功能紅曲液態發酵的研究進展

尚學平，許世錦，陳羅華周, 陳玲娟

(廣東天益生物科技有限公司，廣東 湛江，524300)

20世紀70年代末，日本的ENDO等[1]發現了紅曲霉代謝產物中的降膽固醇活性物質Monacolin K及其類似物，這極大地促進了紅曲的研究與應用。近年來，高膽固醇血癥發生率正以驚人的速度增長。同時，它會引發多種心血管疾病及并發癥,嚴重威脅到公眾健康。目前，臨床上普遍使用由土曲霉發酵生產的全部為閉環的降脂藥物治療高膽固醇血癥，但存在較多副作用，主要是對肝功能的損害，患者服藥期間需3個月進行一次肝功能的血檢，因此通過研發紅曲菌發酵，特別是液態發酵生產的富含高開環的Monacolin K的功能紅曲來達到降脂療效[2]，引起了廣泛的關注。

由于存在非甘油碳源液態發酵Monacolin K產量極低的技術瓶頸，因而采用符合GB 2760—2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》的原料通過液態發酵開發出高含量、高開環的Monacolin K的功能紅曲，已成為當今的研究重點[3]。

1 Monacolin K的生物活性

紅曲菌生物發酵產的Monacolin K，不管是采用固態或液態發酵方式，均以酸式(開環結構)和內酯式(閉環結構)2種形式存在。酸式Monacolin K的結構與人體內膽固醇合成途徑中的3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A, HMG-CoA)的結構相似,能與限速酶HMG-CoA還原酶形成競爭性抑制，從而抑制膽固醇的合成[4]。內酯式Monacolin K，則需要被人體肝臟分泌的羥基酸酯酶轉化為酸式結構，才能夠發揮降膽固醇的作用[5]。因個體的差異，部分人體的肝臟能分泌羥基酸酯酶，而部分人體的肝臟則低分泌或不分泌羥基酸酯酶，所以內酯式Monacolin K的降脂效果會大打折扣。同時，人體分泌羥基酸酯酶的同時，會對肝臟造成損害，也就是通常所說的功能紅曲Monacolin K的毒性問題，這是土曲霉發酵生產的無活性的100%內酯式結構的洛伐他汀的弊端所在。

2 Monacolin K的生物合成

Monacolin K是由紅曲霉聚酮體合成酶(polyketide synthetase, PKS)調控合成的次級代謝產物，有2條生物合成途徑[6](圖1)；一條在合成過程中形成中間體，依次轉化為Monacolin L、Monacolin J, 最后形成Monacolin K；另一條在合成過程中形成二甲基丁酰輔酶A，再進一步合成Monacolin K。

通過對Monacolin K生物合成相關基因進行鑒定，CHEN等[7]發現了9個和Monacolin K生物合成基因同源性較高的基因簇(圖2)，推測它們編碼Monacolin K蛋白質的合成基因：mokA和mokB用于合成肽鏈骨架；還包括P450單氧酶基因(mokC),氧化還原酶基因(mokD),脫氫酶基因(mokE),轉酯酶基因(mokF),HMG-CoA還原酶基因(mokG),轉錄因子基因(mokH)及外排泵基因(mokI)。

圖1 Monacolin K的生物合成途徑Fig.1 Monacolin K biosynthetic pathway

將mokA基因破壞后，菌株不再合成Monacolin K，表明mokA編碼合成Monacolin K的聚酮體合成酶；將mokB基因破壞后[8]，菌株也不合成Monacolin K，但積累了一個中間體Monacolin J，表明mokB編碼聚酮體合成酶，負責側鏈二酮部分的生物合成;mokH基因編碼Zn(Ⅱ)2Cys6 雙核DNA結合蛋白，研究表明[9]，mokH 可以上調Monacolin K生物合成基因的轉錄，促進Monacolin K的合成。

