曲霉属(
学名:Aspergillus)是一个由几百种多细胞
霉菌菌种所组成的菌属,在许多气候条件下皆可发现它们的踪影。
分布种类
此属在自然界分布极广,是引起多种物质霉腐的主要微生物之一(如面包腐败、煤生物分解及皮革变质等)。其中以黄曲霉具有很强毒性。绿色和黑色的具有很强的酶活性,在食品发酵中广泛用于制酱、酿酒。现代发酵工业中用于生产葡萄糖氧化酶、
糖化酶和
蛋白酶等酶制剂。其他菌株有:黄曲霉(A. flavus),
烟曲霉(A. fumigatus),
灰绿曲霉(A. glaucus),
构巢曲霉(A. nidurans),
寄生曲霉(A. parasiticus),
土曲霉(A. terreus)和
杂色曲霉(A. versicolor)等。
形态特征
霉菌中的一群,包括
米曲霉、
黑曲霉等。一般是从匍匐于基质上的
菌丝向空中伸出球形或椭圆形顶囊的
分生孢子梗,在其顶端的小梗或进一步分枝的次级小梗上生出链状的分生孢子。在不具有性生殖的种类中虽少,但都产生封闭的
子囊果。以米曲霉为主的霉菌,大都和酒、
黄豆酱、
酱油等的酿造有密切关系。一方面有很多菌种可被用于各种有益物质的生产,如用于蛋白消化剂的
蛋白酶(
酱油曲霉)、
柠檬酸(黑曲霉)、
衣康酸(
土曲霉、解
乌头酸曲霉)以及
曲酸(黄曲霉)等。但另一方面,也有不少侵害家禽、家畜甚至人体内脏特别是呼吸器官的病菌,如引起曲霉症的
烟曲霉,以及产生剧毒的
黄曲霉毒素的A.sPer-gillus Parasiticus var.globosus等。此外,
黑曲霉常被用作实验材料。在蚕
昆虫真茵病中,有一种曲霉病,是幼蚕期的重要
蚕病,其
病原菌即是黄曲霉(褐僵病菌)、
米曲霉(曲病菌)等
霉菌。
生长
曲霉属为
半知菌(尚未发现其有性态的真菌)的属。然而,其中有些种类已发现其有性态,且其有性态被归类为
子囊菌门,所以,借由
脱氧核糖核酸证据,曲霉属被归类于子囊菌门中。该属的成员皆具有能够在高
渗透压环境中生长的能力,且该属的物种都非常好氧,常常能在
氧气充足的环境下找到他们,并观察到他们呈现
菌丝型态。正常来说,其菌体喜欢生长在碳源丰富的基质,像单糖或
多糖丰富的地方。曲霉属常常为
淀粉类食物(面包、米、马铃薯……)的污染源,也生长于许多植物及树种上。除了生长于营养丰富的基质上以外,曲霉属中的许多物种皆可在营养缺乏或缺少关键养分的环境中进行寡营养生长。
黑曲霉是最好的例子,往往可以在潮湿的墙壁上发现它的踪影,为造成白粉病的主要菌种。曲霉属有时也可以在枕头中发现大量的菌株。
商业上的重要性
曲霉属在医学上及商业上皆具重要性,有些种类亦可以感染人类及其他动物。有些种类为动物的感染源已被研究多年,而其他在动物体中发现的物种却被视为对疾病的特定新物种,甚至还有一些为腐生菌。曲霉属中超过60种的菌已被认为是医学相关的病原菌种。对人类,许多造成感染,如外耳炎、皮肤病变、及
溃疡的菌种已被发现。其他物种对商业上的微生物发酵非常重要。例如,相较于一般制酒法,
日本清酒的制造过程还需要经过一步将淀粉分解为简单
糖类的程序。相较于一般常用来制酒的酵母属,它可以分解结构较复杂的淀粉(酵母属仅能分解简单糖类,如葡萄糖)。因此,
日本的清酒就需要将
喜米经过
米曲霉的处理。该属的成员也可以应用于医学上以治疗疾病。
黑曲霉最大的应用为制造
柠檬酸,世界上99%的柠檬酸产量都是从它而来,每年约可生产140万吨的柠檬酸。黑曲霉也常被用来制造
酵素,包括葡萄糖氧化酶、
溶菌酶及
乳糖酶。而在上述的例子中,它很少被培养在固态基质上,比较常被培养为生物反应中的淹没培养物,如此一来,我们便可以直接掌握参数,以达到最大生产量。这制程使分离酵素及医疗用的化学成分更为简单,
量纲造成更大的经济效益。
研究
小巢状曲霉(异名
构巢裸胞壳)已被拿来做研究许多年了,而基多·庞蒂科夫也拿它来展示真菌的假
有性生殖。最近,小巢状曲霉的基因于博劳德研究所的实验中被定序出来,为他们的创举之一。到了2008年,有七个曲霉属的物种被接续定序出来:具有工业价值的
黑曲霉(两个族系)、
米曲霉、
土曲霉, 和
病原体棒曲霉、费雪氏曲霉、黄曲霉和
烟曲霉(两个族系)。费雪氏曲霉几乎不会有病原的特性,但和与其相似的烟曲霉具有高度的
相关性,为了更进一步的了解烟曲霉的病源特性而将他定序出来。
致病菌
有些曲霉属的物种造成人体及
动物疾病。最常见的
病原菌是烟曲霉和黄曲霉,他们制造黄曲毒素(是毒素亦是致癌物,并可污染如
坚果类的食物)。最常见造成过敏反应的物种是烟曲霉和棒曲霉。其他物种在农业病害非常重要,Aspergillus spp. 造成许多谷物的疾病(尤其玉米),还有些变种能制造
霉菌毒素,其中包含黄曲毒素。还有一些会导致新生儿疾病。
烟曲霉(最常见的物种)造成的感染主要是肺部的感染,并且有可能由肺吲发炎造成快速的
细胞坏死,也有传播的可能性。这物种可和其他霉菌感染区别,基于它无论在环境还是
宿主都是以
菌丝态存在。(不像
白色念珠菌为二型性,在环境为菌丝态而在宿主为酵母态)
曲霉症
曲霉症是由曲霉属造成的疾病。与常见的鼻窦炎相关的物种为烟曲霉。此症状包含发烧、咳嗽、
胸腔疼痛、或
呼吸困难,和其他疾病的症状类似,所以不好诊断出来。通常只有在患者的
免疫系统功能低落或受到其他肺部感染的人容易染上这些菌。在人体,主要的疾病形式有:
-
呼吸道过敏性曲霉症:造成病人呼吸道疾病,如哮喘、囊性纤维化、及鼻窦炎
- 急性侵入性曲霉症:一个长进周遭组织的形式,通常发生于免疫功能低下的人身上,如
艾滋病或化疗患者
- 传播性侵入性曲霉症:一种能扩散至全身的感染
- 曲霉球:一种可以在腔室中(如肺)形成的“真菌球”
在空气中曲霉症的传染途径也常常经由鸟类,而许多曲霉属的物种也被发现能感染昆虫。