紅曲色素的種類及其功能研究進(jìn)展課件.ppt

1、,紅曲色素的種類及其功能研究進(jìn)展,組長(zhǎng)：秦靜 組員：余瑤 王春燕 曲曉芳 谷云 趙娜 張芳 張?jiān)玛?yáng) 李曉 孟超 朱雨田,Contents,紅曲色素的研究進(jìn)展,紅曲色素的功能性質(zhì),紅曲色素的種類和結(jié)構(gòu),紅曲色素的一般性質(zhì),簡(jiǎn)介,目錄,總結(jié)及展望,簡(jiǎn)介,紅曲菌 紅曲菌屬真菌門(Eumycophyta) 子囊菌綱(Ascomy cetes ) 真子囊菌亞綱( Euas corny cetes ) 曲霉目(Eurotiales) 曲霉科 (Eurotia ceae ) 紅曲菌屬(Monascus),紅曲菌,紅曲菌是腐生真菌，生長(zhǎng)的最適pH為3.55，能耐pH3.5，尤嗜乳酸。 生長(zhǎng)溫度為2642，最適

2、溫度為3235；能耐10%乙醇。 能合成生物素、泛酸、尼克酸硫胺素、核黃素等。還能產(chǎn)生色素、乙醇、琥珀酸及少量乳酸、醋酸等。紅曲菌的液化型-淀粉酶的活性弱，而糖化型-淀粉酶的活性較強(qiáng)，故可用來生產(chǎn)紅色麥芽糖。紅曲菌的蛋白酶的活性較高，故可用紅曲腌漬魚、肉、豆腐等高蛋白食品。,紅曲粉,紅曲腌漬魚,腐乳,醬汁豬頭肉,紅曲,紅曲又稱紅曲米，其發(fā)明至今己有一千多年的歷史，它是以稻米蒸熟后接種紅曲菌(Monascus)發(fā)酵制成的，可直接作為天然色素來使用，安全性高。 紅曲有庫(kù)曲、輕曲、色曲三個(gè)品種。庫(kù)曲主要用于釀制黃酒、果酒、藥酒；輕曲主要用于釀制腐乳、醬菜、果酒、藥酒，食品著色；色曲主要用于食品著色。

3、它們生產(chǎn)的不同之處主要是菌種、發(fā)酵周期等的區(qū)別。,紅曲色素,大米大豆,提取,紅曲菌菌液體發(fā)酵培養(yǎng),紅曲色素,紅曲米,紅曲色素是一種由紅曲菌屬的絲狀真菌經(jīng)發(fā)酵而成的優(yōu)質(zhì)的天然食用色素, 是紅曲菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物。 紅曲色素，商品名叫紅曲紅(Monasucs Red)。,多數(shù)紅曲色素的生產(chǎn)是利用傳統(tǒng)的固體發(fā)酵法，先用紅曲菌發(fā)酵產(chǎn)生紅曲米，再?gòu)募t曲米中提取紅曲色素。 近年來也開始采用培養(yǎng)期短的液體培養(yǎng)法，利用純種紅曲菌，采用液體發(fā)酵法生產(chǎn)紅曲色素，另外在培養(yǎng)方法上還可采用液體、固體兩步法生產(chǎn)紅曲，即紅曲菌菌種經(jīng)過液體培養(yǎng)成種子，再移植到固體大米上繁殖而成紅曲，其色素含量也比傳統(tǒng)工藝高。,紅曲色素,紅曲

4、菌目前是世界上唯一生產(chǎn)食用色素的微生物,紅曲色素,作為天然色素，紅曲色素一直以來被認(rèn)為是安全性較高的食用色素，試驗(yàn)己證明不含黃曲霉毒素。動(dòng)物性試驗(yàn)表明，使用紅曲色素及其制品的食物均未發(fā)現(xiàn)急、慢性中毒現(xiàn)象，也無致突變作用。此外，還具有降低血脂、血壓，抗突變、防腐、保鮮等生理活性，因此紅曲色素具有“天然、營(yíng)養(yǎng)、多功能”的多重優(yōu)點(diǎn)。 近年來，隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)紅曲色素研究的深入，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。,紅曲色素的一般性質(zhì),1色價(jià)與色調(diào) 2溶解度 3對(duì)pH 值的穩(wěn)定性 4熱穩(wěn)定性 5光穩(wěn)定性 6對(duì)其他物質(zhì)的穩(wěn)定性質(zhì) 7著色性 8安全性,紅曲色素的一般性質(zhì),1 色價(jià)與色調(diào) 紅曲色素有兩個(gè)最大吸收波峰，分

