紅麴菌

紅麴又名赤麴或丹麴，日本稱為 beni koji 或 anka koji，歐洲則以中國紅米 (red Chinese rice) 稱之 (陳，2003)，在亞洲地區，紅麴於飲食、醫藥與工業上之 應用已有千年的歷史，西元 1596 年，明代李時珍所撰之《本草綱目》中對紅麴

功效記述如下：「主治消食活血，健脾燥胃」。明末清初，鄭成功光復台灣後，廣

招漢人來台發展開墾，而紅麴的出現，相傳便是在這時期，自大陸浙江、江蘇、

江西與福建一帶渡海來台的製酒匠人所傳入，而後到了日本統治時期，台人於樹 林設立樹林造酒公司，並開始大量生產「金雞」和「黃雞」兩種紅酒，也就是後 來知名的紅露酒。時至今日，隨著微生物的應用技術愈趨完熟與國人對養生概念 的日趨重視，因此，在國內、外，紅麴於保健食品上的應用皆有不錯的發展，也 在在證明紅麴乃是一個藥食同源的最佳代表。

一、紅麴菌之菌種特性

紅麴菌之生活史如圖 1-6 所示，紅麴菌為雌雄同體 (homothallic)，其營養 菌絲為無色、褐色或紅色，且呈不規則狀分散，內含大型液泡、微小體與粒線體，

具有橫隔，可由菌絲末端形成一個大型的有性厚壁子囊果形有性生殖，或散佈分 生胞子 (conidium) 行無性生殖。當行有性生殖時，位於菌絲頂端之精子器 (antherdium) 會延長為一多核管狀細胞，此時，雌性母細胞將分裂為受精毛 (trichogyne) 與造囊果 (ascogonium)，而精子器之核透過受精毛進入造囊果中並

23 圖 1-6 紅麴菌之生活史

Fig. 1-6 Life cycle of Monascus species. (蘇等，1970) 1, 2：子囊孢子形成營養菌絲

3→7：生殖器官之形成與造囊菌絲之發育 8, 9：成熟之子囊果

10：單一細胞分生孢子 (one cell conidia) 之無性生殖

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結合，而後形成一直徑約 20-40 μm 的子囊果，待成熟後，子囊胞子將自子囊果 之裂口處釋出，並繼續其生活史 (蘇等，1970)。

二、紅麴菌之分類

紅麴菌可於自然界中之穀類、澱粉、新鮮牧草、泥土、河川表面沉澱物與松 樹根組織中發現，紅麴菌是 1884 年由法國學者 Van Tieghem 自汙染穀類及農 產品等作物中分離而得菌種，繼而開啟紅麴菌之命名與分類 (陳等，2003)。紅 麴 菌 在 分 類 學 上 屬 於 真 菌 界 (Fungi) 、 子 囊 菌 門 (Ascomycota) 、 子 囊 菌 綱 (Ascomycetes) 、 散 囊 菌 目 (Eurotiales) 、 紅 麴 菌 科 (Monascaceae) 、 紅 麴 菌 屬 (Monascus)。紅麴菌特徵為具有橫隔菌絲 (septate hypha)，且末端可產生有性的 厚壁子囊，而分類學家依此特徵遂將其歸類為子囊菌門 (林，1983；林，1995)。

已知目前文獻上被命名的紅麴菌約有 20 個種，起初紅麴菌之分類是依據種源、

培養基型態與發酵特性等特徵來命名；1936 年佐藤喜吉則根據菌絲有無著色粒 子與菌叢顏色，進而將紅麴菌分為白色與有色兩大類以及五個亞類；1983 年，

Hawskworth 與 Pitt 兩人以紅麴菌種於洋菜固態培養基之生長速度、菌叢顏色、

閉囊果與分生胞子大小、顏色等特性將紅麴菌重新歸類並分為三種，分別是 Mruber、M. purpureus 與 M. pilosus (Hawksworth and Pitt, 1983)。而後到了 1995 年，紅麴在分類上又另分出兩種菌種，分別為 M. pallens 及 M. sanguineus (Cannon et al., 1995)

三、紅麴於預防醫學之應用 (一) 血脂調節之相關研究

在東南亞，紅麴菌應用於食品發酵已有好幾世紀，近年來，紅麴發酵產品已 逐漸發展為預防心血管疾病之保健食品 (Lee and Pan, 2012b)。而紅麴降血脂之.

