紫红曲霉CEGF-TKJ-010是由古得宁母公司湖北嫦娥生物股份有限公司联合华中科技大学的科研团队，依托天然菌种筛选结合航天空间诱变育种技术培育的特色菌株。

经太空诱变后，菌株的菌丝形态优化、生长周期更加可控，发酵抗逆能力提升；色素与活性次生代谢物合成效率提高，遗传稳定性良好，是航天生物技术赋能发酵食品、功能性微生态原料产业的典型科研成果。

一、菌株溯源与太空诱变培育历程

1.1 原始菌种筛选

紫红曲霉（Monascus purpureus）是子囊菌门红曲霉属腐生丝状真菌，是制备传统红曲的核心菌种，可产生多种次生代谢物。原始菌株分离自湖北宜昌枝江酒业的中草药酵母，研发团队从中分离得到27株有效菌株，并在实验室开展了形态鉴定、生理生化鉴定与分子生物学鉴定等工作。其中5株为紫红曲霉，2024年团队选择其中性状较为突出的一株（编号CEWL18），申请太空诱变（后编号为CEGF-TKJ-010）。

本项目联合研发主体包含湖北嫦娥生物股份有限公司、华中科技大学生命科学与技术学院等多家单位，各方分工完成菌种筛选、太空搭载、地面复筛、安全性与功效试验等全链条研究工作。相关研发单位签订科研诚信承诺书（图1），承诺全部试验数据、研究资料真实客观，无伪造篡改行为。

图1 项目承诺书

1.2 卫星搭载与菌种保藏

2024年9月28日，该菌株随“实践十九号”卫星升空，在轨13.5天期间暴露于微重力（10⁻⁴~10⁻⁶ g）与宇宙辐射（累计吸收剂量约200 mGy）环境。搭载样品制备：将菌株接种于PDA液体培养基，培养至对数生长期（孢子浓度1×10⁶ CFU/mL）后，分装于聚四氟乙烯密封管，真空包装后与地面对照组（30℃静置同步处理）一同完成在轨飞行。卫星返回后，立即将搭载菌悬液置于4℃低温运输，24 h内完成复苏：依次10倍梯度稀释共稀释10⁴~10⁷倍，涂布LB平板，30℃厌氧培养72h；最终选择活菌数最高、ALDH（乙醛脱氢酶）活性初筛最优的菌株进入后续性能验证，编号CEGF-TKJ-010。

该菌种已于2025年3月17日正式存入中国典型培养物保藏中心（CCTCC，武汉大学），保藏编号：CCTCC NO：M 2025506；保藏中心于2025年3月24日完成菌种活性核验，菌株存活状态良好，法定保藏期限30年，保藏信息如下图2。

