紅曲醋的研究現狀和發展趨勢

鄒昆，程強，魯蘭，楊晨

(成都大學 藥學院，藥食同源植物資源開發四川省高校重點實驗室，四川抗菌素工業研究所，成都 610106)

紅曲又稱紅曲米，傳統紅曲是以大米為原料，經紅曲霉菌接種，通過固態發酵制成的紅色或紫紅色米曲，歷史悠久，是一種藥食同源物質；紅曲含有多種活性物質，主要包括Monacolin類化合物、紅曲色素、氨基酸、酶類、脂肪酸、麥角甾醇類等，被廣泛應用于食品、醫藥保健等領域[1]。食醋是我國的傳統調味品，已有3000多年的釀造和應用歷史，是以谷物、水果、蔬菜等為主要原料，經微生物固態或液態發酵釀造而成，其營養成分富含多種維生素、氨基酸、微量元素和有機酸等有益成分[2-3]。紅曲醋，又名永春老醋，是以優質糯米和紅曲為原料，經蒸飯、冷卻、拌曲、紅酒發酵、紅酒過濾、液態食醋發酵等釀造工序并陳釀多年而成，其釀制歷史可追溯到北宋初期，福建永春老醋與山西老陳醋、鎮江香醋、閬中保寧醋并列為中國四大名醋[4]。紅曲老醋不需要高溫滅菌,在釀造過程中也無需額外添加防腐劑，其產品含有豐富的氨基酸及多種益生菌，并具有獨特風味[5]。本文對紅曲醋的釀造工藝、保健功能作用等研究現狀，以及紅曲醋生產的創新工藝研究和新產品開發趨勢進行了綜述。

1 紅曲的主要活性成分及生理功能作用

自1979年，日本學者遠藤章從紅曲霉代謝產物中發現莫納可林K(洛伐他汀)活性物質，引起各個國家科學家的關注，20世紀90年代對紅曲的相關功能性研究達到高峰，紅曲的降血壓、降血脂、降血糖、降膽固醇、抗菌性等生理功能相繼被發現，與之功能作用相關的活性成分也逐漸被揭示[6-7]。

1.1 洛伐他汀

洛伐他汀是紅曲霉代謝活性產物，具有降血脂和抗腫瘤作用。洛伐他汀的化學結構是一種不飽和三環內酯化合物，在紅曲中以內酯型和酸式兩種結構形式同時存在，兩種構型在一定條件下會發生轉化[8]，洛伐他汀對羥甲戊二酰輔酶A (HMG-CoA) 、還原酶(HMG-R)有較強的競爭性抑制作用，能抑制膽固醇的合成，具有明顯的降血脂作用[9-10]。大量研究表明洛伐他汀對乳腺癌、結腸癌、肝癌等多種腫瘤細胞具有抑制作用；同時洛伐他汀與紫杉醇、阿霉素、順鉑等聯用可產生協同抑制，提高其抗腫瘤作用[11-13]

1.2 紅曲色素

紅曲色素是紅曲霉代謝產生的天然色素，為多種色素的混合物，主要由紅、橙、黃3類色素組成，是化學結構不同的一系列聚酮類化合物，目前已有50多種紅曲色素被鑒定出來，僅紅色素就鑒定出有10多種[14-16]。紅曲色素有較好的著色能力及較強的穩定性，已被廣泛應用于食品行業；其次，紅曲色素具有抗氧化性、抗癌性、抗菌性等生物活性，其相關作用機理的研究也越來越多[17-20]。

1.3 γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸(GABA)是紅曲霉的一種重要代謝產物，是一種非蛋白質組成氨基酸，在生物體內作為一種神經遞質產生重要作用，具有改善記憶功能、抗焦慮、降血壓等生理功能[21]。

