红曲在古代也被称为“红米”、“赤曲”、“丹曲”等,在我国的福建、浙江、江西、广东、台湾一带广为使用,主要应用于酿酒、中药及食品添加剂等方面。福建省是中国盛产红曲的省份之一,其红曲品种多样,是福建省本土特色资源。本文系统筛选了高产色素和Monacolin K,低产桔霉素的优质红曲菌菌株,并对红曲菌菌株的培养基进行了优化和碳氮源调控。本研究首先从福建各地的红曲米中分离得到53株红曲菌,通过形态分类鉴定选出17株菌株再进行分子生物学和生理生化相结合的方法,对17株红曲菌进行分类鉴定,确定其生物学地位。综合形态学、生理生化试验和分子生物学鉴定,初步鉴定确定出7株变红红曲菌,6株高粱红曲菌,3株白色红曲菌,1株紫色红曲菌。通过液体和固体发酵考察红曲菌对红曲菌产色素、Monacolin K、桔霉素的能力,筛选获得一株产色素能力较强、产Monacolin K能力较强、产桔霉素能力较弱的优质菌株—高粱红曲菌T3。通过比较红曲菌菌株在九种不同发酵基质的色素产量,筛选最适合的发酵基质。研究结果表明:红曲菌菌株在以红米为基质的固态发酵体系中的色素产量最高。在此基础上外加碳氮源和无机盐,比较不同种类的碳氮源和无机盐对红曲菌产色素能力的影响。结果表明最佳条件为:0.6%果糖,0.05%氯化铵,初始含水量50%,0.25%KH2PO4和0.10%MgSO4。响应面法优化结果表明果糖添加量、氯化铵添加量以及初始含水量对色素的产量影响显著;氯化铵添加量和初始含水量之间存在交互作用。优化后的最优培养基配方:红米20 g,0.25%KH2PO4和0.10%MgSO4,果糖添加量为0.54%、氯化铵添加量0.06%和初始含水量46.00%,该设计中模型预测的色素最大值为6693.99 U·g-1。5次重复红曲菌发酵培养实验,经测定实际所得红曲色素为6684.16 U·g-1,与模型中预测的色素最大值相差不大,说明模型设计合理,吻合度较高。对菌株T3进行红曲菌的碳氮源发酵差异特性分析。分别以甘油、大米粉、蔗糖、可溶性淀粉、乳糖、麦芽糖、葡萄糖、甘露醇和果糖作为碳源,以蛋白胨、豆粉、酵母粉、硝酸钠、牛肉膏、玉米浆、硫酸铵、谷氨酸钠作为氮源。研究结果表明甘油和牛肉膏是菌株T3液态发酵高色素产量的最适碳、氮源。选择色素差异较大的碳氮源,研究代谢产物差异特性。结果表明在发酵周期第9 d开始,色素产量差异较大。检测这一周期的其他代谢产物发现不同碳氮源对红曲菌液体发酵中红曲色素、Monacolin K和桔霉素的影响都比较明显。最后进行转录组差异分析,构建RNA文库。得到可溶性淀粉与甘油、蛋白胨与牛肉膏、硫酸铵与蛋白胨、硫酸铵与牛肉膏两两样品间差异表达基因数分别为865,495,659,531,通过COG功能注释方法得到的差异基因主要属于碳水化合物的运输和代谢,氨基酸运输和代谢,无机离子运输和代谢,蛋白质转译、修改、伴随等类别,且都有差异基因参与次生代谢产物生物合成、运输和分解代谢。本文为福建省红曲菌菌株的系统分类研究,红曲菌菌株的培养基优化以及碳氮源调控提供了参考信息和理论依据。