,也可与普通大曲混施,以普遍提高白酒中高级脂肪酸及其乙酯的含量,以提高其质量。红曲米,可视同麸皮红曲,使用中应用自由效果好,主要缺点是工艺复杂,易污染。液体红曲,主要用于高己酸乙酯的合成,可充分缩短发酵周期,利用其酯化液与白酒勾兑(以上四种曲均可进行高己酸乙酯的合成,但其代谢产物因底物和曲种不同而结果大不相同)。


3小结与讨论

红曲菌能分泌直接催化己酸和乙醇合成己酸乙酯的胞外酶,这只是大家熟悉的一种,红曲菌在不同的底物上生长,可产生各种生物酶,而诸多酶系对不同底物的作用不同,且诸多酶种其各自在不同条件下的产物亦不同。菌系、酶系、物系三者是统一体,微生物的胞外酶在胞内合成后排至胞外,而胞内酶合成后仍留在胞内,当细胞自溶后,才进入培养基,即使菌的生命停止了,而酶则依然存在。菌和酶及其营养基“合三为一”这“一”不同,即产生新的物质也不同。酒是含有一定乙醇并兼有多微物质的液态胶体。因此,我们要从红曲菌的生化、理化特性及其功能特点出发,充分发挥其在白酒生产中的应有作用。为此,我认为应从以下几点重视红曲菌对白酒作用的研究。

1、抑菌防酸作用。红曲菌强化曲对此功效卓著,应以普及推广。

2、增己降乳作用。可从不同形式与角度出发对此加以研究探讨,以获得最佳效果。

3、利用红曲菌自身酶系特点和白酒固有特性,深入研究其对不同复合底物利用的特征及代谢产物对白酒的影响,如红曲含有诸多酶类,且有相当多酶可以不同形式产生氨基酸类物质,以改善白酒的香与味等。

4、红曲菌喜温及耐高温的特点,可重点对发酵池中间层酒醅施用红曲的研究,以发挥其最大功效。

5、功能红曲菌的优势及耐酸耐乙醇的特性。可认真研究利用红曲进行液态        发酵,以获得含有洛伐他汀及γ-氨基丁酸(GABA)等活性物质的液态酒,以便固液勾兑获得风味独特的保健功能白酒(因大多功能活性物质属醇溶不挥发性或亚挥发性物质)。

6、利用红曲菌的固有特性,加强对白酒调香调味品的研究,如南京一元生物高新技术研究中心研制的绵爽剂、酒宝等,已对白酒部分企业发挥有益的作用。

深入对红曲菌蛋白酶及氨基酸等代谢产物的研究,充分利用其对白酒香和味的特殊影响,加强白酒的典型风格和创造新的香型,以推动白酒的科学发展。


参考文献

[1]李钟庆.郭芳.红曲菌的形态与分类学。[M]北京中国轻工业出版社2003

[2]丁前胜.大曲浓香型酒安全度夏的探讨。[J]酿酒科技1993,(2):16~20

[3]丁前胜.红曲珍珠保健的研制。[J]酿酒科技1994,(6):87~89

[4]庄名扬.酯化酶粗酶制剂生产及在浓香型的应用.酿酒科技1993,(2):22~28


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