2 紅曲醋的研究現狀

2.1 傳統的釀造工藝

傳統紅曲醋主要指福建永春老醋，是以糯米作為主要原料，通過紅曲糖化、酒精發酵、醋酸發酵、陳釀等生產工序的經典傳統技藝釀造而成。其關鍵工藝特點體現在：通過將具有良好的糖化和酒化能力并具有特殊香氣的紅曲米與糯米飯混合進行酒精發酵，紅曲霉代謝產生的糖化酶將糯米的淀粉糖化水解，再經酵母發酵產生酒精變成紅酒，酒精發酵周期需保證在30 d以上，酒精度控制在10%～12%之間；紅酒接入醋酸菌進行液態醋酸發酵；陳釀在醋酸發酵后進行，將醋酸溶液裝入缸或罐中并定期攪拌以增加老醋的香氣和滋味，陳釀周期最低要求3年以上，并可根據實際需要添加特殊炒制的米烏、芝麻及糖類等；成品紅曲醋呈棕褐或棕紅色，澄清有光澤，具有特殊酯香味，入口柔和并稍有甜味，總酸含量應在5.0 g/dL以上[22]。工藝流程見圖1[23]。

圖1 福建永春老醋釀造工藝流程Fig.1 The brewing process of Fujian Yongchun aged vinegar

2.2 改進的釀造工藝

傳統工藝以人工操作為主，勞動強度大，生產周期長，產品得率低。為提高紅曲醋的生產效率，進一步滿足消費者日益增長的需求，越來越多的研發人員通過現代技術手段對傳統工藝進行合理的技術改進，而形成的新工藝技術在一定程度上降低了人工成本，縮短了生產周期，提高了生產效率，對紅曲醋產業的發展有較大的促進作用。

顏文鳳將傳統永春老醋生產的投料工藝中的蒸煮原料的飯甑性能加以改造，在飯甑下層增加通冷氣設備，將蒸熟后的糯米飯迅速冷卻后送至飯曲攪拌機中，加入紅曲攪拌均勻后自動送入發酵池，實現了投料的機械化，成功實現了技術改造，經過改造取得很好的有益效果：新工藝的原料轉移工序由原來的6個減少為2個，降低了投料過程中原料的損耗率，降低了勞動強度為原來的25%，減少了操作空間為原來的30%～40%；同時，衛生條件得到了很大改善，熱蒸汽對人體健康的影響變小，機械攪拌混合更加均勻，產品質量得以穩定提高。黃祖新等[24]發明了一種釀造紅曲醋的清潔生產方法，采用的技術改進方案是在傳統方法中增加了在完成酒精發酵之后進行抽濾分離關鍵工藝步驟，把抽濾得到的紅曲清酒液進行液態醋酸發酵，濁酒糟進行固態醋酸發酵，制備出兩種紅曲醋液，最后將兩種醋液勾兌成紅曲醋；該方法釀造紅曲醋縮短了發酵周期，提高了原料利用率，制備所得紅曲醋的風味得到改善，具有紅曲醋的醇香和酯香、酸味柔和爽口、回味綿長等特點；另外，改進后的工藝還從源頭上削減了污染物，固態醋酸發酵完成后的醋渣曬干后作為鍋爐燃料，從而實現了固體廢物的零排放，解決了紅曲醋傳統工藝酒糟和醋渣污染環境的問題。胡楊等[25]以大米為原料開發全液態發酵紅曲米醋的生產工藝，工藝采用大米粉碎濃醪調漿→α-淀粉酶高溫液化→紅曲糖化→液態純種酒精發酵→液態純種醋酸發酵等技術過程，進行了紅曲米醋釀造過程中的糖化-酒精雙邊發酵及醋酸發酵工藝研究；通過工藝條件改進，其工藝發酵時間僅需9 d，發酵周期得到了大幅度縮短，生產的紅曲醋具有紅曲米醋特有的香氣，體態澄清，發酵總酸最高達到8.0～8.5 g/dL，其中不揮發酸達到0.589 g/L，氨基酸態氮達到0.388 g/L；全液態發酵紅曲米醋為利用液態深層發酵設備生產紅曲醋提供了新嘗試，為紅曲醋的釀造提供了新思路。