图2

1.3 菌株生物学特征

1.3.1 形态特征

菌落：PDA培养基上，初期白色，逐步转为粉红、橙红至紫红色；菌落呈绒毛状，背面呈橙红至紫红色；

菌丝：有横隔、多分枝、多核，初期透明，后期胞内富集橙红色色素颗粒，直径2-7 μm；

无性繁殖：产生分生孢子，单生或成串，卵圆形；

有性繁殖：形成球形闭囊壳，内含子囊，子囊孢子光滑透明。

1.3.2 生长条件

温度：最适生长温度25-35 ℃；

pH：偏好酸性环境，最适pH 3.5-5.5，耐酸能力强；液态发酵中，pH会随培养阶段发生变化，初期下降（菌丝生长），后期上升（色素生产）。

氧气：严格好氧，发酵需要充足通气。

1.3.3 主要次生代谢产物

太空诱变使菌株的功能指标全面优化，关键数据如下：

（1）莫纳可林K（Monacolin K，简称MK）产量：从10 mg/kg提升至14 mg/kg，提升40%，纯度由85%提升至95%；

（2）ALDH（乙醛脱氢酶）活性：从2.9 U/mL提升至4.18 U/mL，提升44.1%，体外乙醛降解率由60%提升至85%；

（3）红曲色素色价：从160 U/g提升至200 U/g，提升25%；

（4）稳定性：pH 3.0-10.0、80℃以下色价保留率≥ 90%；

（5）耐酒精性：65%乙醇环境中活菌数≥ 3×10³ CFU/mL（原始菌株50%乙醇无法存活）。

二、菌株的核心功能

太空综合诱变的环境辐射和微重力协同作用，诱变突变谱更广、有益突变概率更高；相较于人工化学诱变、紫外诱变，无化学试剂残留，菌株安全性不受影响，目前获得5项相关授权专利：（1）一种添加紫红曲霉的露酒及其制备方法（ZL 2023 1 1429407.1）；（2）一种紫红曲霉CEWL18的培养方法（ZL 2023 1 1430791.7）；（3）一种紫红曲霉CEWL18的提取物及其应用（ZL 2023 1 1430358.3）；（4）一种紫红曲霉CEWL18及其在制备护肝产品中的应用（ZL 2023 1 1431255.9）；（5）一种含紫红曲霉CESWGF001的护肝产品（ZL 2024 1 0424109.1）。

2.1 护肝作用

紫红曲霉CEGF-TKJ-010 经太空诱变后，其乙醛脱氢酶（ALDH）合成基因aldH发生2个非同义突变，菌株ALDH活性可达4.18 U/mL，在全部受试菌株中处于较高水平，为乙醛代谢提供分子基础。

2.1.1 四氯化碳诱导小鼠急性肝损伤体内保护效果

采用8周龄C57B/6雄性小鼠建立CCl₄化学性肝损伤模型。实验分为4组：正常对照组、肝损伤模型组、联苯双酯对照组、CEGF-TKJ-010干预组。各组连续灌胃干预12 d后检测血清肝功能指标ALT（丙氨酸氨基转移酶）、AST（天冬氨酸氨基转移酶），并对肝组织开展HE病理切片观察。

如下图3，CCl₄模型组小鼠血清ALT、AST水平显著升高，提示肝细胞大量损伤坏死；经CEGF-TKJ-010灌胃干预后，小鼠血清ALT、AST较模型组显著下降（P<0.05），保护效果与阳性药物联苯双酯组接近。

图3 小鼠血清ALT、AST检测结果

如下图4，正常对照组肝小叶结构完整，肝细胞排列规整；CCl₄模型组肝细胞广泛变性坏死，出现大量炎性细胞浸润，肝小叶结构破坏；CEGF-TKJ-010干预组肝细胞变性、炎性浸润得到明显缓解，肝小叶结构完整性显著改善，证明该菌株可减轻CCl₄诱导的小鼠肝脏病理损伤。

图4 肝脏组织HE染色病理结果

2.1.2 体外L‑02人肝细胞损伤保护试验

为进一步验证菌株提取物对肝细胞的直接保护作用，以CCl₄构建L-02人肝细胞损伤模型，设置0.19 mg/mL、0.38 mg/mL、0.76 mg/mL三个给药浓度，对比乙醇、丙酮、冰乙酸、乙酸乙酯、正丁醇、水、乙醚不同溶剂萃取组分的细胞保护活性，检测细胞存活率以及细胞上清ALT、AST损伤标志物。

不同提取物在0.19 mg/mL、0.38 mg/mL、0.76 mg/mL浓度下的肝细胞活力结果如下图5。CCl₄损伤组细胞存活率显著下降；CEGF‑TKJ‑010各溶剂提取物预处理后，肝细胞存活率得到不同程度回升，其中乙酸乙酯萃取组分在多个剂量下表现出突出保护效果。

注：从左至右给药浓度分别为0.19 mg/mL、0.38 mg/mL、0.76 mg/mL

图5 不同溶剂CEGF-TKJ-010提取物对CCl₄损伤 L-02肝细胞存活率的影响

如下图6，CCl₄损伤组AST、ALT大量释放；经菌株提取物预处理后，损伤标记酶释放水平下调，提示提取物能够维护肝细胞膜完整性，减少肝细胞损伤，存在一定剂量‑效应关系。

