文献综述

红曲是红曲霉繁殖于大米或其它粮食作物上的制品。红曲可作为药用和食品着色剂之用。经研究发现红曲中含多种有效活性物质如酶类、脂肪酸、有机酸、红曲色素、Monacolin K、固醇类物质等^[1]。红曲色素具有耐热、耐光及对蛋白具有良好的着色性能等特点，在高温烹饪、焙烤等食品行业具有广泛的应用前景。除此之外，红曲色素还可作为食品着色及作为防腐剂替代亚硝酸盐应用于发酵食品生产。红曲霉代谢产物中Monacolin K具有降胆固醇的功能，促进了红曲霉的研究与应用。gamma;-氨基丁酸具有降血压和预防老年痴呆的生理作用。功能红曲已经成为红曲开发研究的热点。

1 红曲固态发酵菌种

发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。发酵有时也写作酦酵，其定义由使用场合的不同而不同。通常所说的发酵，多是指生物体对于有机物的某种分解过程。发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。其也是生物工程的基本过程，即发酵工程。对于其机理以及过程控制的研究还在继续。

固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水下溶性固态基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程。从生物反应过程中的本质考虑，固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程。相对于液态发酵来说，固态发酵有以下优点：①水分活度低，基质水不溶性高，微生物易生长，酶活力高，酶系丰富；②发酵过程粗放，不需严格无菌条件；③设备构造简单、投资少、能耗低、易操作；④后处理简便、污染少，基本无废水排放。

1.1 高产红曲色素菌株

红曲色素一直是国内外学者研究的焦点。目前主要采用红外光谱法、液相色谱法、质谱、核磁共振等分析研究红曲色素中的各种组成成分。已确定结构式的有6种：红色色素（红斑红曲胺、红曲红安素）、橙色色素（红斑红曲素、红曲红素）、黄色色素（红曲素、红曲黄素）。郭东川等^[2]发现了红曲菌色素，傅亮^[3]通过实验证明红曲色素是红曲霉的一种能量贮存物质，又是一种氮源捕获器。

红曲色素是一种安全性极高的天然色素，可通过多种方法提高其水溶性，并且稳定性好，已证明不含黄曲霉毒素，而且经急性毒性实验、亚急性毒性实验、慢性毒性试验以及致突变性实验都无毒性，也无致突变作用，故广泛应用于食品、化妆品、医药、化工等工业。

针对高产红曲色素的研究较少，魏培莲等^[4]采用液态摇瓶发酵筛选出色价最高（154.5U/ml）的菌株；方春玉等^[5]以紫红红曲霉为出发菌株，通过物理诱变和化学诱变的方法来选育出红曲色素高产菌株；产竹华等^[6]通过⁶⁰Co对红曲菌孢子进行诱变，筛选出固态发酵高产色素且低产桔霉素菌株；赵兴秀等^[7]以红曲霉为出发菌株，用酶法制备原生质体，然后通过紫外线和超声波复合诱变来选育高产红曲色素的菌株。

近年来高产红曲色素红曲菌株的筛选主要采用的方法有分离纯化筛选。郑虹^[8]对红曲米粉末进行筛选后色素最高产量可达到147.4U/mL。蒋冬花等^[9]和嵇豪^[10]通过马铃薯葡萄糖琼脂培养筛选295种菌株，仅有约5%的菌株色价为3000U/g以上，其中筛选出一株红曲霉菌株色价最高，达到4010U/g。钟春梅^[11]通过液态发酵法初筛，固态发酵复筛后菌株最高色价为8320U/g，出曲率为60%。另外还有利用诱变育种来对红曲高产色素菌株进行筛选，诱变方式有原生质体制备与再生、紫外诱变、氯化锂诱变、紫外线和氯化锂联合诱变.李永波等^[12]将民间收集的红曲米经过初步筛选和紫外线诱变，筛选出高产红曲色素菌株，其色价为910U/g，比原菌株色价高105U/g；同样采用紫外线诱变的还有周建波等^[13]，平板筛选色价最高的菌株为785U/g，紫外线诱变之后最高为950U/g；王琛等采用紫外线诱变处理，使得菌株最高色价可达到28.77U/ml；黄艳等^[14]采用原生质体紫外诱变，摇瓶发酵之后，液体发酵液最高色价可达到335.5U/ml。吕旭聪等^[15]以籼米为基质接种红曲菌菌悬液固体发酵，将13种福建红曲分离纯化后进行紫外线和氯化锂联合诱变，得到最高色价8320U/g，同样，石文娟等^[16]通过紫外-氯化锂联合诱变对红曲菌株进行育种，色素产量可达到206.5U/mL。

对于高产红曲色素红曲菌株来说，有通过简单的分离纯化筛选得出色素产量较高的菌株的方法，同时也有很多通过诱变育种如紫外线诱变、氯化锂诱变的方式来处理。通常来说这些方式会使红曲霉菌株的色价升高100U/g左右，采用例如紫外线-氯化锂联合诱变等多种处理相结合的方式则会使色价明显升高一个数量级。绝大多数情况下经过诱变育种的红曲菌株在连续传代四代及以上时仍能保持遗传稳定性。但同样的，此类菌株相对仪器方法复杂、操作并不简单、成本过高。