2.3 紅曲醋的保健作用

紅曲醋的釀造過程中需利用紅曲霉菌進行糖化發酵，紅曲霉菌在生長和繁殖代謝過程中的部分代謝產物具有降脂、降壓等保健功能作用。

邵偉等[26]以大米為原料進行紅曲發酵、酒精發酵和醋酸發酵等步驟制備紅曲醋，對其發酵工藝條件進行了初步探索，同時對醋中的氨基酸與降脂活性成分進行了測定，實驗結果表明，紅曲醋中富含多種氨基酸，發酵濾液中總氨基酸含量為236.99 mg/dL，其中必需氨基酸含量為 109.68 mg/dL；HPLC測定紅曲醋中降脂活性物質洛伐他汀含量為43 mg/dL，具有一定的保健功能。陳玉滿等[27]以純紅曲醋作為研究對象進行毒理學安全性評價和降壓作用研究，實驗動物和菌株選擇了ICR小鼠、自發高血壓大鼠(SHR)及組氨酸營養缺陷型鼠傷寒沙門氏菌，亞急性毒性實驗設計了2.5，5.0，10.0 mL/kg體重3個劑量組；遺傳毒性實驗選擇Ames試驗、小鼠骨髓細胞微核、精子畸形試驗；紅曲醋對SHR的降壓作用設計了0.5，1.0，3.0 mL/kg體重4個劑量組，并設陰性對照組(蒸餾水)、溶劑(基醋)對照組和正常大鼠受試樣品3.0 mL/kg劑量組。毒性實驗表明，各劑量組各項指標均未見有明顯的亞急性毒性，連續30 d以10.0 mL/(kg·d)的紅曲醋劑量給予大鼠，也未發現其有明顯的亞急性毒性；在最高劑量下也未見增加小鼠的骨髓嗜多染紅細胞的微核數，亦未增加小鼠精子細胞的畸形率，不同劑量的紅曲醋在加S9和不加S9條件下的回變菌落數均未超過陰性對照組，Ames實驗為陰性，各劑量組未見有明顯的遺傳毒性；降壓實驗表明，紅曲醋對正常大鼠無降壓作用，對心率無影響；與陰性對照組和溶劑對照組比較，SHR第3周3.0 mL/kg劑量組血壓、第4周1.0，3.0 mL/kg劑量組血壓均有明顯下降，差異均有顯著性，紅曲醋各劑量組對SHR心率無影響。由此表明，在此劑量下，紅曲醋沒有出現明顯的毒性，外推到人食用紅曲醋應是相對安全的，并具有降血壓功能。

3 紅曲醋研究的發展趨勢

3.1 基于傳統工藝的創新性研究

福建紅曲醋作為中國的傳統四大名醋之一，傳統工藝多采用開放式非無菌條件下進行的自然發酵，是在多種微生物參與下完成的混菌發酵過程，這種傳統釀造技藝要保證其各批次之間的質量和風味一致性比較困難，且釀制周期較長、產量較低，故在一定程度上限制了福建紅曲醋的大規模工業化生產及產品推廣；因此將現代生物技術手段應用于紅曲醋的釀造研究中，探究微生物菌落結構在釀造和存放過程動態變化及優勢菌群對發酵過程代謝產物和風味變化的影響十分必要；近幾年，從本質上揭示了紅曲醋風味物質的形成和變化已成為相關技術研究人員的熱點，取得了較好的成果，這對于紅曲醋傳統釀造工藝的優化、產品質量的提高及新品種的開發和研究均具有較大的基礎指導作用。

