全 文 :第7卷第1期
2009年1月
生 物 加 工 过 程
ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.7No.1
Jan.2009
收稿日期:20080409
基金项目:国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2006BAD27B09 3)
作者简介:王铁军(1982—),男,山东邹平人,硕士研究生,研究方向:发酵工学;许赣荣(联系人),教授,Email:grxu123@126.com
水溶性红曲中 MonacolinK的稳定性
王铁军,许赣荣
(江南大学 工业生物技术教育部重点实验室,无锡 214122)
摘 要:对红曲中MonacolinK(MK)在水溶液中的稳定性进行研究,考察不同加热温度、时间、pH、盐、维生素C(VC)、
氨基酸、蔗糖质量浓度、光照和存放时间对其稳定性的影响。结果表明:100℃保温30min,水溶液中MonacolinK的
浓度比20℃保温相同时间仅下降了46%。热处理、长时间光照对水溶液中MonacolinK有轻微的破坏作用;pH<
50,盐、VC、氨基酸的添加可降低水溶液MonacolinK溶解度。pH<40可使酸型MonacolinK转化为内酯型。在Mo
nacolinK水溶液中添加30g/L蔗糖可使水溶液中MonacolinK饱和质量浓度增至6329mg/L。
关键词:水溶液;MonacolinK;稳定性;红曲
中图分类号:TQ460 文献标志码:A 文章编号:1672-3678(2009)01-0064-05
StabilityofMonacolinKinwatersolublefunctionalmonascus
WANGTiejun,XUGanrong
(KeyLaboratoryofIndustrialBiotechnologyoftheMinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)
Abstract:Theefectsoftemperatureandtimeofheating,pH,theconcentrationsofsalts,VC,amino
acidandsucrose,thetimeofexposuretolightandstoragetimeonthestabilityofMonacolinKinfunc
tionalriceredyeastwereinvestigated.TheconcentrationofMonacolinKinwaterwasdecreasedby
46% whenheatedat100℃ for30min,comparedwiththatheatedat20℃.TheMonacolinKinwater
wasslightlydestructedbyheattreatmentandexposuretolightforlongtime.ThesolubilityofMonacolin
Kinwaterdecreasedunderacidiccondition,vitaminC,saltoraminoacid.AcidformMonacolinKwas
convertedintolactoneformneMonacolinKatpH <40.Thesucroseof30g/Lincreasedthesolubility
ofMonaolinKinwaterupto6329mg/L.
Keywords:aqueous;MonacolinK;stability;redyeastrice
降脂红曲具有降血脂、抗癌和治疗胆结石等多
重功效[1-4]。目前市场上的降脂红曲产品主要是普
通固态发酵方法生产的功能性红曲米粉,因含有大
量的残余淀粉等物质,水溶性差,因此常用红曲粉
胶囊作为保健品或药品的终端产品,而无法直接添
加到液态食品中使用,限制了红曲的使用范围。目
前市场上对水溶性红曲产品的需求不断增加。本
实验以含MonacolinK(MK)的红曲米粉为原料,制
备成水溶性红曲产品。产品中MK以酸型和内酯型
