你應該要知道的食事
2024年3月22日日本「小林製藥」宣布自主回收旗下含紅麴之5項機能性標示食品，原因是該公司接獲民眾攝食前述食品後發生腎臟疾病之通報，後續更驗出罕見高毒性的「軟毛青黴酸」。紅麴為近年熱門保健食品，究竟污染事件是如何發生的？來聽聽台灣大學生化科技系名譽教授潘子明的說法。
讀者投稿=潘子明（台灣大學生化科技系名譽教授）
日本小林製藥紅麴產品受汙染事件概說
2024年3月22日日本「小林製藥」宣布自主回收旗下含紅麴之5項機能性標示食品，原因是該公司接獲民眾攝食前述食品後發生腎臟疾病之通報。根據日本厚生勞動省截至2024年4月10日的最新統計，日本全國各地已有超過千人因身體不適就醫，並有221人入院治療、5人死亡。台灣則截至4月11日累計通報40例。
根據日本消費者廳定義，所謂「機能性標示食品」是廠商以科學根據為基礎的製品，確保食品安全與機能，上市前先向消費者廳報備（台灣尚無此項管理辦法）。此類別食品不同於特定保健用食品（台灣稱為健康食品），政府不會事先審查，攝取量也沒有設限。消費者廳的指南要求業者建立收集健康危害訊息的系統，並且向政府申報，倘若健康損害風險有迅速擴大之虞，即使資訊不夠充分，也要儘速申報。
黴菌與青黴菌到底有害還是有益？
一般生物的命名係採用二名法，即屬名加種名，類似於我們名字由姓與名組成。屬名類似於人名稱的姓，而種命則類似於人名的名。
1、對人類有益的黴菌與青黴菌之例子
用於製造酒類或豆腐乳之黴菌如Aspergillus（麴黴菌）、Rhizopus（根黴菌）與Mucor（毛黴菌），我們常利用其分泌之酵素來分解大分子之澱粉或蛋白質，使成為小分子的糖類與胺基酸，以使用為後續酵母菌生成酒精或其他胺基酸。此均為對人類加工有益之黴菌。
青黴菌中的洛克福耳青黴菌（Penicillium roqueforti）與檸檬黃青黴菌（Penicillium citrinum）則是對人類有益之青黴菌。前者因其可產生蛋白質分解酵素，將火腿蛋白質轉化為胺基酸，而胺基酸就是火腿產生鮮味的原因。後者可用於製造青黴素（penicillin，音譯盤尼西林），可作為抗生素。
２、對人類有害黴菌與青黴菌之例子
常見對人類有害之黴菌有會產生黃麴毒素的黃麴黴菌（Aspergillus flavus）或寄生麴黴（Aspergillus parasiticus）。赭麴毒素則是由Aspergillus ochraceus或Aspergillus carbonarius所生成。黃麴毒素與赭麴毒素常於保存不當之米或咖啡中因黴菌汙染而生成。
青黴菌產生軟毛青黴酸（puberulic acid）最早是1932年J. H. Birkinshaw 與H. Paistrick兩人報導由青黴菌Penicillium puberulum所生成。
毒性高的「軟毛青黴酸」無法經由滅菌而破壞
軟毛青黴酸（puberulic acid）係自然界青黴菌Penicillium puberulum代謝過程產生之代謝物，毒性相當高，是可用來治療瘧疾的一種抗生素，但尚未開發成藥物，並屬於非典型的食物中毒化合物。
東京農業大學應用生物科學部教授指出：黴菌產生的毒素並不會因為加熱而消失。因此如果毒素已產生，即使透過滅菌殺死黴菌本身，毒素不會被破壞而仍會對健康造成影響。因此，即使發酵原料米在使用前經過加熱消毒，如果米本身在儲存過程中已被黴菌汙染並產生軟毛青黴酸，毒素仍然會進入紅麴產品中。
日本長崎大學的微生物專家北潔教授也表示，青黴菌有上百種，但只有少數青黴菌會產生軟毛青黴酸，所以此事件狀況非常特殊。關於該成分的研究文獻目前只有日本北里大學於2017年發表的論文對軟毛青黴酸的抗瘧疾效果做較深入之報導。報導中提到：將5隻感染瘧疾的老鼠皮下注射軟毛青黴酸，其中有4隻在第三日死亡。因為該實驗所使用之老鼠本身就已經感染瘧疾，軟毛青黴酸是否為死亡的唯一原因也較難判斷。
小林製藥紅麴受到軟毛青黴酸污染的可能途徑？
東京大學食品安全專家唐木英明榮譽教授說明青黴菌進入紅麴製程的可能汙染途徑，並表示軟毛青黴酸仍是一個充滿許多謎團的物質。
一般以微生物進行發酵之食品工廠，為了防止雜菌入侵，通常會調高發酵罐內之氣壓，讓外部空氣無法進入而避免遭受汙染，也需控制製造場所的溫度及濕度，以降低其他汙染菌生長之可能性。儘管如此，黴菌等雜菌還是可能在角落與牆壁縫隙中增生並附著於食品上，又或者是食品包裝不完全也可能導致黴菌汙染。
紅麴的製作過程是先將米洗淨、蒸熟並冷卻後，再利用紅麴菌進行發酵，發酵完成後再經乾燥而成紅麴米。青黴菌可能的汙染途徑有：一、原料的汙染：發酵的原料米，如果收成後保存不當，則會有黴菌汙染而存留其代謝物於產品紅麴米中。二、製程中的外部汙染：如青黴菌附著於作業員身上帶入發酵工場，青黴菌孢子透過空調或牆壁裂縫流入發酵室、或由蟑螂或老鼠蒼蠅帶入等等。
