紅曲菌產(chǎn)品（陳福生供圖）
事實(shí)上，還有很多微生物等待著科學(xué)家去探索,，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐,。紅曲菌便是其中一種。
“雖然紅曲菌是我國(guó)特色的微生物資源,，但缺乏系統(tǒng)研究,。”華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品生物技術(shù)與安全實(shí)驗(yàn)室教授陳福生對(duì)此不無(wú)惋惜,。但他也指出,，分子生物學(xué)正在為紅曲菌研究帶來新的契機(jī)。
應(yīng)用歷久彌新
紅曲菌的發(fā)酵產(chǎn)物——紅曲,，在我國(guó)的應(yīng)用已逾千年,，最早是把它用作食品著色劑和中藥配伍。
作為活血化瘀,、健脾消食的傳統(tǒng)中藥,，在《本草綱目》中，紅曲得到了李時(shí)珍這樣的評(píng)價(jià)：“此乃人窺造化之巧者也”,，“奇藥也”,。
在我國(guó)傳統(tǒng)釀酒工業(yè)中，增香紅曲作為一種特殊的紅曲品種,，還能使酒的香味更加醇厚,。
早在1979年，來自日本的遠(yuǎn)藤章曾經(jīng)從紅色紅曲菌發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到一種可抑制體內(nèi)膽固醇合成的活性物質(zhì),，命名為Monacolin K（莫哪呵啉 K）,。據(jù)陳福生介紹,，北京北大維信生物科技有限公司推出的“血脂康”，其主要成分就是含有Monacolin K的紅曲,，目前已占據(jù)我國(guó)降血脂藥物市場(chǎng)約半壁江山,。
近年來，紅曲菌生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品在我國(guó)發(fā)展非常迅速,。以紅曲色素為例,，在《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB2760-2007）的40多種天然食用色素中，僅有的2種來自微生物的著色劑——紅曲米和紅曲紅,，均為紅曲菌的發(fā)酵產(chǎn)物,。紅曲色素的銷量還在逐年增加，2010年成為我國(guó)增長(zhǎng)速度最快的食品著色劑品種,，年產(chǎn)量達(dá)1萬(wàn)噸,，年產(chǎn)值10多億元人民幣。
諸多問題待解
與紅曲菌歷久彌新的應(yīng)用相比,，研究中需要解決的問題依然很多。
“在紅曲菌的研究中,，分類爭(zhēng)議一直存在,。” 陳福生對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說,，“最早是日本人作的分類,，認(rèn)為有30多個(gè)種，中科院微生物研究所的李鐘慶等中國(guó)科學(xué)家也作了一些分類研究,，認(rèn)為至少有10多個(gè)種,。”
然而,，1983年Hawksworth,，D.L.和Pitt, J.I.在《澳大利亞植物學(xué)雜志》（Australian Journal of Botany）發(fā)表了紅曲菌新的分類，認(rèn)為紅曲菌只有3個(gè)種,。從那時(shí)起,，國(guó)際上就采用這個(gè)分類體系。但是,，中國(guó)學(xué)者往往同時(shí)采用兩種分類方法,，從而給研究造成一定麻煩，因?yàn)橛行┚N在中國(guó)存在而在國(guó)外則可能不認(rèn)可,。
除此之外,，安全性也成為紅曲菌及其相關(guān)產(chǎn)品的一大問題。
1995年,，法國(guó)Blanc等證實(shí)從紅曲中分離到的Monascidin A,，就是有毒物質(zhì)桔霉素,，從而引起了世界各國(guó)對(duì)紅曲安全性的高度重視。
陳福生說：“目前,，在我國(guó)作為食品添加劑的紅曲米（粉）和紅曲紅都沒有規(guī)定桔霉素的允許含量,。主要是因?yàn)閷?duì)桔霉素的限量標(biāo)準(zhǔn)存在爭(zhēng)議?！?