2种形式共存。
一般认为酸型(开环)MK比内酯型(闭环)MK
的稳定性差[5]。红曲产品无论作为药品还是保健
品,其稳定性都是必须保证的。但目前对红曲中功
效成份MK在溶液中的稳定性还缺乏系统研究。为
了进一步研究 MK在水溶液状态下的稳定性,本文
考察了热处理、pH、蔗糖、维生素 C(VC)、氨基酸、
光照及存放时间等因素对MK在水溶液中稳定性的
影响以及酸型 MK含量的变化,通过此研究为红曲
作为食品辅料添加到果汁、食醋、酱油等液态食品
中提供理论基础。
1 材料与方法
11 材料与仪器
水溶性红曲粉(MK质量分数 25%),山东省
巨野巨彤生物工程有限公司提供;乙腈(色谱纯),
美国TEDIA公司;氨基酸、维生素 C、蔗糖、苯甲酸
钠、醋酸,均为国产分析纯试剂。
HPLC检测仪器为 Agilent1100高效液相色谱
仪,紫外检测器。
12 实验方法
121 MK检测方法
酸型和内酯型MK浓度测定采用HPLC法[6],色
谱条件如下,色谱柱AgilentZORBAXSBC18,5μm,
250mm×46mm;流动相,V(乙腈)∶V(水)=55∶45(磷
酸调pH至25);柱温28℃;流速10mL/min;紫外检
测器波长为238nm。
122 红曲中MK溶解性初步确定
取100mL纯净水,20℃下边搅拌边加入一定
量的水溶性红曲粉,直至溶液中刚刚出现少许沉
淀,放置12h后离心(8000r/min,2min),HPLC测
定上清液中MK质量浓度。离心后如离心管中有沉
淀,将沉淀物取出,精密称其质量后置于50mL比色
管,用体积分数70%乙醇(乙醇加入量(mL)∶沉淀
物质量(g)=50∶1)于55℃下水浴1h,HPLC法测
定提取液中MK质量浓度。
123 温度对溶液中MK稳定性的影响
MK饱和水溶液在一定温度下水浴30min,离
心,测水溶液中MK质量浓度。
124 加热时间对溶液中MK稳定性的影响
将MK饱和水溶液置于100℃下,分别保持一
定时间,测定上清液中MK质量浓度。
125 pH对溶液中MK稳定性的影响
分别用醋酸和 KOH溶液调节水溶液 pH,于
20℃下水浴12h,测溶液中MK质量浓度。
126 光照和存放时间对溶液中MK稳定性的影响
将MK饱和的水溶液分别置放于棕色玻璃瓶和
透明玻璃瓶中,自然光下放置60d,每隔10d取样,
测溶液中MK质量浓度。
127 VC质量浓度对溶液中MK稳定性的影响
向饱和红曲水溶液中加入一定量的 VC,于
20℃水浴12h,测溶液中MK质量浓度。
128 氨基酸种类对溶液中MK稳定性的影响
食醋和酱油中含有多种氨基酸,据李路华
等[7-9]对食醋和酱油中氨基酸浓度测定结果,本实
验选取缬氨酸(Val)、精氨酸(Arg)、亮氨酸(Leu)、
蛋氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、谷氨酸(Glu)分别配
制成8g/L溶液,并按照 MK饱和浓度加入水溶性
红曲粉,于60℃水浴30min,离心,测溶液中MK质
量浓度。
129 蔗糖浓度对溶液中MK稳定性的影响
分别在红曲MK饱和的水溶液中加入一定量的
蔗糖,20℃下放置12h后离心,测溶液中 MK质量
浓度。
1210 盐浓度对溶液中MK稳定性的影响
模拟酱油含盐量(质量分数 15% ~18%)[10],
在红曲MK饱和的水溶液中加入食盐,使其食盐质
量分数分别达到12%、14%、16%、18%、20%,20℃
下放置12h,离心,测溶液中MK质量浓度。
2 结果与讨论
21 红曲MK溶解性能的初步测定
在纯净水(室温20℃)中不断加入水溶性红曲
粉,直至水溶液中刚刚出现沉淀物(在100mL水中加
了25g水溶性红曲(洛伐他汀质量分数25%)),静
置一定时间后离心,测定水溶液中的酸型和内酯型
MK的质量浓度,并计算溶液中酸型MK的比例。
通过实验可知,水溶性红曲有较好的溶解性,在
水溶液中MK的饱和质量浓度可达到5536mg/L,并
且以酸型MK为主,饱和质量浓度为5511mg/L,比
例高达995%。一个普通成年人每日摄入10~20
mg的MK就可以起到降血脂功效。在液态类产品中