王俊奇等[28]以永春老醋的發酵中及分別存放1個月、1年和10年4個時期的樣品作為研究對象，這4個階段代表了傳統紅曲醋品質形成的重要時期；通過采用 Illumina MiSeq 高通量測序技術，分別以 16S rRNA 和 18S rRNA 基因為分子標記，通過檢測分析樣品中的細菌與真菌群落多樣性動態變化來獲得永春老醋不同階段的優勢作用微生物群落組成特征，探究永春老醋不同時期微生物組成結構對食醋風味的形成和變化的影響。結果表明，發酵中、1個月和1年的樣品溶液中，細菌群落組成較為相似，優勢菌屬為Acetobacter，Lactobacillus和unclassified-o-Saccharomycetales，這3個階段中乳酸菌代謝產物為醋酸菌和酵母菌提供充足的糖類、氨基酸和維生素等營養物質，酵母菌發酵糖類物質產生的醇類和醛類物質進一步被醋酸菌發酵生成有機酸，這3類優勢菌共同保證了永春老醋發酵中和成品前期貯存階段的獨特風味和品質；隨著貯存時間延長，10年陳釀的醋樣中優勢菌由unclassified-f-Trichocomaceae，norank-o-Saccharomycetales和Pichia組成，而未檢測到細菌16S rRNA基因，4個時期的醋樣品中均檢測到真菌18S rRNA基因。豐度和多樣性指數分析顯示：發酵中、1個月成品和1年陳釀永春老醋中細菌和真菌的豐度與多樣性差別較小，且相同時期下細菌豐度與多樣性均顯著高于真菌，細菌可能在生產前期對老醋品質形成作用較大，10年陳釀永春老醋中真菌豐度和多樣性指數增加明顯，真菌多樣性的提高可能對貯存后期老醋品質的形成起重要作用。 Jiang等[29]通過揭示傳統工藝釀造紅曲醋的過程中優勢菌群和風味代謝物的潛在關聯，以增強其風味和品質，以助于改善紅曲醋的工業生產，通過分析發現，在傳統紅曲醋中鑒定出60種揮發性化合物、23種氨基酸和7種有機酸，其中醋酸、乳酸、纈氨酸、丙氨酸、醇類和酯類是發酵過程中發現的主要代謝化合物。此外，基于Spearman的相關分析，在紅曲醋釀造過程發現的相關微生物種類中，Komagataeibactermedellinensis與乙酸、乙酰丙酮、苯甲醛、苯乙酸乙酯、4-乙基苯酚、脯氨酸、蘇氨酸和異亮氨酸呈正相關；Saccharomycescerevisiae與乙酰丙酮、苯乙醛、2,3,5-三甲基吡嗪、脯氨酸、蘇氨酸和異亮氨酸的產生呈正相關；Bacillusvelezensis和Yarrowialipolytica與酯類和醇類呈正相關；表明這些微生物可能在改善紅曲霉醋香氣質量中起重要作用。張嬌嬌等[30]對紅曲米醋制曲過程中微生物群落演替對紅曲米醋生化指標的影響進行研究，通過高通量測序對紅曲米醋紅曲制曲過程中微生物群落多樣性進行分析，采用典范對應分析(CCA)深度解析微生物群落演替與紅曲的糖化力、液化力等紅曲生化指標的內在聯系。結果顯示：分別獲得16個真菌屬菌株和16個細菌屬菌株，主要真菌有Monascus(相對豐度為11.28%～41.09%)，Saccharomyces(相對豐度為14.77%～47.80%)，Aspergillus(相對豐度為0.36%～66.79%)，隨著制曲時間增加，優勢真菌由Monascus，Saccharomyces變為Aspergillus，Penicillium(相對豐度>1%)，比例可達71.36%，對紅曲生化指標的影響最為顯著(P<0.05)；細菌中的優勢菌為Lactobacillus，與酶活存在一定的相關性，但對紅曲生化指標影響較弱；通過本研究結果，為進一步篩選功能微生物提供了理論支撐，同時為曲質量優劣的評判、曲的強化、制曲工藝的優化提供依據，利于進一步提升紅曲米醋的品質。

3.2 復合型紅曲醋的開發

近年來，隨著國內外研究人員對紅曲及紅曲醋研究的逐步深入，其功效性成分和營養物質被相繼發現，越來越多的科研工作者在傳統紅曲醋釀造工藝的基礎上，順應新時代人們對健康生活品質的追求，從以糯米為主要原材料釀造紅曲醋發展為利用兩種或多種原材料制備復合型紅曲保健醋。

