红曲Monacolin K与培养基关系的研究

红曲Monacolin K与培养基关系的研究

李  慧  王异静

中国食品发酵工业研究院 100027

摘要：高效液相色谱分析发现：不同培养基对红曲菌固态发酵Monacolin K有显著影响，在基础培养基中添加单糖和有机氮源能显著提高Monacolin K含量，特别是Monacolin K酸的含量。

关键词：红曲菌 ，固态发酵培养基 ， Monacolin K

Study on the relation between Monascus Monacolin K

and solid media

Li Hui   Wang Yijing

China National Institute of Food and Fermentation Industries , Beijing 100027

Abstract：HPLC analyses in our study find that culture medium has substantial influence on Monascus Monacolin K fermentation. Adding glucose and organic nitrogen to basic substrate—steamed rice can significantly increase the production of the Monacolin K especially the Monacolin K acid .

Key words：Monascus, solid-state culture, Monacolin K

具有降血脂效果的Monacolin K主要有两种存在形式：Monacolin K酸和Monacolin K内酯。Monacolin K酸的降血脂效果最直接和有效，Monacolin K内酯必须由人体肝脏转化成Monacolin K酸才能发挥降血脂效果。

工业上Monacolin K主要由土曲霉和红曲菌发酵生产^[1,2]。出于安全性的考虑，对土曲霉菌株的发酵产品必须进行提纯，纯品Monacolin K主要以内酯的形式存在，虽有降血脂效果，但纯品对肝脏有一定的副作用，这限制了它临床上更广泛的应用。而红曲菌发酵生产的Monacolin K以酸和内酯两种形式共存，并且固态发酵产物无须提纯，可以直接全部作为中药服用，各种代谢产物的协同作用不仅使其能发挥良好的降血脂作用，而且无任何副作用^[3]。

红曲菌发酵Monacolin K可采用液态深层发酵工艺和固态发酵工艺，其中固态发酵工艺更适于红曲菌Monacolin K的生产。本实验室利用生物技术获得一株产Monacolin K较高的红曲菌菌种，并添加各种营养成分对传统固态发酵培养基进行改良。高效液相色谱分析发现：其中一种培养基可提高10倍Monacolin K的产量，并且Monacolin K酸的含量高于Monacolin K内酯的含量。

关于红曲菌Monacolin K的发酵方法、发酵工艺及不同检测方法的文章较多^[4,5]，但对不同培养基产的Monacolin K特征分析研究较少。本文主要结合高效液相色谱图对改良培养基产的Monacolin K特征进行分析，以期进一步提高红曲Monacolin K的产量，并为判断红曲菌发酵生产的Monacolin K提供初步的检测依据。

1.材料与方法

1.1红曲样品制备

1.1.1 菌种

Monascus sp.：本实验室分离、纯化及驯化

1.1.2 培养基

斜面培养基：麦汁培养基

液体种子培养基：葡萄糖 6%、蛋白胨 2%、NaNO₃ 1% 、MgSO₄·7H₂O 0.5%、KH₂PO₄ 1%

固体培养基：各种培养基的组分见表1：

表1 不同固体培养基的组分

1.1.3 培养方法

斜面菌种活化后接入液体种子培养基，30℃，150~170rpm，培养2~3天。液体种子接入不同固体发酵培养基中，32℃培养3~4天，26~28℃继续培养10~12天。

1.2红曲样品检测

1.2.1红曲样品处理

发酵后的红曲米50-60℃烘干，研磨过筛。以甲醇为溶剂超生处理样品和标准品20分钟。

1.2.2色谱分析条件

仪器：高效液相色谱仪 SHIMADZU

色谱柱：phenomenex LUNA 5u C18(2) 250×4.60mm

检测器：SPD-M10Avp 紫外检测器

流动相： 甲醇磷酸溶液

检测波长：237nm

进样量：5μl

2.结果与分析

以标准物质为对照，对红曲菌发酵培养物的提取液进行高效液相色谱分析和紫外扫描分析。（Monacolin K的含量为Monacolin K酸和Monacolin K内酯的加和）

