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        紅曲高產(chǎn)洛伐他汀低產(chǎn)桔青霉素的研究

        2018-03-06 08:38:49張江寧王娟娟張俊杰楊春
        中國調(diào)味品 2018年2期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準

        張江寧,王娟娟,張俊杰,楊春

        (1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,太原 030031;2.山西大學(xué),太原 030031)

        紅曲是紅曲霉發(fā)酵制成的產(chǎn)品的總稱,國內(nèi)外大量研究表明由于紅曲含有洛伐他汀成分,因此具有明顯的降膽固醇和降血脂的功效,與傳統(tǒng)中成藥、魚油類、亞麻酸類相比,在治療效果上更勝一籌[1],起效迅速,而且具有生產(chǎn)成本低、食用方便等優(yōu)點。但是紅曲霉發(fā)酵過程中產(chǎn)生的桔青霉素是對人體有害的真菌毒素[2],靶器官為人體腎臟,具有致癌致畸作用,因此,紅曲產(chǎn)品中桔青霉素的含量問題引起了廣泛的關(guān)注[3]。國外一些國家早已將紅曲產(chǎn)品中的桔青霉素含量作為食品污染的嚴格控制指標(biāo),這使我國紅曲產(chǎn)品的出口

        受到了很大的限制,桔青霉素問題已成為我國紅曲產(chǎn)品出口的瓶頸[4],如何通過工藝革新提高洛伐他汀、降低桔青霉素含量是亟待研究的課題[5]。本實驗建立了洛伐他汀、桔青霉素的高效液相色譜檢測方法,并在此基礎(chǔ)上研究6種不同發(fā)酵基質(zhì)對洛伐他汀、桔青霉素含量的影響,旨在研究適合生產(chǎn)紅曲米的優(yōu)質(zhì)培養(yǎng)基,在實現(xiàn)紅曲保健功能作用的同時,避免毒副作用和不良反應(yīng)的發(fā)生,保證紅曲藥用和食用的安全性。

        1 材料與方法

        1.1 儀器和試劑

        安卡紅曲:實驗室保藏,甲醇、磷酸、95%乙醇洛伐他汀、桔青霉素、乙醇提取液(75%)、乙腈、磷酸、甲醇、甲苯、乙酸乙酯、甲酸、復(fù)合萃取劑(TEF):甲苯-乙酸乙酯-甲酸(7∶3∶1),將7份體積的甲苯、3份體積的乙酸乙酯和1份體積的甲酸混合而成。

        SW-CJ-2G 超凈工作臺 蘇州凈化設(shè)備有限公司;GMSX-280高壓滅菌鍋 上海博迅有限公司;LG10-2.4離心機 北京醫(yī)用離心機廠;高效液相色譜儀:DIONEX UltiMate 3000 UHPLC+focused,配備泵RS Pump,自動進樣器RS Autosampler,柱溫箱RS Column Compartment,檢測器 Diode Array Detector;Thermo Scientific Q Exactive高分辨質(zhì)譜儀; SHZ-D(III)不銹鋼循環(huán)水式真空泵 北京醫(yī)用離心機廠;JY92-ⅡN超聲波細胞粉碎機 寧波新芝生物科技股份有限公司。

        1.2 試驗方法[6]

        1.2.1 PDA瓊脂斜面培養(yǎng)基

        稱取200 g馬鈴薯切成小塊,加水煮爛(煮沸20~30 min,能被玻璃棒戳破即可),用4層紗布過濾,再加葡萄糖和瓊脂各20 g,繼續(xù)加熱攪拌混勻,稍冷卻后加入檸檬酸1 g,再補足水分至1000 mL,分裝試管,加塞、包扎,121 ℃滅菌20 min后取出,試管擺斜面,冷卻后貯存?zhèn)溆肹7]。

        1.2.2 固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基及紅曲米制備[8]

        原料20 g分別裝入250 mL三角瓶中,經(jīng)清洗,放置于0.25%的檸檬酸水用蒸鍋蒸熟,蒸至物料顆粒分散、微粘狀態(tài),分別裝入250 mL三角瓶中,加自來水適量,包扎,121 ℃滅菌30 min。紅曲米制作:挑取1環(huán)保藏菌種接種于斜面培養(yǎng)基中,于 31 ℃恒溫箱中擴大培養(yǎng)1周,試管表面加無菌生理鹽水,稀釋制成孢子濃度約為106~107個/mL的懸液。以每瓶10 mL孢子懸液接種于固體發(fā)酵培養(yǎng)基中,30 ℃培養(yǎng)6天。每天翻曲,并根據(jù)情況加pH 4的檸檬酸水。

        1.2.3 不同固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)紅曲米感官評價及對洛伐他汀、桔青霉素含量的影響[9]