3.2.1 紅曲果醋的開發

最早的果醋記載是公元前古巴比倫人在釀造葡萄酒時通過自然酸敗而產生的葡萄醋，隨后在17世紀中期果醋開始在歐洲、美國等西方國家盛行；日本在20世紀中期就進入了果醋工業化快速發展時代，相關產品很受歡迎，被歸類為健康食品[31]；我國果醋的起步發展在20世紀中后期，相對于歐美及日本等國家發展時間較短，但在2000年以后，我國果醋相關研究越來越多，進入快速發展階段，果醋的營養價值和保健功能也逐漸得到認可，果醋主要具有緩解疲勞、抗焦慮、抗氧化、抗肥胖及降脂、降糖等保健作用[32-35]。紅曲果醋通常是以一種或幾種水果作為主要原料進行紅曲醋的釀造或配制而成，其成品具有果醋和紅曲醋的風味及營養成分，同時還有一定的保健作用，具備飲品開發價值。

盧紅梅[36]利用菠蘿、芭蕉、紅曲等原料采用液態法和固態法分別制備了單果醋、混果醋、單果紅曲醋、混果紅曲醋，考察了果醋的制備方法和生產工藝條件，得到了最佳的工藝組合是添加紅曲的液態混果發酵果醋。不同的果醋樣品在有機酸、酯類、氨基酸方面進行比較發現：混果醋優于單果醋，混果紅曲醋優于混果醋，紅曲的加入對果醋的影響顯著；對紅曲混果醋而言，固態發酵樣品的總酸(除醋酸外)，總酯高于液態發酵樣品，但其氨基酸含量較液態發酵樣低，并且固態發酵的輔料使最終產品中水果香氣較差，對其風味影響較大，而采用液態發酵法不僅能較好地保持水果固有的香氣，還更便于實際生產。何曉磊等[37]對石榴紅曲保健果醋進行質量分析，共檢測出17種氨基酸，氨基酸的總含量為171.9 mg/100 g，還原糖、黃酮類和酚類物質的含量分別為15.74，8.25，20.82 mg/mL；其次，體內抗氧化活性實驗的結果表明，石榴紅曲醋對D-半乳糖氧化損傷的小鼠血清的丙二醛含量明顯降低，而過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性都得以提高，證明具有體內抗氧化活性。王超萍等[38]以桑葚為主要原料，采用液體深層發酵法制備桑葚紅曲果醋，主要通過酵母、紅曲霉及醋酸菌發酵釀制而成，分別考察其接種量、溫度、通風量對醋酸發酵的影響，并通過正交試驗對發酵條件進行優化，得到了最佳工藝條件，其醋酸菌接種量為9 g/dL，發酵溫度為30 ℃，攪拌速度為120 r/min，得到的醋酸濃度為6.12 g/dL；桑葚紅曲果醋色澤亮麗、風味獨特、醋味濃郁、口感柔和、桑椹葚味明顯，不僅具有桑葚的藥理功效，同時也具有醋和紅曲霉獨特的保健功能，可以促進消化，降低血脂和血壓，改善血液循環，減少腦梗死等疾病的發生，是一種價值較高的營養保健型飲品，具有較高的推廣價值。