5、別在410nm和510nm附近，即黃色和紅色光波區(qū)。紅曲色素中主要含有紅、黃兩個(gè)色素成分，黃多于紅，視覺感到紅曲色素呈現(xiàn)橙紅或橙黃色，反之就感到紅曲色素顏色深紅。 2 溶解度 紅曲色素中的脂溶性色素均能溶于乙醚、乙醇、醋酸、正己烷等溶劑中，其溶解度以醋酸最大，正己烷最低。常用的溶劑是乙醇和醋酸。 紅曲色素在水中的溶解度與水溶液的pH有關(guān)。在中性或堿性條件下極易溶解，而在pH4以下的酸性范圍內(nèi)或含5以上鹽溶液中，其溶解度呈減弱傾向。,紅曲色素的一般性質(zhì),3 對(duì)pH 值的穩(wěn)定性 pH 對(duì)紅曲影響較復(fù)雜。一般紅曲色素在中性范圍比較穩(wěn)定，即使在加熱情況下也以中性為佳，不過在酸堿2種情況下，偏堿性比偏酸

6、性為好。 劉波等經(jīng)研究得出：在一定的pH 值范圍內(nèi)，紅曲色素基本穩(wěn)定，其色澤幾乎沒有變化。但當(dāng)pH 超過某個(gè)值，紅曲色素的色澤會(huì)發(fā)生變化。 4 熱穩(wěn)定性 經(jīng)研究證明，紅曲色素的熱穩(wěn)定性較好，優(yōu)于其他合成色素，在天然色素中其耐熱性能也屬優(yōu)良。,紅曲色素的一般性質(zhì),5 光穩(wěn)定性 紅曲色素的醇溶液受紫外線的影響較小，但日光能使色度降低。連喜軍通過實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，紅曲色素中紅、橙、黃3類色素間光穩(wěn)定性差別很大，黃色素的光穩(wěn)定性最強(qiáng)，其次為紅色素，橙色素對(duì)光最不穩(wěn)定。 6 對(duì)其他物質(zhì)的穩(wěn)定性質(zhì) 紅曲色素不受常見金屬離子與氧化劑和還原劑的影響。 7 著色性 紅曲色素著色性很好。一些原料一經(jīng)著色后再用水洗也很

7、難洗去,8 安全性,紅曲色素作為天然色素，安全性高，已證實(shí)不含黃曲霉毒素，而且急性毒性實(shí)驗(yàn)、安全性毒性實(shí)驗(yàn)、慢性毒性試驗(yàn)以及致突變性試驗(yàn)均證明無致變作用。但是桔霉素的存在引起了紅曲食用安全性的討論。 1977年有學(xué)者通過菌種誘變而從紅曲菌發(fā)酵產(chǎn)物中分離出一種抑菌物質(zhì)，隨后，法國(guó)學(xué)者證實(shí)這種物質(zhì)即是桔霉素，從而引起了各國(guó)對(duì)紅曲產(chǎn)品應(yīng)用的限制。 桔霉素(Citrinin)是一種腎毒素物質(zhì)，可溶于有機(jī)溶劑，由于目前紅曲色素的提取主要采用有機(jī)溶劑提取，故得到的紅曲色素可能含有桔霉素。,紅曲色素的一般性質(zhì),紅曲色素的種類和結(jié)構(gòu),許多學(xué)者將紅曲色素用有機(jī)溶劑提取分離，除了得到紅色針狀、黃色片狀結(jié)晶外，還得

8、到紫色針狀結(jié)晶。他們認(rèn)為醇溶性紅曲色素是由化學(xué)結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)相近的橙、黃、紅三類不同色素組成的混雜色素物質(zhì), 它們都是Azaphilones類有機(jī)物。 紅曲色素中已經(jīng)探明結(jié)構(gòu)的有10種，其中6種為醇溶性色素，4種為水溶性色素。,醇溶性紅曲色素,目前已確定出化學(xué)結(jié)構(gòu)的醇溶性紅曲色素有6種： 紅曲橙色素： 紅斑素(Rubropunctatine) 紅曲紅素(Monascorubrine ) 紅曲紅色素： 紅斑胺(Rubropunctamine) 紅曲紅胺(Monascorubramine) 紅曲黃色素： 紅曲素 (Monascine) 紅曲黃素(Ankaflavine),水溶性紅曲色素,通常紅曲菌

