红曲霉(Monascus)是自然界中广泛存在的一类丝状腐生真菌,能产生红曲色素、莫纳可林K(MonacolinK)、γ- (γ-aminobutyricacid,GABA)、酯化酶和糖化酶等,在酿酒、食醋、酱油、天然食用色素及医药等制造方面都有重要应用价值。
近年来,我国酿酒企业通过自主创新来提高酒的品质及功能性,既丰富了酒类产品文化内涵,又满足了随着生活水平的提高,消费者对传统酒类营养保健功能的旺盛需求。
红曲霉是我国重要的传统酿酒微生物,其代谢产生的生理活性物质中红曲色素是一类聚酮类色素,也是优质天然食用色素,主要包括*色色素、橙色色素和红色色素。它还具有多种生物活性,如抗突变、抗癌、抗肥胖、抗菌防腐及抗氧化等;MonacolinK是红曲霉产生的次级代谢产物,有降血脂、降胆固醇等作用,可有效降低心肌梗塞和冠心病等发病率和死亡率,其质量浓度仅在0.~0.μg/mL即可阻碍胆固醇合成[13-16];GABA是一类重要的非蛋白质 酸,具有增强记忆、改善脑功能、抗高血压、提高肝肾机能等生理活性。如何将传统与创新结合, 发挥红曲霉在酿酒工业中的作用已成为当前行业研究热点。
本文重点阐述了红曲霉在白酒、*酒、保健酒中的功能与应用,探讨了研究中存在的问题,为红曲霉在酿酒行业中的深入开发利用及红曲霉资源的深度挖掘提供参考。
1红曲霉在白酒中的应用
红曲霉可代谢产生对白酒酿造至关重要的糖化酶、酯化酶等酶活力,若在酿酒中加入适当比例红曲霉,不仅能提高对物料的利用率和糖化时间,还能根据特定的发酵条件,控制发酵过程中所需酯类的合成,进而获得具有独特口感、香味的酒。
糖化酶是一种具有外切酶活性的胞外酶,能将淀粉转化为葡萄糖,在白酒酿造中起着重要作用,它为白酒中微生物的生长及其代谢产物的产生提供物质基础。魏明英等人对红曲霉液态发酵培养基优化后的糖化力达.13U/g,比优化前提高了2.4倍;郑志勇等人从25株红曲霉菌株中筛选确定出了1株具有高酯化力和高糖化力的菌株,糖化酶活力接近U/g,利于提高白酒产率;孙继民等经过筛选、诱变得到1株紫红曲菌,该菌株糖化酶活力提高了20.8%,酶活力达U/g左右,使粮醅发酵升温快,发酵周期缩短,提高原料出酒率;也有研究报道,在清香型麸曲白酒酿造中,添加红曲霉制成的糖化发酵剂比不添加此发酵剂所得白酒的出酒量大、香气持久,且酒中总酸和总酯的含量也有所增加。
酯化酶能够促进基酒中各种生香酯类物质的合成,直接影响到酒的风味口感及营养价值。浓香型白酒发酵过程中添加红曲霉,其代谢产生的酯化酶能较强促进 的合成,进而改善酒的风味、质量;清香型白酒发酵过程中添加红曲霉,对提高 含量、增香提质效果明显。王晓丹等将酯化酶粗酶制剂应用于浓香型大曲酒的酿造,使用曲量降低了5%,出酒率及优品率均提高约5%, 与 的比例提高约1%;张聪芝等人发现在红曲霉固态发酵产酯化酶过程中,添加 与乙醇可明显提高红曲霉酯化力,这与红曲霉嗜 、乙醇促菌体生长有关。目前白酒酿造中多用红曲霉制成的强化大曲或粗酶制剂来提高酯类的合成,但仍存在活性较低、不稳定、效果不明显等问题,可借助工程技术提纯酯化酶,制成稳定性高的酶制剂;还可通过基因工程、诱变育种等技术整合或筛选、诱变出高产酯化酶和糖化酶的红曲霉菌种,以提高白酒产率、品质及改善白酒风味。此外,通过添加外源物质,如葡萄糖、 、乙醇及新鲜酵母培养物等,也能提高红曲霉产酶能力。
红曲霉是白酒酿造中的重要微生物,但其在白酒中的开发利用程度还远远不够。多数企业对红曲白酒的开发意识不强,产品创新理念薄弱[27],但也有少数企业如贵州茅台则创造性地将传统酿造工艺与红曲完美结合,酿造出了高端酱香红曲白酒,不仅传承弘扬了国酒文化,还力将“红色传奇”推向国内外市场。但目前针对白酒中红曲霉的遗传背景及其重要基因的本质、功能、变化等相关报道很少,如何成熟运用分子生物学方法深入解析红曲霉的物质代谢及分子结构与功能,对其进行基因敲除、定向改造,以获得安全、高产的功能红曲菌株并成功应用于白酒酿造,还需探索。
2红曲霉在*酒中的应用
*酒源于我国,与葡萄酒、啤酒并为世界三大古酒。*酒是在谷物和水中添加酒曲后经糖化发酵酿制成的风味独特、特色鲜明的发酵产物,它含有丰富的 酸、活性肽和蛋白质等活性物质,而红曲霉作为一种高效糖化发酵剂,其发酵过程中能产生红曲色素、GABA和MonacolinK等多种功能物质,故被广泛用于*酒酿造。
