Production of monascus secondary metabolites and their biological activities

Abstract

[ES] El hongo Monascus pertenece al filo Eumycota, subfilo Ascomycotina, clase Plectomyces, orden Eurotiales y familia Monascaceae. La levadura roja de arroz se obtiene gracias al cultivo del hongo Monascus; la levadura roja de arroz se conoce desde hace siglos y se ha usado desde tiempos antiguos en diferentes partes de Asia por sus beneficios para la salud. El cultivo de Monascus resulta en la producción de metabolitos secundarios los cuales se incluye monascin, monacolina K y la micotoxina citrinina. La monacolina K o Lovastatina es conocida por su efecto reductor del colesterol, por lo que se utiliza para tratar enfermedades como la aterosclerosis. Desde el descubrimiento de la presencia de citrinina, la aplicación de Monascus en la alimentación se ha visto limitada hasta cierto punto debido a su nefrotoxicidad. Tradicionalmente, los pigmentos rojos presentes se han usado como conservante de alimentos, colorantes alimentarios y potenciadores de sabor.

En este estudio se examina la presencia de pigmentos rojos, naranjas y amarillos, monacolina K y citrinina en diferentes muestras usando sustratos diferentes con dos cepas distintas de Monascus y variación en el tiempo de cultivo. Para detectar la producción de los diferentes metabolitos secundarios, preparamos 6 muestras de cada sustrato: gránulos de café, trigo sarraceno, arroz y mijo. Se inocularon dos cepas diferentes de Monascus (Monascus purpureus DBM 4360 y Monascus sp. DBM 4361) en los diferentes substratos y cultivadas a 30ºC por diferentes tiempos (7, 17 y 21 dias) en las mismas condiciones.

Los pigmentos amarillos (monascin, ankaflavina), naranjas (rubropunctatina, monascorubrina), y rojos (rubropunctamina, monascorubramina) y monacolina K y la micotoxina citrinina fueron caracterizados con un sistema UHPLC. Los resultados muestran una mayor concentración de monacolina K presente en la muestra de trigo sarraceno inoculada con Monascus sp. DBM 4361 a los 21 días. Los pigmentos anaranjados sólo estaban presentes en la muestra de arroz inoculada con Monascus purpureus DBM 4360. La mayor concentración de pigmentos amarillos se encontraba presente en el arroz inoculado con Monascus purpureus DBM 4360 a los 21 días. Y la mayor concentración de pigmentos rojos estaba presente en el trigo sarraceno cultivado con Monascus purpureus DBM 4360 a os 17 días.

[EN] The fungi Monascus belongs to the phylum Eumycota, subphylum Ascomycotina, class Plectomycetes, order Eurotiales, family Monascaceae. Red yeast rice is produced by the cultivation of Monascus fungus, it has been known for centuries and used since ancient times in several parts of Asia for its benefits. The cultivation of Monascus results in the production of secondary metabolites which include monascin, monacolin K and the mycotoxin citrinin. Monacolin K or lovastatin is known for its lowering effect in cholesterol; thus, it is used to treat diseases such as atherosclerosis. Since the discovery of the presence of citrinin, the food application of Monascus has been limited to a certain extent because of its nephrotoxicity. Traditionally, the red pigments present have been used as food preservative, food-coloring agent, and flavor enhancers. In this study we examine the presence of red, orange, and yellow pigments, monacolin K and citrinin in different samples using different substrates with two different strains of Monascus over time. For the detection of the production of the different secondary metabolites, we prepared 6 samples of each substrate: coffee spent granules, buckwheat, rice, and millet. Two different Monascus strains (Monascus purpureus DBM 4360 and Monascus sp. DBM 4361) were inoculated in the different substrates and cultivated at 30ºC for different times (7, 17 and 21 days) in the same conditions.

The yellow (monascin, ankaflavin), orange (rubropunctatin, monascorubrin) and red (rubropunctamine, monascorubramine) pigments and monacolin K and the mycotoxin citrinin were characterized with a UHPLC system. The results show the highest concentration of monacolin K present in the sample of Monascus sp. DBM 4361 inoculated buckwheat for 21 days. Orange pigments were only present in Monascus purpureus DBM 4360 inoculated rice. The highest concentration of yellow pigments was present in rice inoculated with Monascus purpureus DBM 4360 at day 21. And the highest concentration of red pigments was present in 17 day cultivated buckwheat with Monascus purpureus DBM 4360.