摘要
莫纳克林 K（Monacolin K，MK），是红曲菌合成的次级代谢产物，是一种天然洛伐他汀（Lovastatin，LOV），是红曲米的主要功能性成分。红曲菌有固态和液态两种发酵方式，红曲发酵生产 MK 常采用固态发酵。但固态发酵面临发酵周期长、MK产量低、产品质量不稳定、成本高、易染菌等问题。为解决红曲固态发酵生产MK 所面临的难题，本研究以紫色红曲菌（Monascus purpureus） CGMCC No.18110 为发酵菌种，变温发酵，以单因素实验结果为基础，再采用响应面分析方法设计实验进一步优化工艺。根据单因素实验结果，选取 L-蛋氨酸添加量、大豆粉添加量、甘油添加量、接种量为影响因素，响应面实验结果表明：在装量料 100 g、大豆粉添加量 2.32 %、甘油添加量 2.51 %、L-蛋氨酸添加量0.10 %、接种量16.00 %的条件下，变温发酵24 d（即前3 d 30℃培养，后21 d 20℃低温培养，并在低温发酵第4天加入L-蛋氨酸）。酸式MK产量分别为20.93 mg/g、20.27 mg/g、21.80 mg/g，平均值为 21.00 mg/g。通过扫描电镜研究红曲菌的形态变化发现添加 L-蛋氨酸能使红曲菌菌丝体更为粗壮，褶皱变多。细胞壁、细胞膜的通透性增加，产物积累形成的反馈抑制程度降低，从而使 MK 产量得到提升。 本研究还探索了 MK 对胰腺癌细胞周期的影响。通过 CellTiter-Glo发光法检测癌细胞活力；双染法检测不同浓度梯度的 MK 对胰腺癌细胞周期的影响；RT-PCR 分析胰腺癌相关基因的表达情况；蛋白质印迹检测 50 μM 的 MK 处理后胰腺癌细胞的 p-AKT 和 p-ERK 蛋白的表达情况。结果表明，内酯式 MK 对MIA PaCa-2 细胞的 IC50 值为 24.79 μM；使用 33.33 μM 的 MK 处理胰腺癌细胞48h 后，G1 期的细胞数量由 57.9 %下降至 18.1%；采用 50 μM MK 处理胰腺癌细胞24 h 后，p-AKT 和 p-ERK 蛋白的表达均有所下降，3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A 还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase , HMGCR）基因的表达受到抑制，差异具有统计学意义（P＜0.05）；与HMGCR基因表达相比，乙二醛酶1（GLO1）基因的表达受到了显著抑制（P＜0.001）。因此说明MK可通过影响MIA PaCa-2 胰腺癌细胞的细胞周期，诱导胰腺癌细胞凋亡。 本研究通过优化功能性红曲发酵工艺，有效地提高了红曲米中酸式 MK 的产量，为功能性红曲发酵生产提供了新的工艺路线。本研究还探索了内酯式MK对胰腺癌凋亡的诱导作用，为开辟MK在医药工业上的新应用做了有益的铺垫。
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