3 功能紅曲液態發酵的控制策略

與功能紅曲傳統的固態發酵相比，液態發酵具有規模大，自動化程度高，人力成本低，生長過程中易控制雜菌等顯著優點。但功能紅曲的液態深層發酵，也存在諸多不利因素：紅曲菌處于高滲透壓的狀態下，菌體的生長和代謝受到包括菌種、發酵培養基的組成與配比、發酵醪液滲透壓、溶氧、溫度、發酵醪液的稀黏度、補料工藝、攪拌葉的剪切力等因素的影響。

3.1 菌種的選育

選育高產Monacolin K的優良菌株，是實現大規模液態發酵生產的關鍵。目前，改良菌種的手段有誘變、遺傳重組和基因工程技術等手段，但考慮到基因工程菌株帶來的安全隱患，現在常用的菌種改良手段還是采用常規的誘變，其中包括紫外誘變和常壓室溫等離子(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)誘變方式。李玲等[10]研究發現，經紫外誘變和ARTP誘變的紫色紅曲菌突變株，產Monacolin K能力較原菌株提高了1.0倍和2.3倍，經5次傳代培養，Monacolin K產量分別下降2.83%和1.97%，表明2種誘變方法得到的突變株均能高產Monacolin K，同時具有良好的遺傳穩定性。研究表明ARTP誘變方式比常規的誘變方式更具優勢。祁田甜等[11]研究發現，ARTP具有較強的致死和致突變效應，可獲得較高的正突變率(23.8%)，篩選得到的突變株較出發菌株產Monacolin K提高了111%。研究表明ARTP產生的活性粒子可透過細胞膜作用于DNA，引起DNA發生多樣性損傷和不完全修復突變，形成遺傳穩定的突變株。郎天丹等[12]研究發現，利用高能混合粒子場處理紫色紅曲霉，也能選育出高產Monacolin K、低產桔霉素的突變株，經混合粒子場輻照后，紫色紅曲霉正突變率可達32.84%～60.56%，液態發酵產Monacolin K最高可達421.69 mg/L,較出發菌株最高提高了142.14%, 產桔霉素為0.01～0.04 mg/L。突變株經5次傳代后，液態發酵產Monacolin K能力僅下降1.65%～4.21%，可獲得遺傳性能穩定的突變株。由此可知，通過高能粒子或等離子對紅曲菌進行誘變，是一種可應用到微生物誘變育種的新方法。

圖2 Monacolin K的生物合成基因簇Fig.2 Monacolin K biosynthetic gene cluster

3.2 發酵培養基的構建

發酵培養基的組成與配比，直接影響紅曲菌的生長與代謝，是高產功能紅曲活性物質的決定性因素，菌株優良性狀的高效表達，取決于優良的培養基的構建。

3.2.1 碳源的選擇

碳源是發酵培養基中最重要的成分之一，對微生物生長代謝的作用主要為提供細胞的碳架，提供細胞生命活動所需的能量，提供合成產物的碳架。

現有技術中，單獨使用大米粉作碳源進行功能紅曲的液態發酵，所產生的活性物質含量較低，發酵醪液Monacolin K含量通常在5～30 mg/L，無經濟價值，無法批量生產及應用。為此，眾多學者和研究人員，為實現紅曲菌高產Monacolin K，對碳源的選擇進行了不懈的努力。陳曄等[13]研究發現，以紅色紅曲菌9901作試驗菌株，純甘油為碳源，大豆水解液為氮源，14 d搖瓶液態發酵產Monacolin K可達1 600 mg/L,在15 L發酵罐中產Monacolin K可達888.9 mg/L，確認最佳的碳源為甘油。陳泉等[14]采用紫色紅曲菌突變株MP60-6作試驗菌株,以甘油與米粉復合碳源進行液態深層發酵17 d，產Monacolin K可達1 302 mg/L，為出發菌株產量的2.66倍。薛意斌等[15]采用煙色紅曲菌作試驗菌株，甘油作碳源的液態深層發酵中，甘油含量在0～12%時，隨其濃度的增加，紅曲菌胞內和胞外的總的Monacolin K產量呈現先增加后減少的趨勢，當甘油質量分數為8%時，胞內和胞外的總的Monacolin K達到最大，分別為9 474.4、7 005.8 μg/(g dcw)。同時發現合成Monacolin K的相關基因mokA、mokD、mokE、mokG、mokH、mokI表達量較對照組逐漸升高。研究表明，甘油在液態發酵功能紅曲中具有重要的作用，既可作紅曲菌生長的碳源，又可作為合成Monacolin K的前體物質。