有研究表明,将红曲色素勾兑在酒中,可以赋予酒类独特的色泽,还可延长酒的保质期;福建的老红酒、义乌丹溪红曲酒、金华寿生酒和台湾的红露酒,均在发酵过程中加入了红曲,酒体颜色鲜艳、香味浓郁、保健功能较强,且保质期长;陈雪梅等人利用红曲霉发酵产物的增香着色功能,于熟制糯米中接种20%红曲霉,在35℃发酵h,酿造出了酒体协调、色泽红亮、口感香醇的甜米酒;何东萍等人以液态红曲替代固态红曲酿造红曲*酒,发现前者所酿酒样色值中的a值明显高于后者,酒体颜色更红,且理化及感官指标基本符合清爽型干*酒的国标要求,进一步表明液态红曲替代固态红曲酿制红曲*酒是可行的。倪赞给小白鼠灌喂*酒,发现小鼠记忆能力明显提高,这与GABA密切相关;另有报道,古越龙山绍兴*酒中GABA含量高达mg/L,适当饮用能降低心肌梗死发病率;*敏欣等检测发现,经红曲发酵的*酒,其GABA含量高达.4mg/L,是未添加红曲所酿*酒的2.16倍,可见红曲霉能够提高*酒的营养价值。MonacolinK能竞争性抑制HMG-CoA还原酶活性,阻碍胆固醇合成,起到预防多种心脑血管疾病的功效,因而由红曲霉酿制的*酒是降血脂的健康饮品,国内外目前在提高MonacolinK的产量方面取得了一些进展,但针对其在*酒等酒类中的研究应用相对较少。
红曲*酒属性温热,热敏性体质的人群夏季饮用易“上火”,梁璋成等人[40]对此在*酒初酿酒中添加了凉性绿茶提取物,不仅延缓了红曲*酒中红色素的降解,还改善了*酒口感,降低了*酒热度,这一研究为*酒新产品的开发提供了依据。红曲霉在*酒发酵过程中发挥着重要作用,而发酵期间伴有多种微生物共同发酵,这些微生物之间是否存在协同或拮抗作用;*酒中红曲霉代谢产生的功能成分的形成和变化规律以及这些功能成分之间的关系和规律;*酒加工工艺等方面都需要做更深入的研究,继而为*酒的品质提高及功能开发提供理论参考。
3红曲霉在保健酒中的开发应用
保健酒在酿制过程中添加了中药材或其他营养成分,它是药酒的分支,却不以治疗为目的,它含有的不同功效成分,使其具有抗疲劳、抗衰老、健脾胃和提神醒脑等保健功能,红曲霉因具有较强的糖化力和药食同源性,不仅为酒液增色增香,其代谢活性成分也有调节机能,滋补养生等功效,被广泛用于生产红曲保健酒。
姜忠丽等则利用红曲霉发酵糙米酵素和大米,成功研制出具有抗疲劳功能的糙米酵素红曲酒,通过测试得到氧自由基清除率达12.69%;蒲立柠等利用紫色红曲霉经过固态发酵青稞麸皮和薏仁,酿制出MonacolinK含量为.mg/kg的新型红曲保健酒,为高原青稞的副产物综合利用提供了新思路;另有研究者利用自制红曲发酵糯米、枸杞,研制出口感醇厚,MonacolinK含量达mg/L,乙醇体积分数为12.6%的红曲枸杞保健酒;李谣等研制的苦荞红曲保健酒,酒体均匀、酒味醇和,总酚含量.01μg/mL,总*酮含量.18μg/mL,还含有17种 酸,总量达.48mg/L;*丹丹等人分析对比了苦荞红曲保健酒与普通*酒抗氧化活性,表明前者对DPPH自由基、ABTS自由基的清除能力及对Fe3+还原能力均强于后者。上述关于红曲霉在保健酒中的应用研究,大多是从已知的生理活性产物入手,忽略了未知功能物质的挖掘,若采用传统的分离纯化手段研究纯菌,同时利用蛋白组学和代谢组学等方法研究纯种红曲霉的代谢特性,可能会发现红曲霉更多独特的功能性代谢成分;其次,酿造保健酒所用原料的产地、品种不同,造成酒的质量参差不齐,为提高保健酒的质量及品质稳定性,必须对原料的来源和质量进行严格地控制;此外,保健酒的酿造工艺也需要得到持续改进与提升,出酒率和有效成分含量提高的同时,生产成本也能降低,以此深入推进我国保健酒产业优质高效发展。
4展望
红曲霉在酿酒行业中的应用研究,今后可重点集中在如下方面:
(1)为强化酒中生物活性物质和功能因子,红曲霉可复合多菌种或多种食药同源的原料共同发酵,深层次探究发酵过程中各个阶段所产生的功能物质以及它们的作用机理、合成途径、变化过程及相互关系,以便更好地控制和利用它们;
(2)桔霉素是红曲霉代谢过程中产生的一种极具肾*性的真菌*素,能诱发突变、致畸、致癌,关系着红曲产品安全,但其在酿酒行业中的相关报道较为鲜见,应加强此方面的研究与监测,通过同位素跟踪了解红曲霉代谢过程,而后加入相应抑制剂或优化发酵工艺等手段降低或阻断桔霉素生成;
(3)采用基因诱变、基因重组等生物技术选育出安全、高产活性物质及有效成分的菌株,以提高红曲霉应用于酿酒中的科技含量和安全性,使之与生态酿酒相契合。
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