白酒行業對紅曲霉的研究現狀及展望

◎程國富（四川省文君酒廠有限責任公司，四川 成都 611530）

白酒行業對紅曲霉的研究現狀及展望

◎程國富
（四川省文君酒廠有限責任公司，四川 成都 611530）

中國白酒行業對于紅曲霉的探索多側重于高產菌株、耐高溫菌株等特異菌株的篩選以及紅曲霉次級代謝產物的研究，從分子生物學層面發掘紅曲霉的功能基因尚處于初級階段。根據目前白酒行業對紅曲霉的開發情況以及企業發展的多元化需求，可在紅曲霉功能基因、保健紅曲酒、紅曲粗酶制劑等方面做出相應的探索，以此提高產品質量，豐富產品種類，降低成本，為企業帶來經濟效益，滿足消費者的高要求。

白酒；紅曲霉；高產；功能基因；保健

紅曲霉屬真菌界（Eumycophyta）、子囊菌門（Ascomycota）、真菌子囊綱（Euascomycetes）、散子囊菌目（Eurotiales）、紅曲菌科（Monascaceae）、紅曲菌屬（Monascus）［1］。作為我國傳統食品發酵用菌，已經有上千年的歷史，能產生多種有益次級代謝產物。

中國傳統白酒的釀造主要是利用酒曲對純糧進行固態發酵，酒曲為白酒發酵提供主要的微生物，成為釀酒的動力［2］，而其中的紅曲霉因具有耐濕、耐酸、耐高溫和耐酒精，有較強的糖化能力［3］，能產生多種酶的特性，成為了當之無愧的研究熱點。

1 白酒行業中紅曲霉的研究現狀

1.1 高產酯力紅曲霉的篩選及在調味酒中的應用

不管是濃香型、醬香型、清香型還是鳳香型的白酒，其風味成分均受乳酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯等酯類成分的影響［3］。而己酸乙酯的含量高低更是成為濃香型白酒質量評定的指標之一。紅曲霉作為白酒行業公認的產酯產香的超能菌，自然成為各香型白酒公司的重點挖掘對象，很多公司都篩選出了其特有的高產酯力紅曲霉并在本單位生產工藝下得到了高產酯能力紅曲霉最適生長環境和生理生化特性。

詩仙太白公司通過兩輪酯化紅曲加入普通窖、雙輪窖、半年窖的對比實驗，出酒率均降幅較小。綜合優質率的增加值中，普通窖增加值較小；雙輪窖增加值減去投入成本后，效益明顯；半年窖增加值減去投入成本后，效益明顯。表明酯化紅曲適用于加入發酵周期在120 d以上的雙輪窖、半年窖中共酵，可以使乳酸乙酯和己酸乙酯比例平衡以及酒體協調［4］。

在外源物質對紅曲霉固態發酵產酯方面，根據張聰芝的實驗結果可得出：葡萄糖作為速效碳源，在紅曲霉生長初期可促使其積累大量菌絲為生產工藝中產酶奠定一定基礎。而添加適量酵母培養物對酯化力的提高有顯著作用，酵母破壁液的作用尤為顯著。與此同時，加入一定量乙醇和乳酸對酯化能力的提高作用也非常明顯。

現在紅曲酯化酶技術的應用已經成為我國白酒工業的重大創新成果之一，由紅曲霉發酵生產的酯化酶應用填補了白酒生產史上高效科學利用紅曲霉的空白［5］。

1.2生產過程中耐高溫型紅曲霉的篩選

由于高溫大曲特殊的倉內制作條件，紅曲霉長期處于高溫、高濕的特殊培養條件下，篩選耐高溫、耐高濕的紅曲霉就顯得十分必要了。劉宇馳的實驗結果顯示高溫型紅曲霉在生長特性方面有一定的特殊性，但其適宜的酯化溫度卻具有普遍性。溫度相對升高對其酯化力的形成有一定的抑制作用。另外高溫型紅曲霉的酯化能力在乙醇濃度為4％、乙酸含量為4 mL時表現比較突出。