3.2.2 氮源的選擇

氮源是構成菌體細胞中核酸、蛋白質和細胞質的主要成分，也是合成含氮代謝產物的主要原料，對微生物的生長和目標產物的積累有重要影響。陳泉等[14]在紫色紅曲菌突變株MP60-6的液態發酵中，發現有機氮源中蛋白胨發酵Monacolin K產量最高，無機氮源中NaNO3發酵產Monacolin K最高。童振宇等[16]利用單次單因子法和響應面法相結合的方法，優化紫色紅曲菌WX的液態發酵工藝，發現利用有機氮源Monacolin K質量濃度明顯高于無機氮源，在各種有機氮源中，蛋白胨和黃豆粉發酵的Monacolin K產量最高，考慮到黃豆粉成本較低，以黃豆粉為氮源較佳。

3.2.3 影響紅曲菌產Monacolin K的物質選擇

要實現液態發酵功能紅曲的高產，關鍵是增加胞外代謝物的分泌，盡可能減少胞內代謝物的反饋抑制，也就是增加細胞膜的通透性。柴詩緣等[17]以紫色紅曲菌作試驗菌株，在發酵培養基中添加山藥粉、橘皮粉、酵母菌液、酵母上清液、酵母破壁液、破壁后的酵母液、亮氨酸、谷氨酸、乙醇等物質，進行深層液態發酵，研究發現：添加谷氨酸可以極顯著(P<0.01)增加Monacolin K的產量，產量提高了5.60倍, 通過掃描電鏡發現，菌體細胞壁的褶皺增加，推測谷氨酸增加了紅曲菌細胞膜的通透性，使胞外代謝物分泌量增加，從而提高Monacolin K的產量。朱倩倩等[18]研究發現，在紫色紅曲菌液態發酵培養基中添加精氨酸、L-蘋果酸、D-葡萄糖、煙酰胺、α-酮戊二酸、苯丙氨酸、賴氨酸、焦磷酸硫胺素、黃素單核苷酸、L-乳酸等物質，對發酵8和15 d的Monacolin K產量進行分析，結果表明：精氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸以及黃素單核苷酸等物質的添加對Monacolin K產量有促進作用，其中精氨酸效果最為顯著，Monacolin K產量與對照組相比提高了2.3～3.7倍。朱穎慧等[19]在紫色紅曲菌液態發酵培養基中添加0.1%檸檬酸，發現對Monacolin K的產量促進效果最為顯著，與原始培養基相比提高了2.71倍，經掃描電鏡觀察，發現實驗組的細胞壁表面出現了更多的褶皺，推測細胞膜的通透性有所提升；同時，采用熒光定量PCR檢測發現，添加檸檬酸的培養基中，紅曲菌Monacolin K合成關鍵基因(mokA-mokI,LaeA)的表達量呈現一定的上升趨勢，進而提高Monacolin K的產量。上述研究表明，氨基酸或有機酸的添加，既能增加細胞膜的通透性，又能提升Monacolin K合成關鍵基因(mokA-mokI,LaeA)的表達量，從而提高Monacolin K的產量。ZHANG等[20]研究發現，在紅色紅曲菌9901的液態發酵基礎培養基中添加40.0 g/L非離子表面活性Triton X-100，發酵20 d產Monacolin K達到(2 026.0±30.4) mg/L，比對照組增加了84.9%。研究表明，Triton X-100能大幅增加細胞膜的通透性，驅使更多的胞內代謝物分泌到發酵液中，從而降低了胞內代謝物的反饋抑制，實現Monacolin K高產。