9、所產(chǎn)色素以醇溶性色素為主，而水溶性色素則很低 鐘立人等人用高效液相色譜分析經(jīng)各種有機(jī)溶劑萃取的紅曲色素樣品溶液分離得到20余種組分研究結(jié)果證明除存在6種脂溶性色素組分以外還存在紅色的各種水溶性色素成分,水溶性紅曲色素,有學(xué)者認(rèn)為紅曲菌菌體中水溶性色素與醇溶性色素的生成是有一定比例的，單純改變外界條件對(duì)水溶性、醇溶性色素之比影響不大，如果要菌體向產(chǎn)單一色素方向發(fā)展或提高產(chǎn)色素的能力，必須采取誘變，改變菌體的遺傳性，然后配合一定的發(fā)酵條件方能達(dá)到預(yù)想的結(jié)果。 考慮到水溶性紅曲色素有更廣闊的應(yīng)用前景，改變紅曲色素的溶解性，成為深入進(jìn)行紅曲色素開發(fā)的關(guān)鍵,紅曲色素的轉(zhuǎn)化,紅曲菌在其生長(zhǎng)過程中首先合成橙

10、色素，而黃色素和紅色素屬于橙色素的衍生物 。 紅曲色素的具體合成過程主要分為發(fā)色環(huán)的形成、脂溶性紅曲色素的合成和水溶性紅曲色素的合成三部分。紅曲菌在生長(zhǎng)代謝過程中分泌淀粉酶等酶類，將淀粉分解為葡萄糖，然后直接利用葡萄糖經(jīng)一系列反應(yīng)生成共有13個(gè)碳原子和4個(gè)雙鍵的多聚酮發(fā)色環(huán) 。 醇溶性紅曲色素又可以與培養(yǎng)基中含氨基物質(zhì)的氨基結(jié)合，形成水溶性的復(fù)合色素。,紅曲生產(chǎn)中兩類色素含量變化,對(duì)于紅曲培養(yǎng)過程中黃色素和橙色素的變化規(guī)律做出研究得到的結(jié)果如下： 黃色素中紅曲素的產(chǎn)量大約是紅曲黃素的兩倍：前五天，合成少量黃色素，在517天，呈線性穩(wěn)固增長(zhǎng)，在2030無標(biāo)志性變化，到43天降至最低 兩種橙色素的

11、產(chǎn)量變化基本一致：前五天，少量合成，515天線性穩(wěn)定增長(zhǎng)，1530天橙色素快速下降，大約到43天時(shí)，幾乎不能檢出 紅色素和黃色素是將橙色素作為前體進(jìn)行合成的，到15天合成橙色素的原料逐漸消耗殆盡，橙色素的合成減慢，之后由于橙色素大量轉(zhuǎn)化為黃色素，橙色素的量顯著減少，黃色素的量顯著增加，直至橙色素轉(zhuǎn)化完全，黃色素的量趨于平緩。,紅曲色素的功能性質(zhì),在食品中的應(yīng)用： 天然色素 抑菌作用,紅曲色素的 功能性質(zhì),藥理學(xué)活性 調(diào)節(jié)血脂抗疲勞 抑制脂肪酶活性 調(diào)節(jié)血氨 抗腫瘤，抑突變 ,2020/10/10,23,可編輯,1 天然紅色素,紅曲色素長(zhǎng)期作為食品著色劑，它與合成色素相比具有性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱性強(qiáng)(

12、100色調(diào)保持不變)，耐光性和對(duì)蛋白質(zhì)著色性極好等特點(diǎn)。而且紅曲色素通過急性、亞急性、慢性毒性試驗(yàn)和致畸性試驗(yàn),證明紅曲色素沒有毒性和致畸作用,安全性極高。 紅曲易培養(yǎng)，產(chǎn)色素能力強(qiáng)，安全性高，國(guó)外尤其是日本已廣泛將其作為肉類、魚、面、糖、果醬、果汁等食品著色劑。目前我國(guó)紅曲主要應(yīng)用于紅曲酒配制、發(fā)酵食品(紅曲腐乳、醬油、紅曲糟制品等)、食品色素等。,2 抑菌作用,1977年，Wong HC和Bau YS首次發(fā)現(xiàn)紅曲的培養(yǎng)物具有抗菌活性。 1981年，首次分離出紅曲中的抑菌因子，結(jié)構(gòu)測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其就是桔霉素(Citrinin)。 紅曲及其相關(guān)產(chǎn)品的抗菌性并不僅僅是由桔霉素產(chǎn)生的。,在食品中的應(yīng)用