        取大米、小米、黑小米、燕麥米、苦蕎麥仁、高粱20 g分別裝入250 mL三角瓶中,其余方法同1.2.2,制成紅曲米[10],進行感官評價并測定洛伐他汀及桔青霉素含量[11,12]。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 洛伐他汀UHPLC測定方法的建立[13]

        2.1.1 發(fā)酵樣品處理[14,15]

        將發(fā)酵樣品碾磨烘干過40目篩,取0.5 g于50 mL比色管中,用70%乙醇溶液定容到50 mL,55 ℃水浴萃取1 h,每隔20 min震蕩1次,水浴結(jié)束后冷卻至室溫,取5 mL萃取液微濾。

        2.1.2 UHPLC條件

        色譜柱:Thermo Scientific Hypersil GOLD(100 mm×2.1 mm,1.9 μm),流動相A為純水,流動相B為乙腈,流速0.200 mL/min,流動相梯度設(shè)置:0 min,5% B;1 min,5% B;8 min,95% B;15 min,95% B;15.01 min,5% B;18 min,5% B。柱溫:35 ℃,檢測波長238 nm,進樣量:2 μL。

        2.1.3 標(biāo)準曲線的繪制及洛伐他汀標(biāo)準品及發(fā)酵樣品譜圖[16,17]

        標(biāo)準曲線的配制:準確稱取0.002 g的洛伐他汀標(biāo)準品于100 mL容量瓶中,用色譜甲醇溶解并定容,制成20 mg/L的洛伐他汀標(biāo)準儲備液。取一定量的儲備液用甲醇稀釋后配制成質(zhì)量濃度10,5,2,1,0.5,0.1,0.05 mg/L的標(biāo)準工作液用于制標(biāo)準曲線。將標(biāo)準溶液注入液相色譜儀中,以保留時間結(jié)合其質(zhì)譜精確質(zhì)量數(shù)定性,洛伐他汀標(biāo)準品與以小米為基質(zhì)功能紅曲的UHPLC-MS圖見圖1。根據(jù)標(biāo)品的保留時間可以判斷,洛伐他汀出峰時間為10 min,其質(zhì)譜精確分子量為427.24550,對應(yīng)為其分子的加鈉峰[M+Na]+。以洛伐他汀標(biāo)準品質(zhì)量濃度(mg/L)與相對應(yīng)的質(zhì)譜峰面積(Y)繪制標(biāo)準曲線見圖2,獲得線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)。

        圖1 洛伐他汀標(biāo)準品與以小米為基質(zhì)功能紅曲的UHPLC-MS圖Fig.1 UHPLC-MS spectrum of lovastatin standard sample and functional monascus with millet as substrate

        圖2 洛伐他汀標(biāo)準曲線Fig.2 Standard curve of lovastatin

        2.2 桔青霉素含量測定方法[18]

        2.2.1 發(fā)酵樣品處理

        用電子天平準確稱取一定量固態(tài)紅曲樣品6 g于100 mL具塞比色管中,加入40 mL TEF溶液,超聲提取10 min(強度40%,工作5 s,間隔5 s)3000 r/min離心20 min,上清液轉(zhuǎn)入250 mL具塞三角瓶中,殘渣用30 mL TEF溶液同上述步驟再提取2次,合并3次提取上清液于250 mL具塞三角瓶中,40 ℃真空濃縮至干后加入60 mL甲醇溶解,經(jīng)微孔有機濾膜過濾后進行HPLC分析。

        2.2.2 UHPLC檢測條件

        色譜柱:Thermo Scientific Hypersil GOLD(100 mm×2.1 mm,1.9 μm),流動相A為純水,流動相B為乙腈,流速0.200 mL/min,流動相梯度設(shè)置:0 min,5% B;1 min,5% B;8 min,95% B;15 min,95% B;15.01 min,5% B;18 min,5% B。柱溫:35 ℃,檢測波長:238 nm,進樣量:2 μL。

        2.2.3 標(biāo)準曲線的繪制及桔青霉素標(biāo)準品及發(fā)酵樣品譜圖[19]