3.3 培養條件的構建

3.3.1 培養溫度的選擇

紅曲菌能夠在較寬的溫度范圍內(25～40 ℃)生長，但其合成代謝物的溫度則相當特殊，而利于高產高開環Monacolin K的培養溫度則更為特殊。黃穎穎等[21]研究發現, 在接種量為6%(體積分數，下同)，搖瓶轉速160 r/min的紅曲菌液態發酵中，先30 ℃培養2 d后再26 ℃培養7 d，產生開環的Monacolin K的比例可達87%，比26 ℃恒溫培養的提高了2.63倍。LIN等[22]采用煙色紅曲菌CG-6分2種工藝進行液態培養。一種為恒溫30 ℃培養21 d；另一種為變溫培養，先于30 ℃培養6 d，然后25 ℃培養15 d, 測定菌體的生物量和Monacolin K的含量。結果顯示，恒溫培養能增加菌體的生物量，變溫培養Monacolin K的產量為恒溫培養的16倍。研究發現，基因mokI在變溫培養時的表達量為恒溫培養的1.65倍，變溫培養能增強了次級代謝產物產生途徑中的蛋白質表達，但抑制了參與菌絲體生長的蛋白質表達。童振宇等[16]采用紫色紅曲菌WX作試驗菌株，甘油作碳源，黃豆粉作氮源的液態發酵，發現Monacolin K的質量濃度與培養溫度十分密切，在24～28 ℃的范圍內，Monacolin K的質量濃度較高，在28～32 ℃，Monacolin K的質量濃度隨溫度的升高而急劇降低。研究表明，變溫培養有利于開環結構的Monacolin K的合成與分泌，并能夠實現Monacolin K的高產。

3.3.2 接種量的選擇

接種量的大小決定著發酵延緩期的長短，隨著接種量的增加，菌體繁殖速度加快，生物量增加，相應合成Monacolin K的產量也增加；但過高的接種量，會導致培養基的營養成分消耗過快，而影響代謝物合成所需能量的供應。趙娜等[23]采用紫色紅曲菌ZX26作試驗菌株，以葡萄糖為碳源，牛肉膏為氮源的液態搖瓶發酵中，接種量在7%～9%(體積分數，下同)時，有利于Monacolin K產量的增加；7%時，產量最高；大于9%時，Monacolin K產量開始下降。陳景智等[24]采用紅曲菌突變株作試驗菌株，以甘油為碳源，黃豆為氮源進行液態搖瓶發酵，發現最適的接種量為8%，培養12 d，Monacolin K產量達最大值615.3 mg/L。李玲等[25]以紫色紅曲菌M2作試驗菌株，發現最適的接種量為10%，培養14 d產Monacolin K達最大值。陳曄等[13]研究發現，以紅色紅曲菌9901為試驗菌株，甘油作碳源，大豆水解液作氮源的液態搖瓶發酵，當接種量為5%時，培養14 d，產Monacolin K達最大值1 600 mg/L。上述的研究表明，考慮到發酵培養基組成的差異，合適的接種量應在5%～10%。

3.3.3 發酵初始pH的選擇

發酵過程中培養基的pH是微生物在一定環境條件下代謝活動的綜合指標，是一項重要的發酵參數，它對菌體的生長和產物的累積有很大的影響。徐偉等[26]以紅曲菌作試驗菌株，玉米淀粉作碳源的搖瓶液態發酵中，發現在偏酸性的發酵初始條件下，Monacolin K產量相對較高，隨著pH升高產量逐步下降，當pH為4.5時，Monacolin K產量最高達148.00 mg/L。陳曄等[13]在紅色紅曲菌9901，培養基的碳源為甘油，氮源為大豆水解液的液態搖瓶發酵中，研究發現培養基最適的初始pH為4.5，產Monacolin K可達1 600 mg/L。研究表明，最適的培養基初始pH應在4.5左右。