2.1 在传统培养基（纯大米）上发酵生产的Monacolin K高效液相色谱图

图1 传统培养基（纯大米）发酵生产的Monacolin K高效液相色谱图

与标样对照，液相色谱保留时间14.18min处的物质为Monacolin K酸，保留时间15.62min处的物质为Monacolin K内酯。

2.2 在1^# 改良培养基上发酵生产Monacolin K的高效液相色谱图

图2  1^# 改良培养基发酵生产Monacolin K高效液相色谱图

与标样对照，液相色谱保留时间14.16min处的物质为Monacolin K酸，保留时间15.62min处的物质为Monacolin K内酯。与传统培养基发酵生产的Monacolin K相比，此培养基可提高产量约4倍。

2.3 在2^# 改良培养基上发酵生产Monacolin K的高效液相色谱图

图3  2^# 改良培养基发酵生产Monacolin K高效液相色谱图

与标样对照，液相色谱保留时间13.80min处的物质为Monacolin K酸，保留时间15.72min处的物质为Monacolin K内酯，与传统培养基发酵生产的Monacolin K相比，此培养基可提高产量约10倍。

2.4  在3^# 改良培养基上发酵生产Monacolin K的高效液相色谱图

图4 &nbnbsp;3^# 改良培养基发酵生产Monacolin K高效液相色谱图

与标样对照，液相色谱保留时间11.20min处的物质为Monacolin K酸，保留时间12.20min处的物质为Monacolin K内酯，与在传统培养基上发酵生产Monacolin K相比，在该培养基上培养可提高产量约7倍。

2.5 Monacolin K酸和Monacolin K内酯的紫外扫描图谱

图5  Monacolin K酸紫外扫描图谱      图6  Monacolin K内酯紫外扫描图谱

从图5、图6可看出，Monacolin K内酯和Monacolin K酸具有相同的紫外吸收特征，即在230nm、237nm、247 nm处有吸收峰。但高效液相色谱分析中Monacolin K酸的保留时间比Monacolin K内酯的保留时间提前一分钟左右。

3.结论

(1)Monacolin K的产量与菌种有关

Monacolin K的产量主要与菌种有关，本实验室首先利用生物技术获得在纯大米培养基上产Monacolin K较高的红曲菌种。

(2)Monacolin K的产量与培养基有关

培养基的组成影响Monacolin K的产量。本实验室对该菌株进行培养基的筛选和优化发现，2^# 培养基可大副提高Monacolin K的产量，提高倍数约为10倍。对该培养基成分进一步调整可能还会提高其产量。

(3)培养基的组成影响Monacolin K酸的含量

提取和烘干工艺一定，高效液相色谱分析发现：Monacolin K在红曲发酵样品中主要以Monacolin K酸和Monacolin K内酯两种形式存在；大多数培养基如：传统大米培养基、1^# 和2^# 改良培养基生产的红曲，Monacolin K酸的含量高于Monacolin K内酯，而3^# 改良培养基生产的红曲样品Monacolin K内酯比Monacolin K酸的含量稍高。

我们又分析其它的实验结果发现，几乎没有纯粹以Monacolin K内酯存在的红曲发酵产品，内酯含量特别高的情况也很少见。针对目前红曲市场中，存在人为在功能性红曲发酵产品中添加纯Monacolin K的情况，此结论可做为初步鉴定的依据。

参考文献

[1] Szak cs G , Morovj n G, Tengerdy RP . Production of lovastatin by a wild strain of Aspergillus terreus. Biotechnol Lett 1998:20(4):411-5

[2]Yaw-Nan Chang et al,Use of response surface methodology to optimize culture medium for production of lovastatin by Monascus ruber Enzyme and Microbial Technology 30 (2002):889-894

[3]赵树欣 红曲中的初级和次级代谢产物。中国食品报， 2003，12，.26

[4] Roman Kysiika , Vladimir Kren. Journal of Chromatography,1993,630:415-417

[5] Endo A. Monacolin K a new hypocholesterole mic agent produced by a Monascus species . J. Antibiotics, 1979,32:852-854