图6 肝细胞上清AST、ALT检测结果

2.1.3 酒精‑LPS（mALPS）酒精损伤‑抑郁复合模型行为学评价

采用雌性C57BL/6小鼠构建酒精联合LPS的酒精损伤-抑郁复合模型（命名为mALPS模型），设置正常对照组、mALPS模型组、不同菌株干预组，如下图7，通过旷场实验（OFT）、悬尾实验（TST）、强迫游泳实验（FST）评价动物行为学改变。旷场实验统计小鼠中央区域停留时间、总运动距离；悬尾、强迫游泳统计小鼠不动时间。结果如下图7所示，mALPS模型组小鼠中央区域停留时间缩短、总运动距离下降，不动时间显著升高，出现明显抑郁样行为；CEGF-TKJ-010干预组小鼠上述行为学指标得到明显改善，提示菌株除有助于肝脏保护外，还可缓解酒精联合LPS诱导的机体异常行为改变。

图7 mALPS模型小鼠行为学指标及运动轨迹

2.2 降血脂作用

紫红曲霉CEGF‑TKJ‑010经航天诱变之后，莫纳可林K的产量和纯度提高；同时红曲色素色价提升至200 U/g，菌株代谢产生的莫纳可林K、红曲色素等多种次生代谢产物可协同发挥调脂活性。

如下图8，莫纳可林K在化学结构上与 HMG-CoA（3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A）相似，可竞争性抑制HMG-CoA还原酶活性，从而阻断胆固醇生物合成通路，减少内源性胆固醇合成，同时促进脂质转运与排泄。其结果是降低血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，提升高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平，实现机体的血脂调节效果。

图8 MK的降血脂机制

除莫纳可林K外，该菌株合成的红曲色素同样具备显著的脂质调节能力。如下图9，红曲色素能够激活AMPK信号通路、下调SREBPs以抑制胆固醇合成，抑制NPC1L1蛋白表达以减少肠道对胆固醇的吸收；同时上调PPAR-γ，促进脂肪酸β-氧化，减少肝细胞内脂质蓄积，进而降低TC、TG、LDL-C，发挥抗动脉粥样硬化、改善肝脏脂肪变性的作用，辅助改善血脂代谢紊乱。

图9 红曲色素的降血脂机制

2.3 抑菌作用

紫红曲霉CEGF-TKJ-010发酵代谢可产生多种抑菌类次生代谢产物，如下图10，不同有机溶剂萃取得到的发酵代谢产物抑菌活性存在显著差异，乙酸乙酯萃取相表现出明显抗真菌活性，甲醇萃取相无抑菌效果。该活性代谢粗提物对条件致病真菌黑曲霉（Aspergillus niger，一种常见的食品污染真菌）具有抑制效果，最小抑菌浓度（MIC）为 0.625 mg/mL，最小杀菌浓度（MBC）为 1.25 mg/mL，对黑曲霉菌丝生长抑制率可达85%。

A：加入溶剂甲醇的对照；B：加入乙酸乙酯提取物；C：加入甲醇提取物

图10 对A. niger的抑制作用

如下图11，通过非靶向代谢组学对比乙酸乙酯活性提取物与甲醇无活性提取物，共鉴定得到6728种差异代谢物，其中上调代谢物1935种，下调代谢物4793种；代谢物组成以氨基酸及其衍生物、苯及其衍生物占比最高，分别占20%、17%；在显著上调的前30种差异代谢物中，氨基酸及其衍生物占比达到30%，提示氨基酸及其衍生物、苯类衍生物是介导抗真菌活性的关键潜在物质。

A: 红曲霉代谢产物PCA结果；B: 红曲霉不同提取方法差异代谢物分类；C: 红曲霉不同提取方法差异代谢物聚类热图；D: 差异变化上下调各前10物质含量差异动态分布图（H1YSYZ表示乙酸乙酯提取物组，H1CK表示甲醇提取物组）

图11 乙酸乙酯提取和甲醇提取代谢物鉴定情况

其抑菌机制主要分为两条途径：一是氨基酸及其衍生物能够干扰黑曲霉氨基酸代谢通路，阻碍黑曲霉物质合成与增殖过程，进而抑制病原真菌生长；二是苯及其衍生物可以作用于真菌细胞膜，改变细胞膜通透性，造成胞内细胞质渗漏，破坏真菌细胞结构，实现抑菌效果。除此之外，红曲橙色素、阿魏酸等酚酸类物质同样具备抑菌潜力，红曲橙色素可抑制丝状真菌生长；阿魏酸等酚酸衍生物能够干扰病原菌蛋白质合成，阻碍病原菌对营养物质利用，协同发挥抗真菌作用。