只需加入少量(20mg的MK折算为约36mL饱和溶
液)质量浓度为5536mg/L的MK饱和溶液就可满
足降脂效果。红曲MK饱和溶液可以较好地作为液
态食品或功能性饮料的配料。
22 加热温度对水溶液中MK稳定性的影响
将红曲MK饱和水溶液(pH71)在不同温度下
加热30min后离心,离心管中未见沉淀。水溶液中
MK质量浓度变化如图1所示,随着加热温度的升高,
水溶液中的MK质量浓度降低。加热温度为60℃时
56 第1期 王铁军等:水溶性红曲中MonacolinK的稳定性
水溶液中MK质量浓度为5373mg/L;在100℃下加
热30min,MK的质量浓度降至5280mg/L,较20℃
水溶液中 MK的质量浓度仅下降了46%。究其原
因,加热可引起MK降解,同时加热对酸型和内酯型
MK的破坏作用几乎相同。
图1 加热温度对水溶液中MK稳定性的影响
Fig.1 Influenceofheatingtemperatureon
thestabilityofMKinwater
23 加热时间对溶液中MK稳定性的影响
100℃下,红曲MK饱和水溶液(pH71)分别加
热不同时间后离心,离心管中无沉淀。实验结果如图
2所示,水溶液中MK质量浓度随加热时间延长而不
断下降,加热10min后溶液中MK质量浓度为5347
mg/L,在 30min时其质量浓度为5280mg/L,在
60min时其质量浓度为5239mg/L。在100℃下处
理60min,其水溶液中MK含量损失在5%左右,但水
溶液中酸型MK的比例变化不大。
图2 加热时间对水溶液中MK稳定性的影响
Fig.2 Influenceofheatingtimeonthestabilityof
MKinwater
24 pH对水溶液中MK稳定性的影响
将红曲MK饱和水溶液(pH71)分别用醋酸和
KOH溶液调节其pH。实验结果如图3所示。由图3
可知:pH为40~70,水溶液中MK含量随pH降低
呈下降趋势,同时溶液中出现少许沉淀物。pH降至
30时,水溶液中 MK的质量浓度只有3871mg/L,
比pH为70时溶液中MK质量浓度减少了300%;
同时,在沉淀物中检测到MK。由图3可以看出,随着
pH的降低,溶液中和沉淀物中的酸型MK比例均呈
下降趋势。pH为30时,沉淀中的酸型 MK比例只
占572%,水溶液中的酸型MK比例较pH为70时
也下降了50%。水溶液中MK浓度下降的原因一方
面是酸性环境可使酸型MK转变为内酯型MK,内酯
型MK在水中溶解性较差,易生成结晶或沉淀,从而
导致水溶液中MK浓度下降,沉淀物中内酯型MK较
水溶液中比例高。另一方面酸性环境对水溶液中
MK有破坏作用。在 pH为30时水溶液中减少的
MK与pH为70时相比,其中621%转入沉淀中,其
余的379%被破坏。
图3 pH的变化对水溶液中MK
质量浓度的影响
Fig.3 InfluenceofpHchangeonthe
concentrationsofMKinwater
pH为70~90,水溶液中 MK质量浓度无变
化,且无沉淀。
朱华等[6]研究表明 MK的2种形态在一定 pH
条件下保持平衡,pH的改变将使这一平衡随之发生
变化。本实验结果也说明了这一问题。
25 光照和存放时间对水溶液中 MK稳定性的
影响
图4的实验结果表明,在光照和避光条件下放
置60d后溶液中 MK的质量浓度较开始时下降了
48% (光照)和12% (避光),酸型 MK所占比例
也呈下降态势,分别下降了22% (光照)和17%
(避光)。溶液离心后未见沉淀,溶液中 MK质量浓
度下降原因可能与长时间存放中 MK自然分解有
关。光照条件下溶液MK质量浓度下降速度较避光
条件下快4倍,可见光照会对其分解有促进作用,但
下降的幅度不大。因此添加水溶性功能性红曲的
66 生 物 加 工 过 程 第7卷
溶液或食品应采用避光保存,并且保存时间不宜
长久。
图4 光照和存放时间对溶液MK
稳定性的影响
Fig.4 Influenceofiluminationandstorage
timeonthestabilityofMK
26 VC质量浓度对溶液中MK稳定性的影响
