白酒行業(yè)對(duì)紅曲霉的研究現(xiàn)狀及展望

◎程國(guó)富（四川省文君酒廠有限責(zé)任公司，四川 成都 611530）

白酒行業(yè)對(duì)紅曲霉的研究現(xiàn)狀及展望

◎程國(guó)富
（四川省文君酒廠有限責(zé)任公司，四川 成都 611530）

中國(guó)白酒行業(yè)對(duì)于紅曲霉的探索多側(cè)重于高產(chǎn)菌株、耐高溫菌株等特異菌株的篩選以及紅曲霉次級(jí)代謝產(chǎn)物的研究，從分子生物學(xué)層面發(fā)掘紅曲霉的功能基因尚處于初級(jí)階段。根據(jù)目前白酒行業(yè)對(duì)紅曲霉的開發(fā)情況以及企業(yè)發(fā)展的多元化需求，可在紅曲霉功能基因、保健紅曲酒、紅曲粗酶制劑等方面做出相應(yīng)的探索，以此提高產(chǎn)品質(zhì)量，豐富產(chǎn)品種類，降低成本，為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，滿足消費(fèi)者的高要求。

白酒；紅曲霉；高產(chǎn)；功能基因；保健

紅曲霉屬真菌界（Eumycophyta）、子囊菌門（Ascomycota）、真菌子囊綱（Euascomycetes）、散子囊菌目（Eurotiales）、紅曲菌科（Monascaceae）、紅曲菌屬（Monascus）［1］。作為我國(guó)傳統(tǒng)食品發(fā)酵用菌，已經(jīng)有上千年的歷史，能產(chǎn)生多種有益次級(jí)代謝產(chǎn)物。

中國(guó)傳統(tǒng)白酒的釀造主要是利用酒曲對(duì)純糧進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，酒曲為白酒發(fā)酵提供主要的微生物，成為釀酒的動(dòng)力［2］，而其中的紅曲霉因具有耐濕、耐酸、耐高溫和耐酒精，有較強(qiáng)的糖化能力［3］，能產(chǎn)生多種酶的特性，成為了當(dāng)之無(wú)愧的研究熱點(diǎn)。

1 白酒行業(yè)中紅曲霉的研究現(xiàn)狀

1.1 高產(chǎn)酯力紅曲霉的篩選及在調(diào)味酒中的應(yīng)用

不管是濃香型、醬香型、清香型還是鳳香型的白酒，其風(fēng)味成分均受乳酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯等酯類成分的影響［3］。而己酸乙酯的含量高低更是成為濃香型白酒質(zhì)量評(píng)定的指標(biāo)之一。紅曲霉作為白酒行業(yè)公認(rèn)的產(chǎn)酯產(chǎn)香的超能菌，自然成為各香型白酒公司的重點(diǎn)挖掘?qū)ο?，很多公司都篩選出了其特有的高產(chǎn)酯力紅曲霉并在本單位生產(chǎn)工藝下得到了高產(chǎn)酯能力紅曲霉最適生長(zhǎng)環(huán)境和生理生化特性。

詩(shī)仙太白公司通過(guò)兩輪酯化紅曲加入普通窖、雙輪窖、半年窖的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，出酒率均降幅較小。綜合優(yōu)質(zhì)率的增加值中，普通窖增加值較??；雙輪窖增加值減去投入成本后，效益明顯；半年窖增加值減去投入成本后，效益明顯。表明酯化紅曲適用于加入發(fā)酵周期在120 d以上的雙輪窖、半年窖中共酵，可以使乳酸乙酯和己酸乙酯比例平衡以及酒體協(xié)調(diào)［4］。

在外源物質(zhì)對(duì)紅曲霉固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酯方面，根據(jù)張聰芝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出：葡萄糖作為速效碳源，在紅曲霉生長(zhǎng)初期可促使其積累大量菌絲為生產(chǎn)工藝中產(chǎn)酶奠定一定基礎(chǔ)。而添加適量酵母培養(yǎng)物對(duì)酯化力的提高有顯著作用，酵母破壁液的作用尤為顯著。與此同時(shí)，加入一定量乙醇和乳酸對(duì)酯化能力的提高作用也非常明顯。

現(xiàn)在紅曲酯化酶技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為我國(guó)白酒工業(yè)的重大創(chuàng)新成果之一，由紅曲霉發(fā)酵生產(chǎn)的酯化酶應(yīng)用填補(bǔ)了白酒生產(chǎn)史上高效科學(xué)利用紅曲霉的空白［5］。

1.2生產(chǎn)過(guò)程中耐高溫型紅曲霉的篩選

由于高溫大曲特殊的倉(cāng)內(nèi)制作條件，紅曲霉長(zhǎng)期處于高溫、高濕的特殊培養(yǎng)條件下，篩選耐高溫、耐高濕的紅曲霉就顯得十分必要了。劉宇馳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示高溫型紅曲霉在生長(zhǎng)特性方面有一定的特殊性，但其適宜的酯化溫度卻具有普遍性。溫度相對(duì)升高對(duì)其酯化力的形成有一定的抑制作用。另外高溫型紅曲霉的酯化能力在乙醇濃度為4％、乙酸含量為4 mL時(shí)表現(xiàn)比較突出。

