米曲霉 (Aspergillus oryzae ) 是一種好氣性真菌,屬于半知菌亞門、曲霉屬,菌絲一般呈黃綠色,后為黃褐色,分生孢子梗生長在厚壁的足細胞上,分生孢子頭呈放射形,頂囊球形或瓶形,小梗一般為單層,分生孢子球形平滑,少數有刺,培養適溫為37℃。米曲霉的菌絲由多細胞組成,是一類產復合酶的菌株,除產蛋白酶外,還可產淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、植酸酶等。在淀粉酶的作用下,將原料中的直鏈、支鏈淀粉降解為糊精及各種低分子糖類,如麥芽糖、葡萄糖等;在蛋白酶的作用下,將不易消化的大分子蛋白質降解為蛋白胨、多肽及各種氨基酸,而且可以使輔料中粗纖維、植酸等難吸收的物質降解,提高營養價值、保健功效和消化率,廣泛應用于食品、飼料、生產曲酸、釀酒等發酵工業。
醬油釀造主要靠米曲霉的作用。在米曲霉生長過程中能分泌多種酶系,其中最重要的是蛋白酶、淀粉酶和酯酶等。天然發酵醬油是利用蛋白酶的水解作用,將豆類中的蛋白質降解成多肽、氨基酸等可溶性含氮物,且口味好,營養豐富,是營養性風味調料的發展方向。而淀粉酶的作用是將制曲后原料中的淀粉或經糖化后糖漿中殘留的淀粉進一步徹底糖化降解,糖化后生成的單糖類如葡萄糖、果糖、多縮戊糖等,對醬油的色、香、味、體有重要影響。因此,米曲霉所產淀粉酶的性質與醬油質量好壞密切相關。呂嘉櫪等對分離純化的米曲霉 (今野菌株) 所產α-淀粉酶進行了研究,探索出了該菌株產α-淀粉酶的培養溫度和最佳培養時間。
米曲霉酶系活性的高低將直接影響到原料的利用率及產品的產率,影響醬油中可溶性含氮物的含量,從而也會影響醬油的品質;而米曲霉產孢子能力的強弱則會影響菌體繁殖的速度,影響發酵速度;因此,提高米曲霉的生物活性具有重要意義。許多研究工作者對米曲霉 (產生中性蛋白酶、堿性蛋白酶) 和黑曲霉 (產生酸性蛋白酶) 進行共生制曲的低鹽固態發酵生產醬油作了大量試驗,不僅提高了蛋白質利用率,而且提高了醬油產量和風味。研究表明,雙菌種比單菌種原料蛋白質利用率和產量都提高17%以上。楊玉華等研究也表明,用米曲霉菌種和綠色木霉混合制曲,低鹽固態發酵生產醬油,蛋白質利用率比對照提高17.5%。是由于綠色木霉能產生豐富的纖維素酶、半纖維素酶,能破壞包裹蛋白質原料的細胞壁,使蛋白質、淀粉類游離出來,被米曲霉所產生的蛋白酶、淀粉酶等充分分解;纖維素酶還能將原料中的纖維素部分轉化成糖,有利于美拉德反應。既提高了醬油還原糖又增加了色度。
米曲霉在復合發酵 (與白地霉、黑曲霉等) 生產植物性飼料方面也得到廣泛的應用。我國每年的農作物秸稈產量約7億t,占世界秸稈總產量的20%~ 30%。但由于農作物秸稈的粗蛋白質、礦物質、維生素含量低,特別是木質化纖維的特殊結構不利于直接利用。李愛華等研究表明用米曲霉與誘變處理后的白地霉混合發酵農作物秸稈生產蛋白飼料,是一種經濟有效的方法,為養殖業提供優良的蛋白飼料,雖然不同秸稈的蛋白提高程度、不同時間和混合比例的菌種發酵存在著差異,但均可提高秸稈飼料的蛋白質含量。張賀迎等采用的是米曲霉和黑曲霉,產酶系較全,含有酸性蛋白酶、糖化酶、淀粉酶、纖維素酶、果膠酶等。酸性蛋白酶作用的pH值與動物胃中的pH值相近,可彌補動物胃蛋白酶的不足,果膠酶和纖維素酶能分解植物組織,使營養物充分暴露易被分解,糖化酶的功能是將淀粉酶水解淀粉的小分子糊精進一步水解成葡萄糖,可在動物幼仔酶活力不足的階段補充糖化酶,促進幼仔的生長,提高淀粉成分的利用率。
國內外使用米曲霉制曲對產酶條件的影響都作了研究,分析米曲霉制作過程中的理化性質的變化,探索其最佳的制曲條件。周立平等研究表明米曲霉糖化力可達l400mg葡萄糖/ (g曲·h),產酶最適溫度37℃~38℃,最適pH5~6,曲的糖化力和酸性蛋白酶活力較高。中國黃酒和日本清酒不同于法國的葡萄酒和德國的啤酒是因為都屬于用曲霉作糖化劑發酵的釀造酒,曲霉中用的較多的微生物是米曲霉, 米曲霉在釀酒過程中曲的主要作用是為酒母和酒醪提供酶源,使原料中的淀粉、蛋白質和脂肪等溶出和分解;其次在米曲霉繁殖和產酶的同時,產生葡萄糖、氨基酸、維生素等成分,為酵母提供營養來源,并生成有機酸、高級醇及酯類等成分;再者米曲霉產生的曲香及輔料的成分,作為酒的前體物質賦予酒以獨特的風味。碎米是稻谷加工的主要副產物,含有豐富的淀粉、蛋白質和維生素等多種營養物質,以碎米為原料,采用米曲霉和米根霉作為混合發酵劑生產低醇乳酸飲料,方法新穎,產品風味獨特。主要利用2類菌株所產酶系的互補性,米曲霉中蛋白酶豐富,可分解蛋白質,又可加速糖化,從而縮短發酵時間,使酒精含量控制在2% 以內,而米根霉中含有豐富的淀粉酶、糖化酶和酒化酶,但缺少蛋白酶,可起到互補的作用,產生少量酒精,可生成芳香類物質乳酸乙酯對飲料風味有特殊影響,使之充滿了濃厚的醇香和酯香。
米曲霉是一種好氣性、易培養、產復合酶的菌株。國內外在發酵生產醬油、制醬、釀酒等工業上的應用歷史悠久。1987年,FAO/WHO/JECFA批準米曲霉和黑曲霉可用于食品工業用酶制劑的生產。美國環境保護局對米曲霉與其它物種的分類關系、對人類健康和環境的危害和工業應用的風險性評價結果表明,米曲霉對動植物無致病性。米曲霉發酵所加工的產品及食品對人類或動物具有一定的保健功效,初步研究表明,米曲霉在茶葉 (尤其普洱茶) 渥堆發酵中起著重要的作用。所以,研究米曲霉特性對大力發展輕工業,研發高質量的產品有著廣泛的發展前景。