檢出軟毛青黴酸的小林紅麴原料是2023年4～10月間製造
根據《讀賣新聞》報導，小林製藥原來製造紅麴原料的大阪工廠，自1940年便開始運作，因設備逐漸老舊已於2023年12月關閉。小林製藥的紅麴原料分為供保健食品與一般食品使用兩種，在原來舊廠或現今的新廠，兩種原料都是由相同的5至6名員工製造。雖然製造過程與使用的機器都相同，但使用的紅麴菌株卻不一樣，因此交替使用機器後都要清潔。「軟毛青黴酸」是從2023年4月至10月製造用於保健品的部分原料中檢出的。
小林製藥員工操作不當 製程混入溫水、落地原料回收使用
厚生勞動省與大阪市於2024年3月30日，基於《食品衛生法》對小林製藥大阪工廠進行了內部檢查，針對所有衛生管理的情況做了詳細調查。
《讀賣新聞》報導指出，在小林製藥的製造過程中，至少發生兩次的衛生管理問題：第一起事件，是將溫水混入培養原料前階段的材料槽內。第二起事件，則是在接受《讀賣新聞》採訪時，小林製藥表示，2023年4月使用了灑落地板的材料，並將此拿來製造用於食品的紅麴原料。
根據小林製藥自述：員工忘了關上攪拌已培養好材料之機器蓋子，導致33公斤的材料灑落到地面。員工將其中未接觸地面或機械的11公斤材料取出使用，加工成120公斤食品原料，並於2023年5月底交付給6家業者。
雖然公司內部於2023年6月1日決定回收。但是只回收了119公斤的原料，剩餘的1公斤已被其中1家公司使用了。
研究發現紅麴保健食品功效之新成分 能降低膽固醇 亦可調節血糖、延緩衰老
紅麴應用為保健食品，始自1979年日本Endo教授於紅麴發酵產物中發現降膽固醇物質monacolin K，因其結構式與HMG-CoA類似，會與HMG-CoA競爭HMG-CoA reductase酵素之活性中心而抑制此酵素，使acetyl CoA合成之HMG CoA受到抑制而無法生成mevalonic acid，導致由mevalonic acid生成膽固醇的代謝路徑受阻，間接影響膽固醇之合成，進而達到降低膽固醇的效果。
我們的研究發現紅麴發酵產物中具生理活性成分之黃色素monascin與ankaflavin組成之產品Ankascin 568-R可以調節血脂，包括降低總膽固醇、三酸甘油酯及低密度脂蛋白膽固醇，更能提升高密度脂蛋白膽固醇，同時亦可調節血糖與延緩衰老。
衛生福利部在審查健康食品時係將安全擺第一位，安全性審查通過後再審查功效性與安定性。紅麴黃色發酵産品 Ankascin 568-R之安全性，係由QPS Taiwan公司依據Institutional Animal Care and Use Committee（IACUC） Statement之規範，以54隻雄鼠54隻雌鼠（SD大鼠） 進行13周連續餵食試驗進行安全性探討（Study Number： T68213001-GN）。結果顯示：不論在臨床觀察、生理生化檢查上均無不良影響，並測得Ankascin 568-R的無不良可觀察副作用劑量（no observed adverse effect level, NOAEL） 為796.2 mg/kg/day，此為建議攝取量的230倍，證實産品之安全性。
將所有安全相關資料提交美國食品藥物管理局（Food&Drug Administration, FDA），由於安全性實驗數據完整，於2018 年6月1日獲得美國FDA頒發新膳食成分（New Dietary Ingredient, NDI）證明（NDI#1071）。目前此産品為唯一可以以膳食補充劑在美國販售之紅麴産品。
美國食品藥物管理局 （Food & Drug Administration, FDA）經嚴格審視後發給新膳食成分（New Dietary Ingredient, NDI） 證明，其中第二段第三行有：The product is safe for long term consumption. 之敘述，此為 FDA 非常難得對一種保健食品原料所做的評價。（圖片來源：潘子明提供）
引領紅麴安全標準的全新里程：由基因層次確認台灣生產紅麴菌株之安全性
由晨暉生物科技公司經檢索文獻後確認由紅麴產生之代謝物可能引起肝腎毒性之化合物有無水四環素（TAN-1612）、新沙坦酯B（neosartoricin B）、1,3,6,8-四羥基萘 （1,3,6,8-tetrahydroxynaphthalene）、NG-391、aspyridone A、pyranonigrin E、角鯊烯汀S1（squalestatin S1）、棒酸 （clavulanic acid）、aspterric acid、青黴素G（penicillin G）、軟毛青黴酸（puberulic acid）以及赭麴毒素（ochratoxin A）等12種。