紅曲色素的穩(wěn)定性問題亦值得關(guān)注,。“紅曲色素在應(yīng)用中有個(gè)很大的問題就是穩(wěn)定性,，特別是放到太陽(yáng)光底下一照就很容易褪色,。”陳福生表示,，目前這個(gè)問題還沒有得到很好的解決,。
此外，功能紅曲還存在有效成分的問題,。陳福生介紹說,，降血脂功能紅曲中的Monacolin K存在酸式與內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)兩種形式，其中內(nèi)酯式的Monacolin K須在體內(nèi)水解成相應(yīng)的酸式才能發(fā)揮藥效,，由于這一過程需要消耗體內(nèi)的羥基酯酶,，所以長(zhǎng)期使用會(huì)增加肝腎負(fù)擔(dān)。因此,，如何提供功能性紅曲中Monacolin K酸式結(jié)構(gòu)的含量是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)問題,。
“目前研究認(rèn)為，紅曲菌還能產(chǎn)生很多其他功能性成分,，比如可以產(chǎn)生具有降血壓作用的γ-氨基丁酸,。另外，關(guān)于紅曲預(yù)防老年人骨質(zhì)疏松的功能也正在研究之中,?！标惛Ｉf。
分子生物學(xué)介入
針對(duì)上述問題,，學(xué)界普遍認(rèn)為紅曲菌分子生物學(xué)研究有望推動(dòng)其解決,。
對(duì)于紅曲菌分類的困惑，陳福生表示,，依據(jù)一些分子標(biāo)簽進(jìn)行的微生物分類相對(duì)比較客觀,。采用基于DNA特征的紅曲菌分類結(jié)果，可以作為紅曲菌形態(tài)分類的補(bǔ)充,，從而更加客觀,、真實(shí)地反映紅曲菌的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。
紅曲菌是具有“東方特色”的一類微生物,，西方國(guó)家對(duì)其研究很少,，而對(duì)其分子生物學(xué)的研究更是幾乎為零,。
對(duì)此，從上世紀(jì)末開始,，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品生物技術(shù)與安全實(shí)驗(yàn)室等國(guó)內(nèi)相關(guān)研究單位,，從準(zhǔn)備和積累紅曲菌的遺傳與分子研究材料起步進(jìn)行了相關(guān)研究的探索，并取得了很好的進(jìn)展,。
陳福生介紹說：“我們實(shí)驗(yàn)室建立的紅色紅曲菌（M.ruber）M-7的T-DNA插入突變體庫(kù)為紅曲菌相關(guān)代謝物基因簇的克隆與功能分析,，以及代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控等紅曲菌分子生物學(xué)的研究提供了材料，并大大促進(jìn)了相關(guān)分子機(jī)制研究,?！?
據(jù)悉，到目前為止,，紅曲菌中桔霉素和Monacolin K等代謝產(chǎn)物相關(guān)基因簇已經(jīng)克隆,。
此外，陳福生表示,，他們已經(jīng)成功克隆并采用基因敲除證明了與紅曲色素生物合成相關(guān)的聚酮合酶（PKS）基因,，其全長(zhǎng)為8.1kb。并且,，通過分析與聚酮合酶基因相鄰的紅曲菌基因組序列,，得到了一個(gè)全長(zhǎng)為53kb與色素相關(guān)的基因簇。
2010年,，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品生物技術(shù)與安全實(shí)驗(yàn)室完成了紅色紅曲菌M-7的測(cè)序。
“通過對(duì)紅色紅曲菌M-7全基因組序列的分析,，發(fā)現(xiàn)該菌除了含有桔霉素,、色素和Monacolin K等代謝產(chǎn)物的PKS基因外，還有6個(gè)其他的PKS基因,，10多個(gè)NRPS基因,。這些基因及其相關(guān)基因簇的發(fā)現(xiàn)，表明紅曲菌還可能分泌其他很多有益或者有害的物質(zhì),，所以非常值得深入研究和挖掘,。”陳福生說,。 （本報(bào)實(shí)習(xí)生 羅甜甜）
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2012-12-04 第5版 生物周刊)