1.3對(duì)釀酒環(huán)境中紅曲霉次級(jí)代謝產(chǎn)物的研究

紅曲霉的次級(jí)代謝產(chǎn)物眾多且擁有特殊的活性。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)添加有紅曲培養(yǎng)物的飼料可使患有先天高血壓的老鼠得到一定的降低，而這個(gè)有效成分正是γ-氨基丁酸（GABA）。白酒發(fā)酵過(guò)程中，紅曲霉產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物是否有相應(yīng)的保健作用進(jìn)入酒體讓飲用者在品味中國(guó)味道的同時(shí)享受白酒帶來(lái)的保健作用也是現(xiàn)在各酒廠的研究熱點(diǎn)。

研究水井坊環(huán)境中微生物區(qū)系的研究結(jié)果表明，明初窖池既存在濃香型白酒發(fā)酵必需的厭氧功能菌——甲烷酸還原菌、己酸菌、硫酸鹽還原菌等，且含有一定量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。紅曲霉一方面憑借其強(qiáng)大的蛋白酶、脂肪酶、糖化酶和淀粉酶等酶類參與釀酒過(guò)程，鑄造著中國(guó)白酒的風(fēng)味和口感，更重要的是紅曲霉的次級(jí)代謝產(chǎn)物使中國(guó)白酒擁有了較強(qiáng)的生理活性，為飲用者改善血液循環(huán)，阻止膽固醇的合成，達(dá)到防治動(dòng)脈硬化的目的貢獻(xiàn)了一份力量。

1.4白酒行業(yè)紅曲霉功能基因的研究

目前，由于對(duì)紅曲霉遺傳背景了解得很少，對(duì)其重要功能基因的研究報(bào)道更少。對(duì)于白酒行業(yè)現(xiàn)有的成果有紅曲霉基因的定點(diǎn)敲除、部分功能序列的克隆及序列分析、紅曲霉基因組文庫(kù)的構(gòu)建和系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析幾大方面。

在邵彥春的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，以同源重組為基礎(chǔ)的基因缺失或基因替代技術(shù)是驗(yàn)證紅曲霉功能基因直接有效的辦法之一。采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的T-DNA轉(zhuǎn)化方法研究紅曲霉mrfA基因，重組率可達(dá)到18.8％，介于報(bào)道的10％～30％，證明了同源重組的方法在紅曲霉功能基因的鑒定工作中是切實(shí)可行的。

同時(shí)，王金昌課題組成功地構(gòu)建了紅曲霉基因組文庫(kù)，得到了2萬(wàn)多個(gè)克隆子，庫(kù)容量為1.7個(gè)，覆蓋了紅曲霉基因組DNA的1.7倍，可以從該文庫(kù)調(diào)出任一基因的概率高達(dá)80％，完全達(dá)到了構(gòu)建紅曲霉基因組文庫(kù)的要求，為紅曲霉功能基因的后續(xù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 白酒行業(yè)紅曲霉研究熱點(diǎn)展望

2.1 從分子生物學(xué)層面充分解析釀酒紅曲霉的基因

紅曲霉作為超能菌被廣泛地運(yùn)用與食品醫(yī)藥行業(yè)。相比于醫(yī)藥行業(yè)和色素生產(chǎn)行業(yè)，白酒行業(yè)對(duì)紅曲霉的從分子生物學(xué)層面的解析較為缺乏。一方面是因?yàn)榄h(huán)境差異導(dǎo)致不同地域不同公司紅曲霉有所差異，一方面因?yàn)椴捎梅肿由飳W(xué)技術(shù)對(duì)紅曲霉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析具有一定的難度和不確定性。

目前，在NCBI里已經(jīng)可以查詢到紅曲霉很多功能基因的序列。據(jù)筆者粗略統(tǒng)計(jì)，NCBI里已提交了：紅曲霉幾丁質(zhì)合成酶、轉(zhuǎn)甲基酶、乙醇脫氫酶、硝酸還原酶、色素合成酶、聚酮合酶、橘霉素合成酶和檸檬酸合成酶等幾十種酶的基因序列。但紅曲霉的酯酶、糖化酶、單寧酶、果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶和α-淀粉酶的分子生物學(xué)對(duì)于白酒行業(yè)仍然是未解之謎。

因此，白酒行業(yè)在基因工程技術(shù)及傳統(tǒng)誘變手段結(jié)合，選育出可釀造過(guò)程中發(fā)酵產(chǎn)生功能豐富的酶系紅曲霉菌株的基礎(chǔ)上，對(duì)于紅曲霉分子生物學(xué)層面的研究，不論是功能基因的序列，對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)三維構(gòu)型、空間結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、親疏水區(qū)，還是功能基因的敲除、高效表達(dá)以及改造都會(huì)成為白酒科研行業(yè)未來(lái)的熱點(diǎn)。只要白酒行業(yè)能從分子層面掌握釀酒紅曲霉的信息，充分高效利用紅曲霉釀造高品質(zhì)白酒就指日可待了。