        桔青霉素標(biāo)準溶液:準確稱取0.002 g的桔青霉素標(biāo)準品于100 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,制成20 mg/L的桔青霉素標(biāo)準儲備液。取一定量的儲備液用甲醇稀釋2倍,制成10 mg/L的標(biāo)準工作液。儲備液和工作液密封后于4 ℃冰箱閉光保存,工作液現(xiàn)用現(xiàn)配。工作液從冰箱取出后室溫下放置10 min。將工作液用甲醇稀釋后配制成質(zhì)量濃度5,1,0.25,0.1 mg/L的標(biāo)準工作液用于制標(biāo)準曲線。分別將不同質(zhì)量濃度20,10,5,1,0.25,0.1 mg/L的桔青霉素標(biāo)準溶液注入液相色譜儀中,以保留時間結(jié)合其質(zhì)譜精確質(zhì)量數(shù)定性,桔青霉素標(biāo)準品與以小米為基質(zhì)功能紅曲的UHPLC-MS譜圖見圖3。根據(jù)標(biāo)品的保留時間可以判斷,桔青霉素出峰時間為6.26 min,其質(zhì)譜精確分子量為251.09140,對應(yīng)其加氫形式[M+H]+。以桔青霉素質(zhì)量濃度與相對應(yīng)的峰面積繪制標(biāo)準曲線見圖4,獲得線性回歸方程及相關(guān)系數(shù),以此計算樣品中桔青霉素含量。

        圖3 桔青霉素標(biāo)準品及以小米為基質(zhì)功能紅曲的UHPLC-MS圖Fig.3 UHPLC-MS spectrum of citrinin standard sample and functional monascus with millet as substrate

        圖4 桔青霉素標(biāo)準曲線Fig.4 Standard curve of citrinin

        2.3 不同發(fā)酵基質(zhì)紅曲米感官評價

        發(fā)酵過程中,不同發(fā)酵基質(zhì)最終發(fā)酵產(chǎn)物特征見圖5[20-22]。

        圖5 不同發(fā)酵基質(zhì)最終發(fā)酵產(chǎn)物特征Fig.5 The characteristics of final fermented products with different fermentation substrates

        由圖5可知,以大米、小米為基質(zhì)發(fā)酵菌絲最先生長,原料最先變紅,發(fā)酵至6天時,紅曲大米表面顏色鮮紅,斷面為粉紅色,色澤鮮艷,具有紅曲固有的曲香;紅曲小米表面呈橙紅色,斷面為米紅色;黑小米發(fā)酵至8天時顏色呈黑紅色;苦蕎麥仁呈深紅色,斷面為粉紅色;高粱、燕麥米[23]菌絲生長最慢,發(fā)酵至3天時,原料開始顯現(xiàn)紅色,最終發(fā)酵至8天時,顏色不再變化,原料本身顏色與紅色相間,具有些許紅曲固有的曲香,說明原料發(fā)酵不充分,這可能是由于原料表面種皮較厚,粉碎程度不高導(dǎo)致淀粉物質(zhì)沒有被充分暴露出來,未能被充分利用,同時簡單的蒸煮方式導(dǎo)致淀粉熟化程度不夠,不利于紅曲菌種生長,造成原料利用不充分,因此以高粱、燕麥米為基質(zhì)發(fā)酵菌絲生長緩慢,原料利用率低。

        2.4 不同發(fā)酵基質(zhì)對紅曲米洛伐他汀及桔青霉素含量的影響

        不同發(fā)酵基質(zhì)對紅曲米洛伐他汀及桔青霉素含量的影響見表1。

        表1 不同發(fā)酵基質(zhì)對紅曲米洛伐他汀及桔青霉素含量的影響Table 1 The effect of different fermentation substrates on the content of lovastatin and citrinin produced by monascus

        不同發(fā)酵基質(zhì)對紅曲產(chǎn)洛伐他汀及桔青霉素的含量有重要影響[24],單獨以大米為發(fā)酵基質(zhì)生產(chǎn)的功能性紅曲,其洛伐他汀含量最高,達到13.88 mg/g,小米、苦蕎麥仁、黑小米次之,燕麥米[25]、高粱較低;以苦蕎麥仁、小米為發(fā)酵基質(zhì)生產(chǎn)的功能性紅曲桔青霉素的含量最低,為1.2 mg/kg,燕麥米桔青霉素的含量最高,為3.6 mg/kg。傳統(tǒng)功能紅曲通常以大米為原料,但是發(fā)酵過程中大米容易粘結(jié),影響菌絲的生長,該實驗表明小米、苦蕎麥仁由于其顆粒度小,且在發(fā)酵過程中不易結(jié)團,分散性好,可以為微生物生長提供較好的生長面積,而且桔青霉素含量較低[26],可以作為很好的發(fā)酵基質(zhì),高粱、燕麥米有較厚的種皮,紅曲菌生長困難,經(jīng)粉碎處理后菌絲生長旺盛,洛伐他汀含量略有提高,但在發(fā)酵過程中需要不斷地補充水分,而且燕麥紅曲米的桔青霉素含量較高,這可能是由于原料中某種成分促進了桔青霉素的生成,因此確定將小米作為發(fā)酵基質(zhì)可以滿足高洛伐他汀低桔青霉素的要求。

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