3.3.4 培養時間的選擇

發酵時間的長短，由菌株所產目的代謝物的質量濃度來決定，目的是盡可能縮短發酵周期，提高效益。一方面，既要盡可能完全利用培養基中的營養成分，另一方面，又要盡可能發揮菌株合成代謝物的潛能。陳曄等[13]在紅色紅曲菌9901的液態搖瓶發酵中，發現培養4～14 d，Monacolin K產量迅速增加，14 d后Monacolin K產量增加趨于平緩，第23天時較第17天略有下降。童振宇等[16]采用紫色紅曲菌WX的液態發酵中，發現Monacolin K在第4天開始合成，在第4～15天內隨著培養時間的增加而提高，第15天時達到最大，15 d以后Monacolin K的質量濃度基本不變，17 d之后有所減少。徐偉等[26]以紅曲菌作試驗菌株，玉米淀粉作碳源的搖瓶液態發酵中，發現紅曲菌Monacolin K的產量隨著培養時間的增加而提高，到第14天達到最大，為156.236 mg/L。李亞莉等[27]以紅曲菌MPT13作供試菌株，甘油為碳源，黃豆粉為氮源的液態搖瓶發酵中，培養4～18 d時，Monacolin K增幅較大，第12天時，產Monacolin K最高，達到0.180 mg/mL。發酵產Monacolin K的最大值應在12～15 d，周期應在20 d左右，具體由菌株、培養基組成和培養工藝決定。

3.3.5 攪拌轉速的選擇

攪拌轉速是影響液態發酵的菌體形態和Monacolin K產量的一個非常重要的因素，它會影響紅曲菌菌體形態的變化，同時菌體形態的變化與紅曲菌生物量和Monacolin K產量又有緊密的關系。陳曄等[13]在紅色紅曲菌9901的15 L發酵罐液態發酵中，發現初始攪拌轉速為150 r/min，菌球形成后逐步增加轉速，4 d后增加到300 r/min，初始通風量1 m，逐步提高至1.6～1.8 m，培養溫度28 ℃，培養12 d，產Monacolin K最高，產量達888.9 mg/L。徐偉等[26]研究發現，以紅曲菌作試驗菌株，玉米淀粉作碳源的搖瓶液態發酵中，搖床轉速為150 r/min時，Monacolin K產量最高，達到157.231 mg/L。張朝暉等[28]以紫色紅曲菌作試驗菌株，葡萄糖、甘油、可溶性淀粉為復合碳源，大豆蛋白胨為氮源的2 L罐液態發酵中，發現最適的攪拌轉速為120 r/min，培養時間為12 d, 產Monacolin K最高達48.8 mg/L。葉昌亞等[29]以紅色紅曲菌9901作試驗菌株，甘油為碳源，大豆水解液為氮源，30 L液態發酵中，發現當攪拌轉速較低(150～350 r/min)時，隨著轉速的增加，發酵液中的菌球數量和菌球直徑逐漸增大，其發酵合成Monacolin K的產量隨著轉速的加大而逐漸增加。當轉速為350 r/min時，發酵液中菌體為均勻、較大、表面光滑的菌絲球，其生物合成Monacolin K產量最高，達到1 308 mg/L。當轉速為400 r/min時，初始直徑為1 500 μm的菌球減小至最終大小為900 μm的菌絲球，這些分散的、較小的、表面有較長菌絲的菌絲球，合成Monacolin K的產量較低。研究表明，攪拌轉速的大小，受多因素的制約。一般來說，搖瓶轉速在150～180 r/min為宜，合適的發酵罐的轉速主要與罐的容積有關系。