2.2功能性紅曲酒的開發(fā)

根據(jù)資料記載，用紅曲釀造或配制的保健酒和藥酒有狀元紅、國(guó)公酒、杞蓉藥酒、參蓉酒、紅茅藥酒和人參茯苓酒等12種，其中還有許多民間流傳的紅曲酒、婦科保健酒等不計(jì)其數(shù)，由此可見，功能性紅曲酒的開發(fā)是十分具有前景的。

現(xiàn)代人越來(lái)越注重養(yǎng)生保健，追求回歸自然，深度挖掘紅曲的口味和保健作用完全符合當(dāng)代人對(duì)健康養(yǎng)生的要求。發(fā)揮紅曲霉及其發(fā)酵酒的醫(yī)療保健作用，利用現(xiàn)代科研成果造福飲酒者，不僅提高中國(guó)白酒的內(nèi)在品質(zhì)，擴(kuò)展了產(chǎn)品外延，更把中國(guó)白酒天人合一的酒文化發(fā)揮得淋漓盡致。

2.3紅曲霉粗酶制劑的成熟運(yùn)用

酯化酶、蛋白酶、糖化酶、淀粉酶、纖維素酶和半纖維素酶都是紅曲霉發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的胞外酶，對(duì)于這些粗產(chǎn)物的提取開發(fā)也有很大的意義。除了將發(fā)酵菌株直接添加到酒曲里，可將提取的粗酶制劑也添加進(jìn)去作為釀造過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的催化劑，使釀造出的酒體更加飽滿，更加綿甜爽凈。

但現(xiàn)在白酒行業(yè)對(duì)于紅曲霉的粗酶制劑的挖掘有許多局限，制造出的粗酶制劑成本高，純度低、活性也不穩(wěn)定?？梢韵胂蠹t曲霉粗酶制劑技術(shù)的成熟穩(wěn)定，帶來(lái)的科研價(jià)值、社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益對(duì)于中國(guó)白酒行業(yè)絕對(duì)是不容忽。

3 結(jié)語(yǔ)

紅曲霉作為中國(guó)白酒釀造中的重要菌種，其目前的開發(fā)程度對(duì)于中國(guó)白酒行業(yè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。傳統(tǒng)的物理化學(xué)篩選固然能獲得一定高產(chǎn)的菌株，但工作量極大，不確定性極高?，F(xiàn)代分子生物技術(shù)則正好能結(jié)合傳統(tǒng)篩選的優(yōu)點(diǎn)又能克服其效率低、目標(biāo)和結(jié)果不確定性高的缺點(diǎn)。對(duì)白酒釀造用的紅曲霉進(jìn)行基因?qū)用娴亩ㄏ蚋脑?，不僅能獲得高產(chǎn)功能菌株，給予釀造天然保健酒技術(shù)支持，更是傳統(tǒng)釀造工藝與現(xiàn)代科技的完美結(jié)合。古老文化與現(xiàn)代科技的碰撞必將為我國(guó)的白酒行業(yè)注入新的生機(jī)。

［1］艾金忠，馬美榮，聶建光，等.高酯化酶活性紅曲霉及生香酵母在二鍋頭白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.釀酒，2013，40（4）：33-34.

［2］王世農(nóng).傳統(tǒng)白酒酒曲微生物的研究進(jìn)展［J］.遼寧師專學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（1）：14-17.

［3］ 孟勤燕，張亞維，付萬(wàn)緒.高產(chǎn)酯力紅曲霉篩選及在西鳳濃香調(diào)味酒生產(chǎn)中的試用［J］.釀酒科技，2006 （5）：52-54.

［4］蔣育萌，吳成全.酯化紅曲在濃香型白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.釀酒科技，2011（12）：70-72.

［5］張志剛，吳生文，陳 飛.大曲酶系在白酒生產(chǎn)中的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.中國(guó)釀造，2011（1）：13-16.

Liquor Industry Status and Prospects for Monascus

Cheng Guofu
（Sichuan Province Wenjun Winery Co. Ltd， Chengdu 611530， China）

Chinese liquor industry for the exploration of Monascus focus in high yield strains， high temperature resistant strains specific strains screening and Monascus secondary metabolites of research，from the level of molecular biology to explore function of Monascus gene is still in the primary stage. According to the current liquor industry development situation of Monascus and enterprise development of the diversified needs， make corresponding exploration in Monascus gene function， health care wine Monascus， Monascus crude enzyme preparations， in order to improve the product quality， product variety， reduce the cost， bring economic benefits for the enterprise， to meet consumer requirements.

Liquor； Aspergillus niger； High yield； Functional gene； Health care

TS262.3

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.12.006