米曲霉（曲霉屬 oryzae ( Asp.oryzae））屬半知菌，絲孢綱，絲孢目，從梗孢科，曲霉屬真菌中的一個常見種。米曲霉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。
米曲霉是理想的生產大腸桿菌不能表達的真核生物活性蛋白的載體。米曲霉基因組所包含的信息可以用來尋找最適合米曲霉發酵的條件，這將有助于提高食品釀造業的生產效率和產品質 量。
化學成分
結構介紹
米曲霉菌落生長快，10d直徑達5~6cm，質地疏松，初白色、黃色，后變為褐色至淡綠褐色。背面無色。分生孢子頭放射狀，一直徑150~300μm，也有少數為疏松柱狀。分生孢子梗2mm左右。近頂囊處直徑可達12~25μm，壁薄，粗糙。頂囊近球形或燒瓶形，通常40~50μm。小梗一般為單層，12~15μm，偶爾有雙層，也有單、雙層小梗同時存在于一個頂囊上。分生孢子幼時洋梨形或卵圓形，老后大多變為球形或近球形，一般4.5μm，粗糙或近于光滑。
分生孢子梗長約2mm，近頂囊處直徑達12～25μm，壁薄而精糙。頂囊近球形或燒瓶形，直徑40～50μm，上覆單層小梗。分生孢子幼時洋梨形或橢圓形，成熟后為球形或近球形，直徑4.5～7.0μm，表面粗糙或近于光滑。分生孢子頭直徑150～300μm。
菌落生長較快，質地疏松。初呈白色、黃色，后轉黃褐色至淡綠褐色，背面無色，分布甚廣，主要在糧食、發酵食品、腐敗有機化合物和土壤等處。是我國傳統釀造食品醬和醬油的生產菌種。也可生產淀粉酶、蛋白酶、果膠酶和曲酸等。會引起糧食等工農業產品霉變。
在生產上的作用
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，并已被安全地應用了1000多年。米曲霉屬基因組的破譯，也為研究由曲霉屬真菌引起的曲霉病提供了線索。
米曲霉的培養
固態培養方法（ 固體 state cultivation ） ：主要有散曲法和大曲法。部分黃米酒用曲，紅酒及醬油米曲霉培養屬散曲法，而黃酒用曲及白酒用曲一般采用塊曲法。
固態制曲設備：實驗室主要采用三角瓶或茄子瓶培養；種子擴大培養可將蒸熱的物料置于竹匾中，接種后在溫度和濕度都有控制的培養室進行培養；工業上目前主要是厚層通風池制曲；轉式圓盤式固態培養裝置正在試驗推廣之中。
固態培養微生物，主要用于霉菌的培養，但細菌和酵母也可采用此法。其主要優點是節能，無廢水污染。單位體積的生產效率較高。
實驗過程：
米曲霉菌種的純化，制成斜面，將斜面菌種接入 250ml 三角瓶培養成種曲，再將種曲擴大培養（ 500ml ）三角瓶。
米曲霉培養：
分為斜面培養和三角瓶培養兩個階段。三角瓶培養物在工廠中作為一級種子。試管斜面培養基：豆餅浸出汁： 100 克豆餅，加水 500ml ，浸泡 4 小時，煮沸 3-4 小時，紗布自然過濾，取液，調整至 5 波美度。每 100ml豆汁加入可溶性淀粉 2 克，磷酸氫二鉀 0.1 克，硫酸鎂 0.05 克，硫酸銨 0.05 克，瓊脂 2 克，自然 pH。或采用馬鈴薯培養基：馬鈴薯 200 克，葡萄糖 20 克，瓊脂 15-20 克，加水至 1000ml ，自然 pH。
三角瓶培養基制備：
米曲霉的培養基：
1 ：皮 40 克，面粉（或小麥） 10 克，水 40ml。
2 ：豆粕粉 40 克，麩皮 36 克，水 44ml。
裝料厚度： 1cm 左右；
滅菌： 120 ℃，30min；