13、,抑菌作用,紅曲色素,抑菌作用,對(duì)紅曲色素中的不同組分進(jìn)行抑菌研究得到橙色素紅斑素和紅曲紅素，對(duì)細(xì)菌，酵母菌，絲狀真菌有抗菌活性，還可以抑制枯草芽孢桿菌和偽熱帶念珠菌。,形成較穩(wěn)定的紅色，以刺激人們的食欲；同時(shí)還能起到防腐和增加風(fēng)味的作用。,釀造醬油中使用的糖化增香曲就是以紅曲為出發(fā)菌種而制得的復(fù)合紅曲菌種，可使原料全氮利用率明顯提高，質(zhì)量?jī)?yōu)于普通工藝醬油。,在肉制品中的應(yīng)用,在調(diào)味品中的 應(yīng)用,在酒類中的應(yīng)用,01,02,03,在食品中的應(yīng)用,紅曲酒保留了發(fā)酵過程中的粗蛋白、醋液、礦物質(zhì)及少量的醛、酮等物質(zhì)，具有香氣濃郁、酒味甘醇、風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)。,在食品中的應(yīng)用,紅曲色素在腌制品

14、中的應(yīng)用,紅曲色素在焙烤制品中的應(yīng)用,紅曲色素可以作為腌制蔬菜中外加色素。蔬菜細(xì)胞在腌制加工過程中，細(xì)胞膜變成全透性膜，蔬菜細(xì)胞就能吸附其他輔料中的色素而改變?cè)瓉淼念伾?如生產(chǎn)紅曲餅干、紅曲面包、紅曲面條等。在面包生產(chǎn)中，添加紅曲水浸提液時(shí)，其顏色有所加深變紅。與直接添加紅曲粉相比，各方而均有較大改觀，尤其在香味方而，與不加紅曲提取液制成的面包相比，更加清新獨(dú)特。,藥理學(xué)活性,抗氧化性,調(diào)節(jié)血脂水平，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化,抗疲勞,其它的活性等,脂肪酶抑制活性,調(diào)節(jié)血氨,抗腫瘤，抑制突變,1 抗氧化性,活性氧自由基能引起脂質(zhì)過氧化、組織損傷、細(xì)胞功能衰退或喪失，因而導(dǎo)致人體許多疾病抗自由基物質(zhì)能拮

15、抗體內(nèi)過量的自由基，避免組織的氧化損傷，從而預(yù)防相關(guān)疾病的發(fā)生，維護(hù)人體健康。 屈炯等分別采用羥基自由基(OH)體系、超氧負(fù)離子自由基(O2-)體系和二苯代苦味肼基自由(DPPH)體系3種抗氧化模型，驗(yàn)證了紅曲色素的抗氧化活性。 連喜軍等(2005)用化學(xué)發(fā)光法研究了紅曲色素中不同組分對(duì)羥自由基的清除作用，結(jié)果表明紅曲紅色組分具有較強(qiáng)的清除羥自由基能力，其次為黃色色素，橙色色素抗氧化功能最差。并且紅色色素中分子量為365的抗氧化活性最強(qiáng)。,2 調(diào)節(jié)血脂水平，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化,動(dòng)脈粥樣硬化是脂肪、膽固醇、細(xì)胞廢物、鈣和其他成分在動(dòng)脈內(nèi)部沉積所引起的慢性疾病。膽固醇是造成冠狀動(dòng)脈疾病(CAD)的主

16、要因素。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，用紅曲橙色色素分別喂食小鼠，小鼠血清的膽固醇(Tc)含量可下降16 ，LDL-C下降1826 ，HDL-C升高19 ，最終使得動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)值下降2327。說明紅曲色素的氨基酸衍生物具有調(diào)節(jié)血脂，預(yù)防動(dòng)脈硬化的作用 。,3抗疲勞,長(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為紅曲具有消除疲勞，增強(qiáng)體力的作用。目前為止，人們更傾向于認(rèn)為紅曲色素在抗疲勞方面表現(xiàn)出了顯著的活性。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，服用醇溶性紅曲紅色素的小鼠與對(duì)照組小鼠相比，其游泳時(shí)間明顯延長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)后的血清尿素N含量降低，肝糖原的含量升高，這表明醇溶性紅曲紅色素具有改善小鼠運(yùn)動(dòng)耐力的作用，可能是紅曲抗疲勞作用的重要因子。,4脂肪酶抑制活性

