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为探究米曲霉对不同水稻中蛋白质的转化作用，研究人员以 4 种米曲霉工业菌株培养泰国糙米（包括有色米）和日本精米制成曲，发现曲中蛋白 ogenic 与 non-proteinogenic 氨基酸（如 GABA）含量增加，且菌株影响显著，为功能性米曲开发提供依据。
在食品微生物领域，利用微生物发酵实现谷物成分的功能性转化一直是研究热点。大米作为全球重要的粮食作物，其蛋白质资源的高效利用备受关注。传统米曲（koji）制作中，米曲霉（Aspergillus oryzae）等霉菌通过分泌蛋白酶等酶系，将大米中的蛋白质分解为氨基酸，这一过程不仅提升营养价值，还赋予食品独特风味。然而，不同水稻品种（如泰国糙米与日本精米）因结构（糙米保留麸皮，精米去除麸皮）和成分差异，其蛋白质转化效率是否受米曲霉菌株影响尚不明确。此外，非蛋白 ogenic 氨基酸（如 γ- 氨基丁酸，GABA）等功能性成分的生成机制也需进一步探究。在此背景下，日本冈山大学（Okayama University）联合冈山工业技术中心等机构的研究人员开展了相关研究，旨在揭示米曲霉工业菌株对不同水稻品种中蛋白质生物转化的差异，为功能性米曲的开发提供理论依据。该研究成果发表在《Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry》。
研究人员选用 4 种工业米曲霉菌株：米曲霉 6001（A. oryzae 6001）、米曲霉 6020（A. oryzae 6020，米曲霉 6001 的白色突变株）、酱油曲霉 7009（A. sojae 7009）和鲁氏毛霉 8035（A. luchuensis 8035，黑曲霉），分别接种于 3 种泰国糙米（有色米 Riceberry、Sangyod 和白米 RD43）和日本精米（Koshihikari，抛光率 89%），制备 16 种米曲样本。通过中性蛋白酶活性测定、20 mM HCl 和甲醇提取氨基酸，结合高效氨基酸分析仪检测，分析蛋白 ogenic 氨基酸（如丙氨酸、谷氨酸）和 non-proteinogenic 氨基酸（如 GABA、鸟氨酸）含量变化。
总氨基酸含量与中性蛋白酶活性
研究发现，所有米曲样本的 20 mM HCl 提取物中总氨基酸含量较未发酵大米增加 5-105 倍，且与中性蛋白酶活性呈强正相关。其中，米曲霉 6001 发酵的米曲总氨基酸含量最高，鲁氏毛霉 8035 发酵的样本仅为前者的一半，酱油曲霉 7009 和米曲霉 6020 的活性略低于米曲霉 6001。这表明米曲霉的蛋白酶表达差异直接影响蛋白质水解效率，进而决定氨基酸生成量。此外，泰国糙米曲与日本精米曲的总氨基酸含量相近，尽管糙米保留麸皮，但精米的高蛋白含量（位于胚乳）使两者转化效果相当，而糙米曲的中性蛋白酶活性略高，可能与麸皮成分或水稻品种（籼稻 vs 粳稻）影响酶表达有关。
蛋白 ogenic 氨基酸含量特征
发酵后，16 种米曲的蛋白 ogenic 氨基酸含量均显著增加（5-105 倍），主要成分为丙氨酸、亮氨酸（非极性脂肪族氨基酸）、精氨酸、赖氨酸（碱性氨基酸）、谷氨酸（酸性氨基酸）和谷氨酰胺（极性不带电氨基酸）。其组成比例与水稻主要蛋白谷蛋白（glutelin）的氨基酸序列高度吻合，证实氨基酸主要来源于大米蛋白质的酶解。不同菌株中，米曲霉 6001、6020 和酱油曲霉 7009 发酵的米曲中多数蛋白 ogenic 氨基酸含量约为鲁氏毛霉 8035 的 2 倍，但鲁氏毛霉 8035 发酵的部分糙米曲（如 Sangyod、Koshihikari）中谷氨酰胺和谷氨酸含量更高，提示该菌株在特定氨基酸转化中具有独特活性。
non-proteinogenic 氨基酸与 GABA 的生成
non-proteinogenic 氨基酸含量在发酵后增加 3-140 倍，其中 GABA 含量最高（增加 2-190 倍）。米曲霉 6001、6020 和酱油曲霉 7009 发酵的米曲中 GABA 含量显著高于鲁氏毛霉 8035，这与米曲霉中谷氨酸脱羧酶（GAD）表达水平较高有关。研究还发现，GABA 生成与谷氨酸 / 谷氨酰胺含量呈正相关，米曲霉通过谷氨酰胺酶将谷氨酰胺转化为谷氨酸，再经 GAD 催化脱羧生成 GABA。此外，鸟氨酸（Orn）在精米曲中含量更高，可能与麸皮抑制其生成或粳稻品种特性相关，而鲁氏毛霉 8035 发酵的米曲中鸟氨酸含量较低，暗示菌株差异影响代谢路径。
不同提取方法的氨基酸含量比较
甲醇提取物中亦检测到氨基酸（总含量为 HCl 提取物的 24-63%），尽管酸性和碱性氨基酸提取效率较低，但证实米曲的甲醇提取物可同时保留酚类化合物（如前期研究报道）和氨基酸，兼具抗氧化和营养功能，为化妆品等多功能材料开发提供可能。
研究结论与意义：该研究系统揭示了米曲霉工业菌株对不同水稻品种中蛋白质的生物转化能力，发现氨基酸生成量主要受菌株差异影响，而水稻品种（糙米 vs 精米）的影响较小。其中，米曲霉 6001 等菌株通过高效表达蛋白酶和 GAD，显著提升氨基酸（尤其是 GABA）含量，而泰国有色糙米曲因同时富集酚类化合物和氨基酸，展现出更强的功能特性。研究结果为功能性米曲的菌株筛选、原料选择及多用途开发（如功能性食品、化妆品原料）提供了科学依据，推动了微生物发酵技术在谷物资源深度利用中的应用。