接種及米曲霉的培養條件：米曲霉固態培養主要控制條件：溫度，濕度，裝料量，基質水分含量。固態培養前，原料的蒸熟及滅菌是同時進行的，實驗室一般是在高壓滅菌鍋中進行；但在工廠中則是原料的煮熟和滅菌與發酵分別在不同的設備中進行。這點與液態發酵是不同的。 28-30℃，培養20小時后，菌絲應布滿培養基，第一次搖瓶，使培養基松散；每隔8小時檢查一次，并搖瓶。培養時間一般為72小時。
3. 實驗儀器、設備和材料
恒溫培養箱或者固態培養室，負壓式超凈工作臺，顯微鏡，水浴鍋，試管，茄子瓶，平板和 500ml 三角瓶等。
動畫
在2007年10月上映的日本11話TV動畫《萌菌物語》（又名：《農大菌物語》），米曲霉因其可愛形象與爆笑劇情成為了年輕人的新寵！
動畫《萌菌物語》講述了 一個用肉眼可以看見細菌世界的主人公澤木在東京農業大學里的日常生活。而米曲霉則是眾多細菌（真菌）中細菌最多的一種。
動漫界當中體積最小的動漫角色。這位以擬人化口吻說著各種可愛臺詞，又以無限美化后的超萌外表來博得觀眾歡心的動漫角色，在現實中體積細小到肉眼無法察覺，其頂囊通常只有40～50μm（微米）大小，比起一切正太蘿莉都要渺小得多
形態特征
米曲霉有球形或近球形的分生孢子（簡稱孢子），黃綠色，孢子直徑一般為4.5-7μm，個別大的可達8-10μm。
米曲霉孢子只要吸收到水分和養料，有空氣和適宜的溫度、濕度，就立刻開始發芽，生出管子一樣的白色菌絲，菌絲會伸展很長，中間有橫隔膜分開形成多細胞，每個細胞內又有幾個細胞核，所以米曲霉的細胞是一種多核的細胞。
環境條件越好越有利于菌絲生長發育。當菌絲生長到一定階段時，部分細胞壁變厚形成足細胞，由此向上長出2mm左右長的分生孢子梗（通常稱直立菌絲），很整齊，形似一層白絨。
分生孢子梗上再生長出膨大的頂囊，近球形，其直徑為40-50μm。
頂囊上會再生出小梗，小梗絕大多數是單層，其大小為(12-15)μmx(3-5)μm，在小梗上再生長出茂密的孢子（分生孢子），在顯微鏡下觀看形似一朵盛開了的菊花，非常美麗。米曲霉從孢子發芽，生長菌絲，漸由菌絲長出分生孢子梗，在分生孢子梗上生長出頂囊，頂囊上再長出小梗，最后在小梗上長m孢子至老熟，就是一代。一般培養24個小時左右就能生長出孢子，初為嫩黃色，經過2-3天時間逐漸變成黃綠色，衰老時孢子變為褐色。
米曲霉在察氏培養基上菌落形成較快，培養10天后菌落直徑可達5-6cm，質地疏松，初期為嫩黃色，后變為黃綠色直至褐色，反面無色。在黃豆汁培養基上菌落形成更快，培養24個小時左右就能生出孢子，初為嫩黃色，繼而逐漸變成黃綠色，到孢子衰老也只需培養2-3天時間。最后衰老時，孢子變為褐色。
由此可見米曲霉的形態特征是：米曲霉的基本組成是菌絲（包括氣生菌絲和營養菌絲）和孢子，菌絲中有橫隔膜，每一段就是一個細胞，整個菌絲體由多細胞、多核細胞構造成，曲霉屬絲寬大，一般寬度為3-10μm。
生理特性
營養物質
米曲霉生長所需的營養物質，主要包括碳素化合物（通常簡稱為碳源）、氮素化合物（通常簡稱為氮源）、無機鹽類、水和生長因素。
碳源：凡可以構成微生物細胞和代謝產物中碳架的營養物質稱為碳源。總的來說，大多數微生物以有機含碳化合物作為碳源和能源，如糖類（主要有單糖、二糖、多糖）、醇類、有機酸、脂肪、烴類等含碳的有機化合物。其中糖類是最好的碳源，特別是葡萄糖、蔗糖，通常作為培養微生物的主要碳素原料。
碳源的主要作用是構成細胞物質和供給米曲霉生長發育所需要的能量。從微生物細胞化學成分的分析中已知細胞中的碳素含量相當高，占干物質的50%左右，也就是說，在微生物的營養需要中，對碳的需要量最大。
氮源：凡是構成微生物細胞物質或代謝產物中氮素來源的營養物質稱為氮源。氮源分為無機氮和有機氮，有機氮主要有蛋白質、氨基酸、尿素、胺等；無機氮主要有氨鹽、硝酸鹽等。氮源對微生物的生長發育有重要作用，主要是提供合成原生質和細胞其他結構的原料，一般不提供能量。
