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古老红曲呼唤创新研究

发布者: 浏览次数: 发布日期:2016-09-01

  来源:http://www.cnfood.cn/n/2016/0831/93249.html     中国食品报 2016-08-31 13:52:09

  由华中农业大学、布拉格化工大学等共同主办的“环境·微生物·健康——2016·红曲菌与相关产品国际学术研讨会”日前在武汉举行。来自美国、捷克、比利时、中国台湾和中国内地的二十多所高校与科研院所及企业界的一百多位代表参加,围绕红曲菌基础研究与产业化等多个议题展开了深入的交流和研讨。大会主席、华中农业大学食品科学技术学院陈福生教授在接受采访时表示:“红曲菌基础研究与产业化关系密切,二者缺一不可,基础研究的最终目的是为产业服务,高校、研究所和企业都大有作为。”

  分子生物学使古老红曲焕发活力

  红曲是中国等东方国家的传统发酵产品,在中国有近两千年的食用历史,目前全球几乎100%红曲产品都直接或间接来自我国。浙江工业大学周立平教授以“红曲之力:传承与创新”为题系统介绍了中国红曲的历史、文化等情况。早在宋末元初陈元靓编纂的百科全书型的古代民间日用类书《事林广记》中,就详细记载了红曲的制作方法:白粳米一石五斗,水淘洗,浸一宿;次日蒸作八分熟饭,分作十五处,每一处入上项麴二斤,用手如法搓揉,要十分匀……表明宋代用红曲酿酒在江南一带已十分盛行。明代以来,福建古田红曲也颇负盛名。

  红曲是丝状真菌红曲菌的发酵产品。为了解红曲菌的遗传学背景,确保红曲产品的安全性,开发红曲新产品,近20年来红曲菌分子生物学研究蓬勃发展,成果斐然,许多新的分子生物学研究方法、手段应用到红曲菌研究之中。美国科学院院士、来自Oregon大学的Eric Ursell Selker博士指出,粗糙脉孢菌是研究异染色质控制和功能的良好载体,组成型异染色质对维持基因组稳定性非常重要,兼性异染色质可抑制特定的基因的表达,这一发现对研究和挖掘红曲菌基因组的功能具有非常重要的参考价值。

  天津科技大学的博士研究生陈迪介绍了蓝光对红曲菌生长、色素组成与产量以及色素产生基因表达的影响,指出色素产量的提高是通过调节红曲色素的合成基因的表达来实现的。

    目前关于红曲色素合成途径的假说无法解析红曲色素的多样性,华中农业大学陈万平博士所在团队通过构建突变库定位了红曲色素基因簇,采用基因组学、分子生物学及代谢组学等手段系统分析了红曲色素基因簇的功能,并发现红色色素在微生物体内合成的总体路径是从黄色素到橙色素到红色素,黄色素的多样性原因在于其合成过程中受微生物体内复杂酶系的影响而形成很多支链产物,而红色素的合成种类取决于其所处的外在环境。这一研究不仅有助于对红曲色素多样性的认识,而且也为未来红曲色素的定向合成打下了基础。

    在已公布的5株红曲菌基因组中,3株是中国学者完成的。红曲菌基因组的测序和分析,极大地加速了我国在红曲色素与桔霉素等产生与控制技术的研究和工业化应用。

  安全性高效性高活性成红曲研究热点

  红曲菌能够产生莫纳克林K、γ-氨基丁酸等很多有益的功能性成分,但某些菌株也可能产生一种真菌毒素——桔霉素,从而影响红曲产品的安全性,红曲功能成分与安全性的把控一直是国内外研究的热点。

  来自捷克的Barbora Branska博士以“红曲菌次生代谢产物/色素的分析”为题介绍了红曲菌次生代谢产物分析过程中提取、分离和鉴定的新思路和新方法。Barbora Branska博士分析了红曲中成分的多样性和复杂性以及现有分析方法存在的不足,并强调提取是红曲成分分析过程中至关重要的环节。在提取时,应注意提取剂的组成、提取的温度、时间和pH值等因素对提取效率的影响。

    中国科学院过程所王岚博士指出,目前我国固态功能红曲的生产存在效率低、产量低、劳动强度大、质量不稳定、占地面积大、容易污染和难以控制等不足,王岚博士介绍了她所在的研究所研究设计的不同大小规格的气体双动态固态发酵器的成功应用实例。

  来自中国台湾的郭家芬博士介绍了红曲在保健食品领域的开发应用。台湾大学潘子明博士团队为代表的台湾学者,以紫色红曲菌NTU 568为菌种进行发酵生产,对生产的红曲产品中的30多种次生代谢产物进行了分离和鉴定,研究了相应红曲产品在抗阿兹海默症、调理血脂、调节血压和血糖、改善帕金森氏症等方面的应用和部分临床试验结果。

    陈福生教授指出,经济、灵敏、快速的桔霉素检测方法,桔霉素与红曲色素的生物合成途径,桔霉素与红曲色素合成关系,以及红曲菌的酶学特性等方面,是急需研究的基础科学问题。

  基础与应用研究共促产业合作发展

  目前,我国红曲产品主要包括色素红曲、功能红曲和酿造红曲。色素红曲主要用作食品着色剂,可用于腐乳和肉制品等着色。用于肉制品的着色,可减少亚硝酸盐的用量,增加食品安全性。功能红曲因含有降血脂成分莫纳克林K,已开发成血脂康、脂必妥等降血脂药物;而酿造红曲在黄酒、白酒和食醋等的生产中均有应用。此外,红曲在生物印染和生物太阳能等方面也表现出良好的应用潜力。我国红曲产品的年产值高达百亿元,相关产业产值达千亿元。

  在研讨会同期举办的“中国红曲产业战略论坛”上,与会专家学者和企业代表围绕红曲菌与红曲的基础与应用研究、国家“十三五”规划中的“健康中国”与“红曲梦”、合作与竞争、新产品的研发、鼓励与支持青年科学家从事红曲菌研究等开展了讨论。

  与会专家认为,液态发酵红曲色素产品在我国从无到有,从小到大,从与日本相差甚远到现在水平相当,得益于广大学者和企业家的共同努力。

  中国红曲产品历史悠久,品质优良,目前我国红曲产品的全球市场占有率在95%以上。然而,中国红曲产业仍属于新兴产业,发展前景广阔,发展势头迅猛,红曲产业的应用研究仍需要加强。以功能红曲为例,目前在中国内地具有较大规模的生产厂家已达十余家。当前,红曲产业竞争激烈,形势严峻,应倡导大家加强合作,共谋发展。

  周立平教授认为,应用研究固然重要,但基础研究不容小觑,没有基础研究,就没有产业发展。目前我国红曲产品仍过于“单一化”,某些产品供过于求,面临挑战。功能红曲固态发酵的高效与规模化生产,多菌种、高糖发酵等发酵技术的创新,高莫纳克林K、γ-氨基丁酸、麦角甾醇、不饱和脂肪酸等的工程菌的构建是未来红曲菌的发展方向。

  天津科技大学王昌禄教授指出,红曲产业的发展要顺应国家“十三五”规划中的“健康中国”战略,产学研相互密切配合,为实现“红曲梦”而共同努力。高校应多承担基础研究工作,而应用研究和新产品开发相关企业应积极跟进。

  “环境·微生物·健康——2016·红曲菌与相关产品国际学术研讨会”是继“2014年红曲与发酵生药(中药)学术会议”在武汉华中农业大学举行后,在武汉举行的又一次红曲研究学术盛会,对促进中国红曲的研究与产业发展起到了积极的推动作用。

 
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