1.3對釀酒環境中紅曲霉次級代謝產物的研究

紅曲霉的次級代謝產物眾多且擁有特殊的活性。在動物實驗中發現添加有紅曲培養物的飼料可使患有先天高血壓的老鼠得到一定的降低，而這個有效成分正是γ-氨基丁酸（GABA）。白酒發酵過程中，紅曲霉產生的次級代謝產物是否有相應的保健作用進入酒體讓飲用者在品味中國味道的同時享受白酒帶來的保健作用也是現在各酒廠的研究熱點。

研究水井坊環境中微生物區系的研究結果表明，明初窖池既存在濃香型白酒發酵必需的厭氧功能菌——甲烷酸還原菌、己酸菌、硫酸鹽還原菌等，且含有一定量的營養物質。紅曲霉一方面憑借其強大的蛋白酶、脂肪酶、糖化酶和淀粉酶等酶類參與釀酒過程，鑄造著中國白酒的風味和口感，更重要的是紅曲霉的次級代謝產物使中國白酒擁有了較強的生理活性，為飲用者改善血液循環，阻止膽固醇的合成，達到防治動脈硬化的目的貢獻了一份力量。

1.4白酒行業紅曲霉功能基因的研究

目前，由于對紅曲霉遺傳背景了解得很少，對其重要功能基因的研究報道更少。對于白酒行業現有的成果有紅曲霉基因的定點敲除、部分功能序列的克隆及序列分析、紅曲霉基因組文庫的構建和系統發育學分析幾大方面。

在邵彥春的實驗結果中，以同源重組為基礎的基因缺失或基因替代技術是驗證紅曲霉功能基因直接有效的辦法之一。采用農桿菌介導的T-DNA轉化方法研究紅曲霉mrfA基因，重組率可達到18.8％，介于報道的10％～30％，證明了同源重組的方法在紅曲霉功能基因的鑒定工作中是切實可行的。

同時，王金昌課題組成功地構建了紅曲霉基因組文庫，得到了2萬多個克隆子，庫容量為1.7個，覆蓋了紅曲霉基因組DNA的1.7倍，可以從該文庫調出任一基因的概率高達80％，完全達到了構建紅曲霉基因組文庫的要求，為紅曲霉功能基因的后續研究奠定了堅實的基礎。

2 白酒行業紅曲霉研究熱點展望

2.1 從分子生物學層面充分解析釀酒紅曲霉的基因

紅曲霉作為超能菌被廣泛地運用與食品醫藥行業。相比于醫藥行業和色素生產行業，白酒行業對紅曲霉的從分子生物學層面的解析較為缺乏。一方面是因為環境差異導致不同地域不同公司紅曲霉有所差異，一方面因為采用分子生物學技術對紅曲霉進行實驗分析具有一定的難度和不確定性。

目前，在NCBI里已經可以查詢到紅曲霉很多功能基因的序列。據筆者粗略統計，NCBI里已提交了：紅曲霉幾丁質合成酶、轉甲基酶、乙醇脫氫酶、硝酸還原酶、色素合成酶、聚酮合酶、橘霉素合成酶和檸檬酸合成酶等幾十種酶的基因序列。但紅曲霉的酯酶、糖化酶、單寧酶、果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶和α-淀粉酶的分子生物學對于白酒行業仍然是未解之謎。

因此，白酒行業在基因工程技術及傳統誘變手段結合，選育出可釀造過程中發酵產生功能豐富的酶系紅曲霉菌株的基礎上，對于紅曲霉分子生物學層面的研究，不論是功能基因的序列，對應的蛋白質三維構型、空間結構、結構域、親疏水區，還是功能基因的敲除、高效表達以及改造都會成為白酒科研行業未來的熱點。只要白酒行業能從分子層面掌握釀酒紅曲霉的信息，充分高效利用紅曲霉釀造高品質白酒就指日可待了。