图5的实验结果显示,向红曲水溶液中添加一
定量的 VC,可造成水溶液中 MK质量浓度减少,并
且溶液中VC含量的不断增加可引起 MK质量浓度
逐步降低。实验结果同时显示溶液中MK浓度减少
部分转移到沉淀中去了,因此溶液中 MK浓度下降
的主要原因是 VC添加使溶液环境变为酸性,酸性
环境使功能性红曲酸型 MK转变为内酯型 MK,因
其在水中溶解度较小造成沉淀,同时也会对水溶液
中MK有轻微破坏作用。
图5 不同VC质量浓度对溶液中MK
稳定性的影响
Fig.5 InfluenceofVConthestability
ofMK
27 氨基酸对MK稳定性的影响
图6显示,6种氨基酸(质量浓度8g/L)对溶
液中 MK稳定性均有不同程度影响,其中精氨酸
(Arg)对其影响最小而谷氨酸(Glu)对其影响较大。
其原因与氨基酸的性质有关。Arg是碱性氨基酸,
Glu为酸型氨基酸,其他为中性氨基酸。从24得
知,中性和碱性环境对于溶液中的MK稳定性有益,
而酸性环境会改变 MK的溶解性,图6的结果与上
述观点吻合。实验结果显示,Glu加入后,水溶液中
的 MK质量浓度为 2692mg/L,沉淀量为 1471
mg/L,二者的MK总量与表1水溶液中 MK质量浓
度相差1373mg/L。水溶液中 MK量减少,是因为
其以沉淀方式析出。
图6 不同氨基酸对溶液中MK稳定性的影响
Fig.6 Influenceofaminoacidtypesonthe
stabilityofMK
28 蔗糖对溶液中MK稳定性的影响
图7表明,向溶液中加入一定量的蔗糖,MK在
水溶液中的溶解度明显高于空白对照。蔗糖质量
浓度为 30g/L时水溶液中 MK质量浓度达最高
(6329mg/L)。蔗糖质量浓度为150g/L时,水溶
液中MK质量浓度为5799mg/L。水溶液中蔗糖
质量浓度超过30g/L后,随蔗糖质量浓度的提高,
MK溶解度呈下降趋势,但总体上蔗糖的加入可增
加水溶液中MK的溶解度。其原因可能是蔗糖的添
加增加了溶液粘度从而增加了红曲中 MK溶解度。
因此,水溶性红曲在添加到液态食品中时,可加入
适量的蔗糖以提高其MK溶解度。
图7 蔗糖对溶液中MK稳定性的影响
Fig.7 Influenceofsucroseonthe
stabilityofMK
76 第1期 王铁军等:水溶性红曲中MonacolinK的稳定性
29 盐对溶液中MK稳定性的影响
图8表明,盐的存在影响水溶液中MK的稳定性,
随着水溶液中盐浓度的增加,其MK质量浓度急剧下
降。水溶液中盐质量浓度在140g/L时MK质量浓度为
5167mg/L,盐质量浓度200g/L时其MK质量浓度为
4433mg/L。盐的存在对水溶液中酸型MK比例变化
无影响。120~180g/L盐浓度范围内,水溶液中MK浓
度降低,主要是由于NaCl是易解离的电解质,而MK
是弱电解质,当易解离的电解质加入后,会导致弱电解
质的溶解性能下降。另外,盐效应也使 MK溶解度
变小。
图8 不同盐浓度下溶液中MK的稳定性
Fig.8 InfluenceofsaltonthestabilityofMK
3 结 论
1)水溶性红曲中 MK热稳定较好,在100℃处
理60min,水溶液中 MK量损失在 5%左右,酸性
MK比例保持较好,基本无变化。
2)pH的改变对溶液中 MK的稳定性有影响。
酸性环境下,酸型MK向内酯型MK转化,使水溶中
功能性红曲中酸型 MK的溶解度下降;另一方面对
溶液中 MK有破坏作用。pH位于60~70时,溶
液中的MK含量及类型较稳定。
3)长时间的光照对水溶液中MK的降解有促进
作用,因此应该避光保存。
4)盐、氨基酸、VC均可降低功能性红曲 MK的
溶解度,使水溶液中MK含量降低,但对水溶液中酸
型MK比例影响甚微。
5)适当的蔗糖浓度可以提高功能性红曲MK的
溶解度,使水溶液中MK含量增加,但对MK结构转
化无作用。
参考文献:
[1] EndoA.MoncolinK:anewhypocholemicagentproducedbya
monascusspecies[J].Antibiotics,1979,32(8):852854.
