周正俊臺灣大學：食品科技研究所簡可欣Chien, Ko-hsinKo-hsinChien2007-11-272018-06-292007-11-272018-06-292004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/56280本研究利用固態培養方式，首先比較不同 Monascus spp.（M. pilosus BCRC 31527、M. pilosus BCRC 31505、M. purpureus BCRC 31501、M. purpureus BCRC 31499、M. purpureus BCRC 31615、M. purpureus BCRC 32668 及 M. ruber BCRC 31535）在精白在來米基質中之生長情形及色素與 monacolin K 之產生。並進一步探討不同基質包括精白在來米、在來糙米、蓬萊糙米、糙糯米或小麥，糖類（葡萄糖、果糖、麥芽糖或蔗糖）及氮源（YE、MSG 或 peptone）之額外添加以及基質之初始水含量對 M .ruber BCRC 31535 之生長及色素與 monacolin K 產生之影響。 結果顯示，以精白在來米為基質在所測試之各 Monascus spp.中，M. ruber BCRC 31535 所產生之 monacolin K （46.4 mg/kg dried koji） 產量最高。 不同種類之米基質會影響 M. ruber BCRC 31535 monacolin K 及色素之產生。大致而言，將其培養於在來糙米可得最高 monacolin K 之產量（86.5 mg/kg dried koji）及色素。添加 1% 果糖於在來糙米中可提高 monacolin K 之產量，惟再提高果糖添加量為 4% 時，雖可促進色素之產生，但不具有提高 monacolin K 之效果。 以添加有 1% 果糖及 1% 不同氮源（YE、MSG或 Peptone）之在來糙米基質製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴，雖可提高色素之產量，但卻降低 monacolin K 之生成。基質初始水含量對 M.ruber BCRC 31535 之生長、色素及 monacolin K 之產生有顯著之影響。當初始水含量為 63% 時，M. ruber BCRC 31535 色素之產生顯著地較其他初始水含量者高。而在初始水含量為 53.4 % 時，monacolin K 之產量最高，達 116.7 mg/kg dried koji。Abstract In this study, various solid cultures of Monacus spp. (Monascus spilosus BCRC 31505, M. pilosus BCRC 31527, M. purpureus BCRC 31501, M. purpureus BCRC 31499, M. purpureus BCRC 31615, M. purpureus BCRC 32668, and M. ruber BCRC 31535) were first prepared on polished Indica type rice. Productions of pigment and monacolin K in the solid cultures were then compared. The effect of rice substrates (polished Indica type rice, de-hulled Indica type rice, de-hulled Japonica type rice, de-hulled glutinous rice and wheat), supplementation of nitrogen sources (yeast extract, monosodium glutamate and peptone) and carbon sources (glucose, fructose, maltose, sucrose) as well as the initial water content (43.6%, 49.6%, 53.4% and 63%) of the substrate on the production of pigment and monacolin K was further investigated. Results revealed that among the various strains tested, M. ruber BCRC 31535 showed the highest production of monacolin K. Production of monacolin K and pigment by M. ruber BCRC 31535 varied with the kinds of rice substrate. The highest production of monacolin K ( 86.5 mg/kg dried koji) and pigment was noted when M. ruber BCRC 31535 was grown on de-hulled Indica type rice. Supplementation of 1% fructose to the de-hulled Indica type rice substrate enhanced the monacolin K production. Increasing the fructose-supplementations level to 4%, although enhanced the pigment production did not further increased the production of monacolin K. Further supplementation of 1% of nitrogen source (yeast extract, monosodium glutamate or peptone) to the fructose (1%)-added rice substrabe resulted in the increased pigment and decreased monacolin K production by test organism. Initial water content of rice substrate was also found to affect the production of pigment and monacolin K by M. ruber BCRC 31535 significantly. The highest amount of monacolin K (116.7 mg/kg dried koji) and pigment was found in the culture of M. ruber BCRC 31535 grown in the rice substrate with an initial water content of 53.4 and 63.0%, respectively.中文摘要------------------------------------------------------------------------------------ I 英文摘要------------------------------------------------------------------------------------ II 目錄------------------------------------------------------------------------------------------ IV 圖次------------------------------------------------------------------------------------------ VI 表次------------------------------------------------------------------------------------------ VIII 壹、前言------------------------------------------------------------------------------------ 1 貳、文獻回顧------------------------------------------------------------------------------- 2 一、紅麴之使用歷史--------------------------------------------------------------------- 2 二、紅麴菌之分類與生態--------------------------------------------------------------- 2 三、紅麴之代謝產物-------------------------------------------------------------------- 6 3.1. 紅麴色素------------------------------------------------------------------------ 6 3.1.1 紅麴色素之生合成------------------------------------------------------ 6 3.1.2 培養條件對紅麴色素產生之影響------------------------------------ 8 3.1.3 紅麴色素之應用--------------------------------------------------------- 11 3.2. 膽固醇合成抑制劑-monacolin K------------------------------------------ 12 3.2.1 Monacolin K 之發現---------------------------------------------------- 12 3.2.2 Monacolin K 之作用機制---------------------------------------------- 13 3.2.3 Monacolin K 之合成機制---------------------------------------------- 13 3.2.4 培養條件對 monacolin K生產之影響------------------------------ 18 3.2.5. Monacolin K 之其他功能---------------------------------------------- 20 3.3. 降血壓物質--------------------------------------------------------------------- 21 3.4. 抗氧化--------------------------------------------------------------------------- 21 3.5. 降血糖--------------------------------------------------------------------------- 22 3.6.