红曲霉中硒纳米颗粒与亚硒酸盐的生物强化比较：硒富集及莫纳可林K与色素合成机制研究

本研究通过固态发酵技术，比较了亚硒酸盐[Se(IV)]与硒纳米颗粒（SeNPs）对红曲霉（Monascus ruber）MR1菌株的硒富集效率及次级代谢产物合成的调控作用。结果表明，SeNPs具有更低菌丝毒性（IC50=218.5 mg/L）和更高有机硒转化率，显著提升莫纳可林K（MK）和红曲色素（MPs）产量，并抑制桔霉素（citrinin）生成。转录组学揭示硒通过强化碳/氨基酸代谢、能量辅因子供应、跨膜转运及氧化应激响应等多通路协同调控次级代谢。本研究为开发功能性富硒红曲产品提供了理论依据和技术支撑。

　　

Materials and reagents

红曲霉（Monascus ruber）菌株MR1保藏于中国微生物菌种保藏管理中心（编号CGMCC No.40664）。亚硒酸钠[Se(IV)]购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州）。大米与大豆采购自益海嘉里集团金龙鱼品牌（上海）。所有试剂均使用Millipore Milli-Q超纯水系统（18.2 MΩ·cm）配制。分析用标准品包括：Se(IV)（GBW 10032）、Se(VI)（GBW 10033）、硒代蛋氨酸（SeMet）、硒代胱氨酸（SeCys₂）及硒甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys）均购自中国计量科学研究院。

Isolation, identification, and screening of Monascus strains

从样本中分离获得23株菌株，ITS引物扩增产生约600 bp特异性条带（图1A）。基于ITS序列的系统发育分析显示，MCN667040与红曲霉（M. ruber）亲缘关系最近，其余菌株则与紫色红曲霉（M. purpureus）和橙色红曲霉（M. aurantiacus）高度同源（图1B）。在MEA、CYA和G25N培养基上培养的菌落呈现显著形态差异。

Conclusions

综上所述，红曲霉对Se(IV)和SeNPs表现出相似的生物转化路径，但SeNPs具有显著更低的生物毒性。M. ruber MR1主要以无定形SeNPs（<100 nm，稳定分散态）形式积累硒代蛋氨酸（SeMet）、硒甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys）和硒代胱氨酸（SeCys₂）。在500 mg/kg处理下，莫纳可林K（MK）产量从3.1 mg/g提升至9.1 mg/g [Se(IV)]和8.7 mg/g（SeNPs），红曲色素（MPs）产量增加18.5-29.0%，且桔霉素（citrinin）始终未被检出。转录组学分析表明，硒富集通过多通路协同强化次级代谢。