在米曲霉的生命活動中，氮源是不可缺少的營養物質，是構成米曲霉細胞蛋白質、核酸和酶的主要元素。
微量元素：除了上述各種元素外，微生物維持正常的生長發育常常需要一些微量的、鋅、錳、鈷、、銅、碘、溴、釩等。它們極微量的存在往往非常強烈地刺激微生物的生命活動。這是由于許多微量元素參加組成酶蛋白，或者很多酶受它們的活化。由于這些微量元素常混在其他營養物質和水中，所以培養基中一般不另行添加。
無機鹽類：無機鹽類也是米曲霉生命活動中不可缺少的物質。它的主要功能是構成細胞的組成成分；作為酶的組成成分；維持酶的作用；調節細胞滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等。如磷和硫還是構成蛋白質和核酸的主要成分，磷酸鹽還具有維持酶活性和調節pH的作用。
一般微生物需要的無機鹽類包括硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物，以及含鈉、鉀、鎂、鐵、鈣等的化合物。
水：水是微生物肌體的重要組成成分。水在微生物代謝過程中也占極重要的地位，除了直接參加一些代謝反應外，還是進行代謝反應的內部介質。物質必須先溶于水，才能參加代謝反應。此外，微生物沒有特殊的攝食及排泄器官，它的營養物、代謝產物必須溶解于水，才能通過細胞表面。
水的比熱高，能夠有效地吸收微生物代謝過程中所放出的熱量，使細胞內溫度不斷驟然上升；同時，由于水又是熱的良導體，有利于散熱，因此可以調節微生物細胞的溫度。微生物離開水便不能進行生命活動。
生長因素：有些微生物在具有合適的水分、碳源、氮源、無機鹽的條件下，仍不能生長或生長不好。如果加入少量的某些中國科學院微生物研究所必需的有機物質，如維生素、氨基酸，則會生長良好。這些有機化合物是微生物維持正常生命活動所不可缺少而需要量又不大的特殊營養物質，一般稱之為生長因素或生長因子。
繁殖方式
米曲霉是利用孢子繁殖的。孢子先吸水膨脹，在適宜的環境條件下孢子發芽，即在孢子表面長m一個或多個芽管，逐漸伸長，并不斷長出分枝，結成網狀的菌絲體，再由菌絲長出分生孢子梗，在分生孢子梗頂囊上再生出小梗，小梗上著生孢子直至老熟，就是一代。
生長條件控制
米曲霉的生長條件控制主要是水分、溫度、pH三要素。
水分：生長水分為34%-45%，相對濕度為95%左右；
溫度：孢子發芽溫度為28℃-32℃，生長溫度為32℃-35℃，產酶最適宜溫度為28℃-30℃；
pH:適宜pH范圍為4.5-7.5，適宜生長的pH范圍為6.5-6.8。
分布范圍
分布甚廣，主要分布于糧食、發酵食品、腐敗有機化合物和土壤中。
主要毒素
3-硝基丙酸、圓弧偶氮酸和曲酸。我國疾病預防控制中心營養與食品安全所用兩株米曲霉孢子對小鼠尾靜脈注射，產生毒性并死亡。
產毒最適溫度為24-30℃，最適相對濕度為85%-90%。
主要應用
米曲霉是產復合酶的菌種，除蛋白酶外，還能產淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、植酸酶、果膠酶等。米曲霉不產生黃曲霉毒素，是我國傳統釀造食品醬和醬油的主要生產菌種。米曲霉在釀酒生產中被作為糖化菌。此外，它還是曲酸的生產菌。米曲霉基因組所包含的信息可以用來尋找最適合米曲霉發酵的條件，這將有助于提高食品釀造業的生產效率和產品質量。米曲霉屬基因組的破譯，也為研究由曲霉屬真菌引起的曲霉病提供了線索。米曲霉也會引起工農業產品霉變。
參考資料 >