功效早在西元 1999 年就已受到證實，研究人員於人體雙盲試驗中探討紅麴米對 於血脂之影響，研究結果顯示，在為期 12 周的試驗日程中，服用紅麴之患者與 對照組相比，前者血中 TC 與 LDL-C 含量於試驗第 8 周，已顯著低於對照組，

且服用紅麴米之患者，其各項肝功能指標與對照組均無明顯差別，也開啟日後紅 麴對於調控血脂之相關研究 (Heber et al., 1999)。2000 年 Wang 等人以高果糖 飲食誘導大鼠產生高 TG 血症，實驗期間輔以紅麴米的餵食，結果顯示紅麴米 能顯著降低高 TG 血症大鼠血清中 TC、TG、LDL-C 與 VLDL-C 含量，並提

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高肝臟中脂解酵素活性 (Wang et al., 2000)。2003 年 Wei 等人探討紅麴米對高膽 固醇血兔降血脂與抗動脈粥狀硬化效果之影響，研究結果顯示紅麴米雖無法顯著 降低血清中 TC、TG 與 LDL-C 含量，但卻可提升血清中 apo A 與降低 apo B 含量，並改善肝臟中脂質過氧化程度 (Wei et al., 2003)。2006 年 Lee 等人將 M.

purpureus HM105 紅麴菌株進行突變並篩選出 M. purpureus NTU568，接著以 M.

purpureus NTU568 餵食經高膽固醇飲食誘發高血脂症之倉鼠，從結果可知突變

後的新菌株 M. purpureus NTU568 對血清及肝臟中 TC 與 TG 含量均有顯著 降低效果，亦能降低血清中 LDL-C 含量，重要的是，餵食經 M. purpureus NTU568 發酵之紅麴米還可提升血清中 HDL-C 含量，且對肝臟也不具毒性 (Lee et al., 2006a)。2007 年，Lee 等人發現以山藥作為紅麴固態發酵基質比傳統 紅麴米具有更良好降血脂預抗動脈粥狀硬化之功效，研究結果表明，餵食 0.5 倍 之紅麴山藥便可達到餵食 1 倍紅麴米所提供的降 TC 與 TG 效果，而餵食 1 倍之紅麴山藥所降低的 TC 含量更顯著高於餵食 1 倍紅麴米，另外，1 倍紅麴 山藥相比於 1 倍紅麴米，前者對於血液中抗氧化酵素 SOD 與過氧化氫酵素活 性有更佳的提升效果，最後在引起動脈粥狀硬化的脂質斑塊面積方面，1 倍紅麴 山藥抗動脈粥狀硬化之能力更顯著高於 1 倍之紅麴米 (Lee et al., 2007a)。此外，

紅麴發酵之大豆萃取物不僅可降低高血脂症大鼠血清中 TC、TG 與 LDL-C 含 量，還可抑制 3-羥基-3-甲基戊二酸醯輔酶還原酵素 (3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, HMG-CoA reductase) 活性 (Pyo and Seong, 2009)。本實驗 室之過去研究發現，以 DOW 所發酵的紅麴山藥對於降低血清及肝臟中 TC 含 量的能力不僅高於 ROW 所發酵的紅麴山藥。以 DOW 作為發酵水分來源的紅 麴山藥更具有提升血清中 HDL-C 含量的效果，另外，DOW 所發酵之紅麴山藥 與 ROW 發酵之紅麴山藥相比，前者在減緩脂質過氧化程度與降低心臟主動脈 脂質斑塊堆積方面具有更顯著之效果 (Lee et al., 2011b)。最近研究指出，富含輔 酶 Q9 與 Q10 之紅麴發酵混合榖物萃取物可明顯降低血清中 TC、TG 與 LDL-C 含量，對於脂質過氧化程度也具降低作用，此外，攝取紅麴發酵混合榖 物萃取物還可提升高血脂症大鼠肝臟、心臟與血漿中之輔酶 Q9 與 Q10 含量 (Pyo and Seong, 2013)，這或可解決因長期服用含高量 monacolin K 之食品而引 起如橫紋肌溶解症等副作用的問題。以上研究結果在在肯定紅麴具有良好的血脂 調節能力。

26 (二) 抑制體脂肪形成之相關研究

Jeon 等人以紅麴米萃取物添加於 3T3-L1 前脂肪細胞之培養液中，探討紅 麴米萃取物對於 3T3-L1 前脂肪細胞分化 (differentiation) 與脂質堆積之影響，