[2] MaYJ,LiYG,YeQ,etal.Constituentsofredyeastrice:atradi
tionalchinesefoodandmedicine[J].JournalofAgriculturaland
FoodChemistry,2000,48(11):52205228.
[3] 李航,李学旺,段琳,等.洛伐他汀对肾小球系膜细胞增殖及细
胞周期时相的影响[J].中国医学科学院学报,2002,24(1):
6466.
LiHang,LiXuewang,DuanLin,etal.InhibitoryefectsofLovasta
tinontheproliferationandcelcyclephaseofculturedhumanglo
merularmesangialcelsinvitro[J].ActaAcademiaeMedicinae
Sinicae,2002,24(1):6466.
[4] LeeJ,LeeI,ParkC,etal.LovastatininducedRhoAmodulation
anditsefectonsenescenceinprostatecancercels[J].Biochemi
caland BiophysicalResearch Communications,2006,339:
748754.
[5] 朱华.红曲霉液态发酵法生产 MK的研究[D].无锡:江南大
学,2003.
[6] 朱华,许赣荣,陈蕴.HPLC法测定红曲中酸型和内酯型 Mona
colinK[J].无锡轻工大学学报,2003,22(3):4652.
ZhuHua,XuGanrong,ChenYun.HPLCanalysisofacidform
andlactoneformMKfromMonascusredrice[J].JournalofWuxi
UniversityofLightIndustry,2003,22(3):4652.
[7] 李路华,周建科,岳强,等.离子色谱间接电导法测定酱油及醋
中的氨基酸[J].中国调味品,2005,1(1):4951.
LiLuhua,ZhouJianke,YueQiang,etal.Determinationofamino
acidsinsoyandvinegarbyionchromatographicindirectconduct
ancemethod[J].ChinaCondiment,2005,1(1):4951.
[8] 余鸣春,敖宗华,陶文沂,等.镇江恒顺优质香醋理化指标的分
析研究[J].中国调味品,2006,6(6):1821.
YuMingchun,AoZonghua,TaoWenyi,etal.Astudyonthe
physicalandchemicalindexofHengshunaromaticvinegar[J].
ChinaCondiment,2006,6(6):1821.
[9] 丁祥欢,高乐怡,韩茹,等.毛细管电泳 -电化学检测食醋和酱
油中氨基酸含量[J].华东师范大学学报:自然科学版,2002,3
(1):5660.
DingXianghuan,GaoLeyi,HanRu,etal.Determinationofamino
acidsinvinegarandsoybeansaucebycapilaryelectrophoresis
withelectrochemcialdetection[J].JournalofEastChinaNormal
University:NaturalScienceEdition,2002,3(1):5660.
[10]吕东津,梁姚顺,宋小焱.酱油的色、香、味[J].中国调味品,
2004,7(7):711.
LüDongjin,LiangYaoshun,SongXiaoyan.Thetaste,flavorand
colorofsoysauce[J].ChinaCondiment,2004,7(7):711.
86 生 物 加 工 过 程 第7卷