形成長鏈脂肪酸---------------------------------------------------------------- 22 四、培養方式----------------------------------------------------------------------------- 22 參、材料與方法-------------------------------------------------------------------------- 24 一、實驗材料--------------------------------------------------------------------------- 24 1.1 實驗菌株-------------------------------------------------------------------------- 24 1.2 培養基----------------------------------------------------------------------------- 24 1.3 試驗藥品-------------------------------------------------------------------------- 24 1.4 儀器設備-------------------------------------------------------------------------- 25 二、固態培養方法及條件---------------------------------------------------------------- 25 2.1 菌株保存------------------------------------------------------------------------- 25 2.2 接種源之製備-------------------------------------------------------------------- 25 2.3固態培養-------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.1培養基質--------------------------------------------------------------------- 26 2.3.2固態培養步驟及條件---------------------------------------------------- 26 三、分析方法-------------------------------------------------------------------------- 27 3.1 水含量之測定------------------------------------------------------------------- 27 3.2 pH值之測定-------------------------------------------------------------------- 28 3.3 Monacolin K之測定------------------------------------------------------------ 28 3.4 色素含量之測定---------------------------------------------------------------- 28 3.5 cell mass 之測定---------------------------------------------------------------- 28 3.6 統計分析------------------------------------------------------------------------- 29 肆、結果與討論--------------------------------------------------------------------------- 30 一、不同 Monascus spp. 固態發酵製備紅麴色素及monacolin K 之產生----------------------------------------------------------------------------------- 30 二、培養條件之探討------------------------------------------------------------------ 33 1. 各種基質之影響----------------------------------------------------------------- 33 2. 在來糙米基質額外添加糖類之影響---------------------------------------- 41 3. 在來糙米基質額外添加不同量果糖之影響-------------------------------- 47 4. 在來糙米基質額外添加氮源之影響----------------------------------------- 53 5. 初始水含量之影響-------------------------------------------------------------- 59 伍、結論------------------------------------------------------------------------------------- 70 陸、參考文獻------------------------------------------------------------------------------ 71 圖一、 M. ruber 無性孢子生成過程----------------------------------------------------- 4 圖二、Monascus sp. ATCC 16436 之有性世代------------------------------------------- 5 圖三、紅麴六種主要色素之化學結構----------------------------------------------------- 7 圖四、橘色色素之生合成可能途徑-------------------------------------------------------- 9 圖五、紅色色素之生合成可能途徑------------------------------------------------------- 10 圖六、Monacolin K 及其他相關化合物之構-------------------------------------------- 14 圖七、膽固醇合成途徑---------------------------------------------------------------------- 15 圖八、Monacolin K 之 β-hydroxyacid form 抑制 HMG -CoA reduase 活性--- 16 圖九、脂肪酸及 polyketide 之生合成關係---------------------------------------------- 17 圖十、Lovastatin （monacolin K）之生合成途徑-------------------------------------- 19 圖十一、不同 Monascus spp. 製備紅麴成品外觀及粉末----------------------------- 35 圖十二、不同 Monascus spp. 培養在精白在來米之生長情形----------------------- 37 圖十三、不同 Monascus spp. 在精白在來米中 monacolin K 之產生------------- 38 圖十四、不同基質製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴成品外觀及粉末------------- 42 圖十五、M. ruber BCRC 31535 在不同基質之生長情形。-------------------------- 44 圖十六、M. ruber BCRC 31535 在不同基質中 monacolin K 之產生-------------- 45 圖十七、額外添加不同種類糖類之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535紅麴 成品外觀及粉末--------------------------------------------------------------------- 48 圖十八、M. ruber BCRC 31535 在添加有不同種類糖類之在來糙米中生長情形 50 圖十九、M. ruber BCRC 31535 在添加有不同種類糖類之在來糙米中生產 monacolin K 之產生------------------------------------------------------------ 51 圖二十、添加不同量果糖之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴成品 外觀及粉末--------------------------------------------------------------------------- 54 圖二十一、M. ruber BCRC 31535 在添加有不同量果糖之在來糙米中生長 情形--------------------------------------------------------------------------------- 56 圖二十二、M. ruber BCRC 31535 在添加有不同量果糖之在來糙米中 monacolin K 之產生----------------------------------------------------------- 57 圖二十三、添加 1% 果糖及不同種類氮源之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴成品外觀及粉末------------------------------------------------- 60 圖二十四、 M. ruber BCRC 31535 在添加有不同種類氮源之在來糙米中生長狀態------------------------------------------------------------------------------ 62 圖二十五、M. ruber BCRC 31535 在添加有不同種類氮源之在來糙米中 monacolin K 之產生----------------------------------------------------------- 63 圖二十六、不同初始水含量之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴成品外觀及粉末---------------------------------------------------------------------- 66 圖二十七、M. ruber BCRC 31535 在不同初始水含量之在來糙米中生長情形--- 68 圖二十八、M. ruber BCRC 31535 在不同初始水含量之在來糙米monacolin K 之產生------------------------------------------------------------------------------ 69 表一、不同 Monascus spp. 菌株製備紅麴成品之 pH 值及水分與色素產量---------------------------------------------------------------------------------------- 36 表二、不同基質製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴之pH值及水分與色素產量-- 43 表三、額外添加不同種類糖類之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535紅麴 pH 值及水分與色素產量之影響------------------------------------------------------ 49 表四、添加不同量果糖之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴之 pH值及水分與色素產量------------------------------------------------------------------ 55 表五、添加 1% 果糖及不同種類氮源之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴之 pH值及水分與色素含量--------------------------------------------------- 61 表六、不同初始水含量之在來糙米製備 M. ruber BCRC 31535 紅麴pH值及水分與色素含量------------------------------------------------------------------------- 672628615 bytesapplication/pdfen-US固態培養monacolin Ksolid state culturethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/56280/1/ntu-93-R91641026-1.pdf