3.4 補料工藝的構建

補料是提高紅曲菌產Monacolin K發酵水平的一種有效方式。紅曲菌液態發酵Monacolin K的合成一般在氮源消耗殆盡時才開始。現有技術中，發酵一般采用前3 d高溫培養，為菌體的增殖期；3 d后低溫培養，為代謝物的合成期。陳泉等[14]以紫色紅曲菌突變株MP60-6為試驗菌株，甘油和米粉作碳源，蛋白胨作氮源的搖瓶液態發酵中，在培養3、4 d時添加0.1%乙酸和0.2%檸檬酸，8 d補加10%甘油，培養17 d，Monacolin K產量可達1 302 mg/L，為出發菌株ZH01產量(489.2 mg/L)的2.66倍。乙酸和檸檬酸均是紅曲菌代謝中產生乙酰輔酶A的直接前體物質，根據已知的Monacolin K的合成途徑，胞內的乙酰CoA含量是決定Monacolin K產量的關鍵因素。甘油作為速效碳源，既可作為合成代謝物的能源物質，又可經紅曲菌的酶系轉變為合成Monacolin K的前體物質。唐旭等[30]以紫色紅曲菌誘變株M215作試驗菌株，以米粉或米粉與葡萄糖混合物為碳源，蛋白胨為氮源的發酵罐液態發酵中，在培養至第48、60、72和84 h，分別以100、200、200 和100 mL的葡萄糖和蛋白胨混合液補料，Monacolin K產量最高達79.83 mg/L，發酵時間119 h。這表明在發酵前3 d補充碳源與氮源，能大幅度縮短發酵時間。

3.5 Monacolin K代謝途徑控制方法的構建

控制 Monacolin K代謝途徑應從分子水平上著手[31]。一方面，運用蛋白組學和基因組學等方法分析Monacolin K的代謝途徑和合成相關基因，再通過基因改造或添加能夠使相關基因抑制表達或過表達的添加物，達到控制Monacolin K合成途徑的目的[7,32]。林琳等[33]以mokE為目的基因，構建紅曲菌mokE過表達工程菌株，通過RT-qPCR確定mokE過表達轉化子，對轉化子Monacolin K產量進行測定，同時利用掃描電鏡對野生株紅曲菌M1及轉化子菌絲、孢子進行觀察。研究發現：其中的3株轉化子mokE表達量增加，內酯型Monacolin K產量分別為2 159.7、4 177.6、3 365.7 μg/g，與野生株M1 Monacolin K產量(1 447.8 μg/g)相比，分別提高了49.2%、188.5%、132.5%，說明mokE過表達能提高Monacolin K的產量。掃描電鏡結果顯示，mokE過表達是通過影響紅曲菌菌絲體及孢子的生長，最終影響Monacolin K的產生。HUANG等[34]研究發現，添加512 μmol/L亞油酸時，紅色紅曲霉Monacolin K的產量增加了135%。其機理為亞油酸通過激活cAMP-pkA途徑來上調mokA和mokH基因的轉錄水平，而mokA是Monacolin K合成途徑聚酮體合成酶的編碼基因，mokH是與紅曲霉次級代謝相關的Zn(Ⅱ)2Cys6結合蛋白的編碼基因，從而增加紅色紅曲霉Monacolin K的產量。從分子水平上調控紅曲菌Monacolin K 的代謝合成應是今后研究的重點。

4 展望

以大米為原料，由紅曲霉發酵生成的含Monacolin K等生物活性物質的紅曲稱為功能紅曲,按中國輕工行業標準QB/T 2847—2007《功能性紅曲米(粉)》規定，該標準針對的功能紅曲為固態發酵方法生產的產品；液態發酵研制的功能紅曲尚未列入國家標準中，相關的國家標準正在制定中。現階段，功能紅曲全部采用塑料三角瓶的固態發酵方式生產，尚未見有采用大米為原料的液態發酵方法生產的相關報道。只報道在實驗室，采用甘油為原料的15 L發酵罐的液態發酵，產Monacolin K的含量達到888.9 mg/L，但采用甘油或含甘油成分的原料為碳源，既不符合GB 2760—2014標準，也不符合QB/T 2847—2007標準的要求。