上述化合物，文獻中已確知半數致死量（Lethal Dose，50%；LD50）的有青黴素G（penicillin G，6916 mg/kg rat，毒性較低）以及絲衣黴酸（byssochlamic acid，94mg/kg mouse）。Aspyridone A有文獻指出有中等毒性，但是沒有具體的數據。其他9項化合物並無具體的毒性文獻紀錄，其中TAN-1612（anhydrotetracycline）、1,3,6,8-四羥基萘 （1,3,6,8-tetrahydroxynaphthalene）、NG-391、pyranonigrin E、角鯊烯汀S1（squalestatin S1）、棒酸 （clavulanic acid）與aspterric acid具有物質安全性資料 （Material Safety Data Sheet, MSDS）。
綜合上述，選擇毒性可能較為顯著的化合物優先進行基因體分析，化合物生合成基因分析標的包含aspyridone A、絲衣黴酸（byssochlamic acid）、赭麴毒素（ochratoxin A）以及軟毛青黴酸（puberulic acid）。
紅麴菌基因體分析方法
分析基因體為紅麴菌Monascus purpureus NTU568之全基因體，經由454與Illumina GAII次世代定序平台分別定序後組合而成，總長為24.61Mbps，包含2880 contigs。分析標的選擇物種與紅麴菌親緣關係較近，且具有文獻紀錄的生合成基因簇序列作為搜尋比較的基準。其中aspyridone A生合成基因簇來自Aspergillus nidulans FGSCA4基因體 （BGC0000959, MIBiG database）。絲衣黴酸（byssochlamic acid）生合成基因簇來自Paecilomyces fulvus IMI40021（GenBank：KU928136.1）。赭麴毒素 （ochratoxin A）生合成基因簇來自A. niger CBS513.88（GenBank：MG701892.1）。軟毛青黴酸（puberulic acid） 生合成基因簇來自Talaromyces stipitatus ATCC 10500 （GenBank：BK008910.1）。
序列操作與分析比對使用Geneious Prime 2024軟體，其中discontiguous Mega BLAST用於生合成基因簇的DNA序列搜尋比對，tBlastn用於將生合成基因轉譯為蛋白後的DNA序列搜尋比對，MAFFT用於序列的直接比對，LASTZ以及map to reference分析用於基因體對應區域搜尋比對。
真菌以能夠產生多種複雜的代謝物而著稱，其中polyketide類化合物的多樣性尤其高，紅麴菌的色素、monaclin K與citrinin的生合成都是以polyketide synthase（PKS）基因為核心，而這些生合成路徑中的其他基因，通常以基因簇的方式伴隨核心基因存在於基因體內，並隨之進行整體的生合成調控。
分析紅麴菌NTU568基因體的中aspyridone A、byssochlamic acid（絲衣黴酸）、赭麴毒素（ochratoxin A） 以及軟毛青黴酸（puberulic acid）的可能生成基因片段。結果發現NTU568基因體內均無這些代謝物生合成的完整基因簇，雖然有部分基因存在中度到低度相近的NTU568基因體胺基酸序列，但是都沒有聚集成為基因簇的現象，顯示應是散佈於其他種類代謝物生合成基因簇內的同源基因，因此推論紅麴菌NTU568不具有生合成aspyridoneA、絲衣黴酸（byssochlamic acid）、赭麴毒素（ochratoxin A）以及軟毛青黴酸（puberulic acid）的基因簇，無法生合成產生上述代謝物。
紅麴為近年熱門保健品 生產商應重新嚴格檢視自家製程
紅麴的應用已有千年歷史，廣泛用於傳統食品如釀酒、釀醋、紅糟食品以及色素添加等。由於紅麴功效成分不斷被發現，保健功效亦經動物和人體試驗加以確認，使得紅麴產品成為近年來熱門的保健食品。在台灣紅麴保健食品2022年之產值高達新台幣20億，占所有保健食品原料產值之第七位，僅次於乳酸菌、綜合維生素、酵素、樟芝、葡萄糖胺與草本複方產品。
小林製藥紅麴產品曝出健康危害問題，造成消費者對紅麴產品的安全性產生疑慮，此時所有紅麴生產廠商更應該重新檢視紅麴發酵、製造程序的管理是否足以避免無法檢出的未知污染物進入產程。當然檢驗只是品質管制的一環，生產廠商必需在嚴格的製程管理系統與品質監控條件下進行生產，確保產品品質不僅符合食品法規，更能讓消費者安全食用。