17、,肥胖癥(Obesity)，是造成糖尿病、高血壓、心血管疾病、小腸癌、子宮癌和乳腺癌等的重要因素 脂肪酶在脂肪消化水解生成甘油和脂肪酸，產(chǎn)生能量以及能量的儲(chǔ)存過程中起重要作用。因此，如果脂肪酶活性被抑制了，那么脂肪的吸收和肥胖將得到控制。 Kim等篩選出了具有高脂肪酶抑制活性的紅曲色素衍生物，該紅曲色素衍生物對(duì)脂肪酶有抑制作用的活性部位為氨基酸部分的酯基，衍生物中的芳香環(huán)和乙酯明顯地增強(qiáng)了結(jié)合位點(diǎn)與脂肪酶的親和力。,5 調(diào)節(jié)血氨,高氨血癥，即血氨水平異常升高，可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙等癥狀。 功能紅曲中的紅曲紅素和紅斑素可有效治療動(dòng)物高血氨癥及其他與氨有關(guān)的疾病，這可能是由于紅曲色素中的橙色

18、素具有活潑的羰基，易與氨基作用所致。,6 抗腫瘤，抑制突變,1994年，日本Yosukawa K等從紅曲中分離出紅斑素，通過對(duì)抗炎癥反應(yīng)起到抑制腫瘤作用。1996年，又發(fā)現(xiàn)口服紅曲色素能抑制腫瘤 。 提取出的色素可以抑制TPA(12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13) 一種誘發(fā)小鼠癌變的物質(zhì)。另外，有報(bào)道表明紅曲紅色素和紅曲黃色素具有抑制突變的作用，推測(cè)它們能通過加速分解致畸劑，起到抑制突變的作用。,紅曲色素的研究進(jìn)展,紅曲色素的市場(chǎng)及應(yīng)用現(xiàn)狀 目前紅曲及紅曲色素主要應(yīng)用于釀酒、釀醋、食品著色及肉類的保存、制作腐乳等，目前國(guó)內(nèi)將其用作釀造紅曲酒的糖化劑, 年需求量超過1萬t。 紅曲米及紅曲米粉，主

19、要在中國(guó)、日本和東南亞國(guó)家中進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用，而中國(guó)和日本生產(chǎn)量最大。目前我國(guó)紅曲的年出口量約為4000t，生產(chǎn)企業(yè)有10多家，總產(chǎn)量約為5000t，大部分采取傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵法。,市場(chǎng)潛力,國(guó)外對(duì)天然色素的研究開發(fā)與應(yīng)用力度更大。歐洲肉制品主要采用亞硝酸鹽作為發(fā)色劑、抗脂肪氧化劑和防腐劑，如果用紅曲完全替代亞硝酸鹽，僅德國(guó)肉制品生產(chǎn)中的紅曲米用量就達(dá)5000t。如果在歐盟各國(guó)推廣，并應(yīng)用于其他領(lǐng)域，則需求量更大。據(jù)介紹，德國(guó)Kulmbach聯(lián)邦肉制品研究中心的實(shí)驗(yàn)室從20世紀(jì)90年代初就開始進(jìn)行將紅曲紅色素添加到西式香腸的實(shí)驗(yàn)，證明可改善香腸的呈色效果，色度穩(wěn)定性較好。,紅曲色素應(yīng)用存在的問題,雖然國(guó)外對(duì)中國(guó)紅曲米需求量日益增多，但由于紅曲色素中桔霉素的存在，我國(guó)紅曲色素不能以食品添加劑的方式出口到美國(guó)和歐洲。 另外,紅曲色素合成的詳細(xì)代謝途徑還沒有完全證實(shí)，極大地限制了紅曲色素產(chǎn)品的深加工，只有紅曲色素合成代謝的基礎(chǔ)研究有了突破性的進(jìn)展，紅曲色素的深加工才有方向和依據(jù)。,開發(fā)紅曲色素系列產(chǎn)品,紅曲色素是混合物，一般所得的產(chǎn)品都含有3種顏色的多種組分，由于這3種色素水溶性不好，對(duì)光穩(wěn)定性較差，近年來許多學(xué)者通過化學(xué)修飾和結(jié)構(gòu)改性的方法來改造紅曲色素，獲得不同色調(diào)的純色素，擴(kuò)大了紅曲色素的應(yīng)用領(lǐng)域。 1 水溶性紅曲色