研究結果表明添加 2 mg/mL 之紅麴米萃取物可減少脂肪形成之指標因子甘油 -3-磷酸去氫酶 (glycerol-3-phosphate dehydrogenase, GPDH) 93% 的活性，與降低 前脂肪細胞中 86% 的 TG 含量，於分子層次方面，紅麴米萃取物對脂肪細胞 分化之關鍵因子 C/EBPα 與 PPARγ 的 mRNA 與蛋白質表現量均有顯著的抑 制作用，此外，脂肪細胞型脂肪酸結合蛋白 (adipocyte fatty acid binding protein, aP2) 與瘦素 (leptin) 兩者皆為脂肪形成之關鍵蛋白，更是 C/EBPα 與 PPAR-γ 的目標基因，而紅麴米萃取物顯著抑制兩者之基因表現，以上結果均表明紅麴米 萃取物可能是透過下調脂肪形成之轉錄因子與其他特異性基因表現量以達成抑 制脂肪細胞分化之目標 (Jeon et al., 2004)。2008 年 Chen 等人為探討紅麴對於 肥胖之影響，以紅麴米餵食高油脂飲食之雄性 Wistar 大鼠，經 6 周試驗後，

發現服用紅麴米之大鼠體重、攝食量，腎周圍脂肪與副睪周圍脂肪重量均有明顯 的下降，且能顯著增加腎周圍脂肪與副睪周圍脂肪中甘油的釋放量，代表紅麴米 是藉由提高脂肪組織中脂解酶 (lipase) 的活性以降低體脂肪的增加，進一步以 3T3-L1 前脂肪細胞探討紅麴米對於抑制體脂肪形成之作用機轉，結果顯示紅麴 米之水萃物與酒萃物均能抑制 3T3-L1 前脂肪細胞的增生 (proliferation) 與分 化，而萃取物中又唯有水萃物可提升成熟脂肪細胞中的脂解酶活性，促進甘油的 釋放以減少細胞中 TG 的累積 (Chen et al., 2008)。紅麴米於體外及體內試驗中 均證明具有減少體脂肪形成之能力，而以山藥作為固態發酵基質之紅麴則可降低 腎周圍脂肪細胞截面積大小，對於腎周圍脂肪重量及脂肪細胞數目則有降低的趨 勢，在副睪周圍體脂肪部分，重量及脂肪細胞數目均受到紅麴山藥的作用而下降，

此 外 ， 紅 麴 山 藥 對 脂 肪 細 胞 中 脂 解 酶 與 肝 素 釋 放 脂 蛋 白 脂 解 酶 (heparin -releasable lipoprotein lipase, HR-LPL) 活性亦具有提升及下降的趨勢；而在細胞 試驗結果中，發現紅麴山藥酒萃物可抑制 3T3-L1 前脂肪細胞分化，也可提升脂 解酶與降低 HR-LPL 活性 (Wang et al., 2013)。最新研究顯示，紅麴發酵黑豆對 C57BL/6 肥胖小鼠腎周圍脂肪、腹膜後脂肪與副睪周圍脂肪重量具有調降之能 力，並降低脂肪細胞大小與血液中瘦素含量 (Oh et al., 2014)。

(三) 血壓調節之相關研究

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紅麴調節血壓之功效最初是由 Kohama 等日本學者發現，實驗中以先天性 高血壓大鼠 (spontaneously hypertensive rat, SHR) 之動物模式探討紅麴對於血調 節血壓之影響，結果發現紅麴可抑制大鼠血壓提高 (Kohama et al., 1987)。而在 高果糖所誘發之大鼠高血壓模式中，紅麴水萃物能降低高血壓大鼠之收縮壓 (systolic blood pressure, SBP) 與平均動脈壓 (mean arterial pressure, MAP) (Hsieh and Tai, 2003)。2009 年，Wu 等人以自發性高血壓大鼠評估紅麴米與紅麴山藥 對血壓調節之效果，結果顯示，紅麴山藥無論是在短效性 (24 hr) 或長效性 (8 weeks) 皆能降低血壓，而紅麴米只在長效性試驗中表現出調節血壓之效果，就 短效性與長效性之降血壓效果來說，餵食紅麴山藥效果皆比紅麴米較佳，在短效 性試驗中，餵食一倍劑量之紅麴山藥 (150 mg/kg) 可降低收縮壓 13 mmHg 與舒 張壓 19 mmHg，且持續至八小時後仍有效果；而餵食八週的紅麴山藥亦能顯著 降低收縮壓 27 mmHg 與舒張壓 22 mmHg (Wu et al., 2009)。到了 2012 年，Lee and Pan 更歸納出紅麴發酵物可透過抑制血管收縮素轉換酵素活性、預防血管彈 性功能下降與降低罹患動脈粥狀硬化進而對抗高血壓 (Lee and Pan, 2012a)。

(四) 血糖調節之相關研究

(四) 血糖調節之相關研究