2.2功能性紅曲酒的開發

根據資料記載，用紅曲釀造或配制的保健酒和藥酒有狀元紅、國公酒、杞蓉藥酒、參蓉酒、紅茅藥酒和人參茯苓酒等12種，其中還有許多民間流傳的紅曲酒、婦科保健酒等不計其數，由此可見，功能性紅曲酒的開發是十分具有前景的。

現代人越來越注重養生保健，追求回歸自然，深度挖掘紅曲的口味和保健作用完全符合當代人對健康養生的要求。發揮紅曲霉及其發酵酒的醫療保健作用，利用現代科研成果造福飲酒者，不僅提高中國白酒的內在品質，擴展了產品外延，更把中國白酒天人合一的酒文化發揮得淋漓盡致。

2.3紅曲霉粗酶制劑的成熟運用

酯化酶、蛋白酶、糖化酶、淀粉酶、纖維素酶和半纖維素酶都是紅曲霉發酵過程中產生的胞外酶，對于這些粗產物的提取開發也有很大的意義。除了將發酵菌株直接添加到酒曲里，可將提取的粗酶制劑也添加進去作為釀造過程中化學反應的催化劑，使釀造出的酒體更加飽滿，更加綿甜爽凈。

但現在白酒行業對于紅曲霉的粗酶制劑的挖掘有許多局限，制造出的粗酶制劑成本高，純度低、活性也不穩定。可以想象紅曲霉粗酶制劑技術的成熟穩定，帶來的科研價值、社會效益以及經濟效益對于中國白酒行業絕對是不容忽。

3 結語

紅曲霉作為中國白酒釀造中的重要菌種，其目前的開發程度對于中國白酒行業是遠遠不夠的。傳統的物理化學篩選固然能獲得一定高產的菌株，但工作量極大，不確定性極高。現代分子生物技術則正好能結合傳統篩選的優點又能克服其效率低、目標和結果不確定性高的缺點。對白酒釀造用的紅曲霉進行基因層面的定向改造，不僅能獲得高產功能菌株，給予釀造天然保健酒技術支持，更是傳統釀造工藝與現代科技的完美結合。古老文化與現代科技的碰撞必將為我國的白酒行業注入新的生機。

［1］艾金忠，馬美榮，聶建光，等.高酯化酶活性紅曲霉及生香酵母在二鍋頭白酒生產中的應用［J］.釀酒，2013，40（4）：33-34.

［2］王世農.傳統白酒酒曲微生物的研究進展［J］.遼寧師專學報（自然科學版），2012（1）：14-17.

［3］ 孟勤燕，張亞維，付萬緒.高產酯力紅曲霉篩選及在西鳳濃香調味酒生產中的試用［J］.釀酒科技，2006 （5）：52-54.

［4］蔣育萌，吳成全.酯化紅曲在濃香型白酒生產中的應用［J］.釀酒科技，2011（12）：70-72.

［5］張志剛，吳生文，陳 飛.大曲酶系在白酒生產中的研究現狀及發展方向［J］.中國釀造，2011（1）：13-16.

Liquor Industry Status and Prospects for Monascus

Cheng Guofu
（Sichuan Province Wenjun Winery Co. Ltd， Chengdu 611530， China）

Chinese liquor industry for the exploration of Monascus focus in high yield strains， high temperature resistant strains specific strains screening and Monascus secondary metabolites of research，from the level of molecular biology to explore function of Monascus gene is still in the primary stage. According to the current liquor industry development situation of Monascus and enterprise development of the diversified needs， make corresponding exploration in Monascus gene function， health care wine Monascus， Monascus crude enzyme preparations， in order to improve the product quality， product variety， reduce the cost， bring economic benefits for the enterprise， to meet consumer requirements.

Liquor； Aspergillus niger； High yield； Functional gene； Health care

TS262.3

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.12.006