【本文為作者意見，不代表本媒體立場】
審稿編輯：林玉婷
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參考資料
▶Birkinshaw JH, Raistrick H. Studies in the biochemistry of micro-organisms: Puberulic acid C8H6O6 and an acid C8H4O6, new products of the metabolism of glucose by Penicillium puberulum Bainier and Penicillium aurantiovirens Biourge. With an appendix on certain dihydroxybenzenedicarboxylic acids. Biochem J. (1932) 26(2): 441-453.
▶Namatame M, Nishihara-Tsukashima A, Nonaka K, Masuma R, Otoguro K, Shiomi K, Omura S. In vitro and in vivo antimalarial activity of puberulic acid and its new analogs, viticolins A-C, produced by Penicillium sp. FKI-4410. J Antibiot (Tokyo). (2011) 64(2): 183-188.
▶Endo A. Monacolin K, a new hypocholesterolemic agent produced by a Monascus species. J. Antibiot. (1979) 32: 852-854.
▶衛生福利部食品藥物管理署。健食字第 A00289 號審查資料。2023。
▶Lin CW, Chen HL, Yang YH, Chen YY, Hsu, Y W and Pan,TM. Toxicological evaluation of the red mold rice extract, ANKASCIN 568-R: 13-week chronic toxicity, and genotoxicity studies. Toxicol. Rep. (2022) 9: 356-365.
▶Bergmann S, Schümann J, Scherlach K, Lange C, Brakhage AA, Hertweck C. Genomics-driven discovery of PKS-NRPS hybrid metabolites from Aspergillus nidulans. Nat Chem Biol. (2007) 3(4): 213-217.
▶Williams K, Szwalbe AJ, Mulholland NP, Vincent JL, Bailey AM, Willis CL, Simpson TJ, Cox RJ. Heterologous production of fungal maleidrides reveals the cryptic cyclization involved in their biosynthesis. Angew Chem Int Ed Engl. (2016) 55(23): 6784-6788.
▶Gil-Serna J, García-Díaz M, González-Jaén MT, Vázquez C, Patiño B. Description of an orthologous cluster of ochratoxin A biosynthetic genes in Aspergillus and Penicillium species. A comparative analysis. Int J Food Microbiol. (2018) 268: 35-43.
▶Davison J, al Fahad A, Cai M, Song Z, Yehia SY, Lazarus CM, Bailey AM, Simpson TJ, Cox RJ. Genetic, molecular, and biochemical basis of fungal tropolone biosynthesis. Proc Natl Acad Sci USA. (2012)109(20): 7642-7647.
▶2023 食品產業年鑑 產業篇 食品工業發展研究所 第401 頁 (2023)
