基于红曲霉多样性分析能降低胆固醇成分的类群

刘庆萍

(成都中医药大学，成都 610075)

1 红曲霉研究历史现状与发展趋势

红曲霉(MonascuspurpureusWent)，又被称为红曲、丹曲、赤曲。广泛生存于自然界中，主要为腐生真菌，生长在树木、土壤以及一些堆积物中，是我国最先运用于食品加工的真菌之一，主要被用于酒曲、制醋、着色、防腐等。国外的红曲霉主要用于肉类加工及其食品着色上。一直到后续发现红曲霉具有降低胆固醇的功效，其生理特性才开始被研究与关注。

红曲霉属的物种被使用在我国已经有超过1000多年的历史[1]，1884年法国学者Van Tidhgen从马铃薯培养基上分离得到两种红曲霉菌株[2]，印尼学者Went 于1895年对紫红曲菌种进行鉴定。红曲霉是腐生真菌，属于真菌门(Eumycota)、子囊菌亚门(Ascomycotina)、不整囊菌纲(Plectomycetes)、散囊菌目(Eurotiales)、曲霉科(Eurotiaceae)、红曲属(Monasucs)[3]。在物种 Fungorum中符合国际真菌物种命名法的红曲霉属物种只有21种(http://www.speciesfungorum.org/Names/Names.asp)。

红曲霉的研究分为3个阶段[4]，第一阶段：1970年之前主要是研究红曲霉的分类和鉴定。第二阶段：1979年日本学者从红曲霉(Monascusruber)中发现Monacolin K，引起了全世界研究者的关注，大量的研究者开始对红曲霉中的活性化合物质进行分析。第三阶段：Plnac等在1995年从红曲霉的发酵产物中分离出桔霉素(citrinin)，大家开始关注红曲霉的安全性，并开始进行研究[5]。

2 红曲霉产生洛伐他汀的研究现状

1992年娄志贤等[6]从红曲霉属(Monascussp.)中第一次成功分离出Monacolin K。1999年宓鹤鸣等[7]从紫红色曲霉Monascuspurpureus接种发酵的红曲米中分离提取出Lovastatin。吴芳彤[8]研究高产洛伐他汀红曲霉的分离及鉴定及其红曲霉发酵条件的优化，她在文章中使用的是从原始材料中分离的红曲霉，从而进行洛伐他汀实验，并未鉴定能够产生洛伐他汀的红曲霉物种名称。实验中她使用HPLC分析法鉴定是否能产生洛伐他汀。如果我们鉴定清除能够产生洛伐他汀物种，当我们分离到一个菌株，只需要确定是否能够产生洛伐他汀，那么我们可以节省大量的人力和财力的消耗。

本研究结合已知文献，已知红曲霉的物种系列，对红曲霉属内能够产生洛伐他汀的物种进行推断，并为以后获得高产洛伐他汀红曲霉菌株打下坚实的基础。

3 材料与方法

3.1 序列的收集

首先去真菌索引中寻找红曲霉属，目前为止，已经被国际认可的物种为21个物种，通过MycoBank寻找到每一物种发表时的原始描述，并去GenBank数据库中下载序列。本文中使用的数据见表1。

表1 红曲霉物种信息Table 1 Monascus species information

3.2 序列的比对和系统发育分析

我们一共使用24条ITS系列13个物种，包括Leiotheciumellipsoideum作为外群[9-12]使用。下载后的系列使用MAFFT[13]第七版进行初步的比对，使用BioEdit v7.0.4[14]打开系列，对系列进行微调。最大似然法(Maximum Likelihood)在Cipres[15]平台上选择RAxML-HPC2 v8.2.12[16]，使用GTR模型对系列进行分析。最后得出的系统发育支持率的系统发育图，将支持率大于70的在系统发育图中标识出来。

4 结果与分析

通过使用红曲霉的核糖体DNA(ITS)分析13个物种的代表序列24条。序列比对之后一共还有763个碱基(包含空格)，我们从系统发育树中可以看出Monascusruber，Monascuspurpureus，Monascuspilosus，Monascussanguineus，Monascusargentinensis5个物种在系统发育中属于一个支系，这一个支系已经有2个种被证明能够产生洛伐他汀，红曲霉属的其他支系的物种并未有人证实能够产生洛伐他汀，所以本文基于此得出能够产生洛伐他汀的红曲霉物种一共为5个物种。系统发育树见图1。

图1 红曲霉属系统发育树Fig.1 Phylogenetic tree of Monascus

以前分离红曲霉菌株获得洛伐他汀具有一定的盲目性，虽然红曲霉属目前只有21个种。本文通过系统发育分析之后，从之前已知的能够产生的菌株Monascusruber，Monascuspurpureus推断出能够产生洛伐他汀的红曲霉应该是Monascusruber，Monascuspurpureus，Monascuspilosus，Monascussanguineus，Monascusargentinensis5个种，以后我们选取并想获得高产洛伐他汀的菌株可以从这5个红曲霉中选取。

5 展望

中老年人体中，少数胆固醇是靠食物摄入补充，体内的胆固醇70%来自于体内合成。人体内除去主要的脑组织外，其他的各类组织和器官均可合成胆固醇，肝脏是人体胆固醇合成的主要器官，约占50%。因此降低血浆胆固醇水平，防治冠心病和动脉硬化的关键在于抑制肝脏内源性胆固醇的生物合成。

洛伐他汀作为降低人体胆固醇的主要药物，合成洛伐他汀主要为红曲霉属真菌的发酵产物，那么获得能够生产洛伐他汀与高产洛伐他汀的菌株是我们将来发展的必要条件。本研究基于前人的数据进行分析整理，得出红曲霉属能够产生洛伐他汀的种类一共为5个种，分别是Monascusruber，Monascuspurpureus，Monascuspilosus，Monascussanguineus，Monascusargentinensis。

红曲霉发酵产物中除了拥有洛伐他汀以外，还存在肾毒性物质桔霉素，大家开始对红曲霉的安全性进行了怀疑，我国的红曲霉产品面临严峻的挑战。现在我国的红曲产品主要是红曲米、红曲粉和红曲红混合的色素，化学成分不明确，桔霉素含量没有检测，国家标准中没有明确规定桔霉素含量，对于我国红曲产品打入欧洲市场不利。红曲霉产品品种单一，功效性能单一，应用领域有待进一步拓展，我国现在拥有的以红曲作为原料的产品主要是仿制欧洲的产品，我们对红曲的功能与机理研究尚不清楚，在分子上的运用更加缺乏，本文应用分子生物学方法鉴定能够产生洛伐他汀的类群。至于桔霉素的含量对人体的伤害将在后期的研究中跟进。