2.4 抗氧化作用

紫红曲霉CEGF-TKJ-010 在发酵过程中可产生红曲霉菌丝体多糖等活性代谢物质。红曲霉菌丝体多糖属于结构复杂的半乳甘露聚糖，具备体外抗氧化活性，可清除多种自由基。采用超声波辅助复合酶法提取得到的多糖EMPS，以及碱液法提取得到的多糖NMPS，二者单糖组成存在区别。EMPS主要由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖构成；NMPS可分离得到分子量差异的多个组分，其中NMPS-1、NMPS-2仅含有甘露糖、半乳糖、葡萄糖3种单糖，NMPS-3、NMPS-4则含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖。多糖的主链主要由甘露糖与半乳糖单元构成，不同提取方式改变了多糖的糖苷键类型、单糖摩尔占比，进一步造成抗氧化活性的差异。

体外抗氧化试验结果表明，如下图12，EMPS具备优良的羟基自由基、ABTS阳离子自由基清除能力以及还原力，对应活性分别可达85.35%、74.43%、61.88%；NMPS含有小分子量多糖组分，DPPH自由基清除能力为50.46%，显著高于 EMPS的40.62%。整体来看，EMPS在羟基自由基、ABTS阳离子自由基清除以及还原力方面表现更优，而NMPS在DPPH自由基清除方面更占优势。多糖分子结构上的自由羟基可通过释放电子，将自由基转化为稳定物质，阻断自由基链式反应，以此实现抗氧化效果；多糖的分子量大小、单糖组成、糖苷键连接模式是决定抗氧化活性强弱的关键因素。

图12 红曲霉菌丝体多糖的抗氧化活性

三、产业化方向

紫红曲霉CEGF-TKJ-010经过航天空间诱变选育，菌株抗逆性能提升、发酵周期可控，莫纳可林K、红曲色素、乙醛脱氢酶、红曲多糖等目标代谢物合成效率显著提高，遗传稳定性良好，桔青霉素含量受控且符合食品安全国家标准，具备规模化发酵生产的综合优势。

1. 生产端

该菌株适配固态大米发酵、液体深层发酵，发酵底物来源广泛，对温度、pH、乙醇等环境耐受能力优于原始菌株，可实现从小试、中试到工业化大生产的平稳放大。嫦娥生物具备SC食品生产资质，搭建了菌种保藏培育、发酵、离心浓缩、冻干制粉、成品封装等全流程质量管控体系。每批次菌种原料与成品均委托CMA资质第三方机构完成全套安全与功效检测，覆盖微生物致病菌、活性成分含量、重金属安全等指标，全流程生产记录完整可追溯。

2. 产品端

该菌株的产业化应用覆盖膳食补充剂、降脂类保健食品、露酒与发酵酒等多个细分品类。依托“航天诱变育种 + 多维度功效验证 + 全链条标准化品控”的完整技术体系，能够打造原料的差异化竞争力，推动相关产业升级。

3. 多场景应用

面向商务应酬、经常饮酒人群或者血脂偏高人群开发辅助降脂类保健食品；开发复配原料，与葛根、枳椇子、茯苓等药食同源原料配伍；以及依托现有专利技术，应用于露酒、发酵酒体系，改善酒体的色泽与风味，实现“一菌多用”。

特别声明：

本品为普通食品，仅作日常膳食营养补充，不可代替药物治疗疾病。婴幼儿、儿童、食用真菌过敏者不宜食用；患有脂肪肝、高血脂等器质性疾病的人群以及正在服用他汀类药物的人群，食用前请咨询医师。

紫红曲霉CEGF-TKJ-010系通过航天空间诱变育种技术选育获得，其功能特性研究来源于动物模型科研试验和体外细胞试验，不等同于人体食用效果。