固態發酵產Monacolin K的含量一般為液態發酵的20倍左右，采用不含甘油原料的液態發酵的Monacolin K含量一般小于30 mg/L，故如何提高采用不含甘油的原料為碳源的液態發酵的Monacolin K含量，使最終的制成品Monacolin K質量分數高于0.4%，為當前液態發酵的瓶頸，嚴重制約著功能紅曲液態發酵的產業化。

4.1 菌株的誘變與篩選

在工業發酵領域，微生物菌種的優異性能來自人們持續不斷的菌種選育。因此，通過誘變篩選菌株仍是今后工作中提高Monacolin K產量的重要方法。由于基因工程菌發酵生產的產品對人們健康的影響尚未明確，菌株的選育不推薦采用基因改造法(GMO)即轉基因法，大多仍采用誘變選育法，尤其為ARTP的誘變方式, 推薦采用紫外誘變與ARTP相結合的方式。

4.2 Monacolin K開環比例的調節

解決功能紅曲液態發酵低產Monacolin K問題的關鍵是降低紅曲菌胞內代謝物的反饋抑制，這就要求對發酵培養基的組成與控制工藝進行深入的研究，構建出高效表達的發酵培養基，力求大幅增加紅曲菌細胞膜的通透性，以利于水溶性的開環結構的酸式Monacolin K分泌至胞外，從而實現高產Monacolin K。

4.3 補料工藝的突破

現有的技術中，以淀粉為唯一碳源的紅曲菌液態發酵中，尚未見采用補料工藝實現高產Monacolin K的報道。一般地，不管是初級代謝還是次級代謝的發酵，補料工藝是實現高產代謝物的重要途徑，這就要求對補料工藝進行深入的研究，包括在補料配方、補料方式、補料時間方面摸索出成熟的工藝，特別是如何激活聚酮體合成酶活性的物質的添加，并采用特別有效的遲效碳源，既可保證經紅曲菌酶系轉變為合成Monacolin K前體的碳源供應，又不會形成葡萄糖的阻遏效應，同時又能保證合成代謝物的能源的供應，繼而增強發酵的后勁，從而突破紅曲菌液態發酵低產Monacolin K的技術瓶頸。

4.4 桔霉素含量的調控

控制發酵代謝物中桔霉素含量，可從以下方面入手：一方面，可通過基因調控手段，敲除產桔霉素的基因，篩選出不產桔霉素的菌株；另一方面，在發酵培養基中添加某種抑制紅曲菌產桔霉素的物質，大幅降低代謝物中的桔霉素的含量，使代謝物中桔霉素的含量符合國家的相關標準。HUANG等[35]在橙黃色紅曲菌的液態發酵中，在發酵培養基中加入黃酮類物質，如蘆丁、α-葡萄糖基蘆丁或曲克蘆丁進行培養。研究發現，上述黃酮類物質的添加對菌體的生長影響較小，然而與對照組培養基相比，桔霉素的濃度均有不同程度的降低。添加蘆丁可以在一定程度上抑制桔霉素的產量，但不能大幅抑制桔霉素的產生；加入α-葡萄糖基蘆丁或曲克蘆丁后，橙黃色紅曲菌產桔霉素的能力明顯下降，相關的機理正在研究中。

4.5 政策法規的完善

紅曲菌作為食藥兩用的安全菌株，具有悠久的使用歷史，其固態發酵產品早已被廣泛接受，安全可靠。眾所周知，液態發酵的生產方式有著固態發酵無可比擬的優勢，尤其為功能紅曲的液態發酵，其產品在純度、水溶性、開環活性物質的比例、風味性、應用范圍等方面有著巨大的優勢，建議國家相關職能部門，盡快把紅曲菌液態發酵的代謝物納入等同固態發酵的代謝物的相關的國家標準中，以利于紅曲菌液態發酵的代謝物盡快產業化，惠及社會。