3.2.2 功能性紅曲醋的開發

功能性紅曲醋，通常是以增加一種或幾種功能性物質作為原料進行紅曲醋的釀造或配制而成，其所得的醋產品除了具有傳統調味品的作用外，還具有明顯的保健功能。

黃祖新等[39]以富硒大米作為主要原料釀造富硒紅曲醋，富硒米經蒸熟、攤晾、冷卻后加入富硒紅曲和富硒釀酒酵母菌液進行糖化發酵，得到糖化發酵醪；隨后加入硒米曲汁、富硒釀酒酵母菌液、乳桿菌液進行糖化酒精發酵和乳酸發酵，釀成富硒高乳酸紅曲黃酒；然后接入醋桿菌分別進行兩次固態醋酸發酵和液態醋酸發酵，得到醋酸發酵液；醋酸發酵液經過陳釀1年后進行過濾排渣及勾兌調和后得富硒紅曲醋；成品醋經檢測總酸達到5.0～5.5 g/L，硒含量達到0.05～0.50 mg/kg。富硒紅曲醋不僅具備紅曲醋的保健作用，還增加了硒的保健功能，有助于提高機體的免疫力。王敏等[40]以小米作為主要原料，經過粉碎過篩、浸泡、液化等工序，再加入烏衣紅曲醪液進行酒精發酵，然后加入醋酸菌進行醋酸發酵，得到總酸7～9 g/dL的醋酸發酵液，最后將山楂、枸杞、決明子、木姜葉柯等原料混合粉碎裝入布袋并放入醋酸發酵液中陳釀熟化1～3年，時間成熟后將醋液加入1%新鮮果汁和0.5%蜂蜜進行調制，得到小米紅曲保健醋，其產品口感良好、風味獨特、營養豐富，隨機抽樣成品醋進行功能性成分的分析測定，結果顯示：總酸(以乙酸計)為(3.529±0.003) g/dL，多酚為(0.596±0.008) g/dL，黃酮為(0.384±0.006) g/dL，洛伐他汀為(0.025±0.001) g/dL。對成品醋進行抗疲勞功效性評價試驗：選取健康昆明小鼠，雄性，體重18～22 g，飼養溫度(24±2) ℃，相對濕度40%～60%，晝夜間隔12 h；設置試驗組與空白對照組各10只，然后分別進行了負重游泳試驗、疲勞轉棒試驗、耐力跑實驗，結果顯示：與空白對照組相比，試驗組小鼠負重游泳時間明顯延長(p<0.01)，體力耗竭時間明顯延長(p<0.01)，小鼠被電擊的次數顯著減少(p<0.01)，確定該小米紅曲保健醋具有良好的抗疲勞功效。強家騏等[41]以苦蕎、紅曲、枸杞為原料釀造一種苦蕎紅曲枸杞養生醋。首先利用傳統老醋釀造工藝，以苦蕎為主要原料，并采用以茵陳、蒲黃、菟絲子等中藥材為原料的特制吊掛藥曲技術，所制得的含有多種天然微生物的藥曲與優良紅曲作為老醋發酵劑進行協同發酵，制成含有多種營養成分及功能成分的苦蕎紅曲醋，然后再與以枸杞汁為原料進行全液態發酵制得枸杞醋60%～70%:30%～40%的比例進行復配制得成品養生醋。其養生醋營養豐富，色澤紅褐，口味酸而鮮甜，具有豉香為主的特殊醋香，檢測出總酸4.0～4.5 g/dL、總黃酮90 μg/L，并含有150%～200%的枸杞多糖，長期飲用有降血壓、降血脂等保健功能，有益身體健康。

4 展望

目前，我國紅曲醋產業的發展還存在一些問題：紅曲醋生產企業主要集中在福建一帶，普遍規模較小，且推廣力度不夠；傳統紅曲醋的釀造工藝普遍采用自然發酵方式，技術相對落后且缺乏科學管理，產品質量難以保證；醋制品在大多數家庭還是作為傳統的調味品來使用，用量需求受限；紅曲醋的品種類型較少，沒有形成系列產品。針對上述問題，企業內部應有意識地做出改變和調整，一方面，生產企業應積極對現有釀造技術進行合理優化，對生產設備進行針對性的技術改造，應不斷增加研發投入提升自我研發實力，不斷提高產品質量及開發更多適應市場需求的新產品；另一方面，生產企業之間應加強橫向聯系形成規模化效應，共同探討并提升產品的行業標準，促進整個紅曲醋產業的健康發展。同時，隨著人們對健康品質生活的來越重視，利用一些常見的食用保健產品來預防疾病的意識逐漸提高，以及對紅曲醋營養價值及保健功能認識的不斷加強，并且科研人員也會不斷開發出新的保健紅曲醋品種來滿足不同層次、不同需求消費者的需求，由此也可以看出我國紅曲醋的市場發展前景是非常廣闊的，而紅曲醋產品的自身優勢特點也會逐漸吸引更多的資本和科研力量投入到紅曲醋行業中來，將會進一步促進紅曲醋產業的發展。