天然色素發(fā)酵工藝優(yōu)化[畢業(yè)設計+開題報告+文獻綜述]

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　天然色素發(fā)酵工藝優(yōu)化 </p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 生物工程 &l

2、t;/p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　天然色素發(fā)酵工藝優(yōu)化</p><p>　　摘要: 靈

3、菌紅素(prodigiosins，PG)是一些放線菌、沙雷氏菌及其它細菌產生的具有重要生物活性的次級代謝產物。本實驗通過單因子和PLACKETT-BURMAN，爬坡響應面實驗設計，對沙雷氏菌發(fā)酵工藝進行研究，發(fā)現通過提高蛋白胨濃度并降低氯化鈉的含量可以大幅提高靈菌紅素產量,并找到了一個優(yōu)于現有配方的培養(yǎng)基配比，使靈菌紅素產量提高了42.85%。</p><p>　　關鍵詞: 靈菌紅素；沙雷氏菌；培養(yǎng)基優(yōu)化；<

4、;/p><p>　　Natural pigment fermentation process optimization</p><p>　　Abstract: Prodigiosins with important biological activity secondary metabolites are produced by a number of Actinomycetes, Serr

5、atia and other bacteria. Through the investigation of single-factor experiment and PLACKETT-BURMAN design, Conditions of fermentation of Prodigiosins were investigated. It was found that by increasing the concentration

6、 of peptone and decreasing the concentration of sodium chloride can heavily increase the production of Prodigiodins. And under the new formula, the yiel</p><p>　　Keywords: prodigiosins; Serratia; medium opti

7、mization; </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要: I</b></p><p>　　Abstract: .II</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1

8、靈菌紅素的基本性質1</p><p>　　1.2 背景及意義1</p><p>　　2 方法與材料3</p><p>　　2.1 實驗材料3</p><p>　　2.1.1 菌種3</p><p>　　2.1.2 主要儀器與試劑3</p><p>　　2.1.3 培養(yǎng)基

9、3</p><p>　　2.2 實驗方法3</p><p>　　2.2.1 種子的培養(yǎng)和優(yōu)化3</p><p>　　2.2.2 種子的擴大培養(yǎng)4</p><p>　　2.2.3 紅色素與菌體的提取4</p><p>　　2.2.4 靈菌紅素含量測定4</p><p>　　2.

10、2.5 靈菌紅素吸光度標準曲線測定4</p><p>　　2.2.7 PLACKETT-BURMAN實驗5</p><p>　　3 結果與分析7</p><p>　　3.1 標準曲線的測定7</p><p>　　3.2 單因素實驗7</p><p>　　3.3 PLACKETT-BURMAN實驗1

11、1</p><p>　　3.4 爬坡實驗12</p><p>　　3.6 驗證實驗14</p><p>　　4 結論...........................................................................................................................

12、...........................15</p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 靈菌紅素的基本性質</p><p>　

13、　靈菌紅素(prodigiosins,PG)是一類天然紅色素的總稱，通常都有3個吡咯環(huán)組成的甲氧基吡咯骨架結構，1929年由Amak等研究Serratia生長時發(fā)現，包括prodigioSin，prodigio Sin 25-C，metacyc1oprodigiosin (MP)desmethoxyprodigiosi和uncedy1prodigiosin(UP)等。PG屬于脂溶性色素，易溶于甲醇和丙酮，不溶于水，在極性較強的酸性和堿性

14、水溶液中微溶，在極性較弱的有機溶劑如乙醚或石油醚中微溶或不溶；PG對溫度穩(wěn)定，但受pH的影響較大，酸性環(huán)境中能保持較長的時間，堿性條件下則損失較大[1]；A13+，Ca2+，K+，Ba2+等金屬離子對PG的穩(wěn)定性影響不大，Zn2+有使PG增色的作用，Mg2+和Mn2+對PG有一定的破壞作用，Plackett-Burman2+可以絡PG，使之成為沉淀[2]；白光和藍光使PG發(fā)生光解，在紅光和遠紅光下PG則不會降解[3]。</p>

15、;<p>　　1.2 背景及意義</p><p>　　PG是由一些放線菌、沙雷氏菌及其它細菌產生的次級代謝產物[4，5]，具有抗細菌、抗真菌、抗瘧疾、等活性[6]。PG的產生在菌體生長代謝過程中的作用目前尚有爭議，有學者認為PG的產生有利于菌體的生存競爭，但也有學者認為，PG在菌體生長代謝過程中不起作用，僅為大量初級代謝產物的溢流作用。</p><p>　　近年來靈菌紅素在

16、醫(yī)學上、環(huán)境治理、食品色素以及紡織業(yè)上的應用越來越廣泛。</p><p>　　首先，醫(yī)學上抗腫瘤作用。PG對比起另外一些化學療法藥劑，如環(huán)磷琉胺（cyclophosphamide）具有低細胞毒作用，只有當濃度大于300nM時才具有明顯的淋巴細胞抑制作用。而后者在其有效濃度時毒性已非常高[7]。</p><p>　　① 它能在銅離子配合下破壞癌細胞的雙鏈DNA。而癌細胞相比非癌組織具有較高的

17、銅離子濃度（3.5倍），這也成為PG對癌組織高針對性的基礎。PG還可以通過抑制細胞中型拓撲異構酶I和Ⅱ的活性而進一步達到破化DNA復制的目的。</p><p>　?、?PG可破化細胞內的線粒體，高爾基體和溶酶體對細胞質的pH梯度，降低細胞內ATP水平。這是由于其可以在這些細胞器的膜上起到離子孔的作用，而抵消氫氯離子的同向轉運[8]。</p><p>　?、?靈菌紅素可以激活細胞內細胞凋亡

18、途徑[9]。一方面，靈菌紅素激活前半胱天冬酶8，繼而啟動了細胞內半胱天冬酶依賴的細胞凋亡。另一方面，它也可以使線粒體釋放其細胞凋亡誘導因子（AIF）而觸發(fā)非半胱天冬酶依賴的細胞凋亡[10]。</p><p>　　其次，在環(huán)境治理上[11]，韓國科學家于1996年首次在海洋中發(fā)現一種微生物“哈赫拉”（Hahella）?；蚪M測序分析后發(fā)現其能產生可以清除赤潮的靈菌紅素。將靈菌紅素撒在赤潮中，只需十億分之一的濃度，1

19、h后就能將導致赤潮的浮游生物大部分殺死。這對治理河湖的富營養(yǎng)化及海里的赤潮，維護地球環(huán)境具有重大意義。韓國科學家已為其申請了韓國和國際專利。</p><p>　　再次，作為食品添加劑[12]，合成色素發(fā)明之后，天然色素逐漸被取代。隨著毒理學和分析技術的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，發(fā)現某些合成色素食用過量有致癌危險，而天然色素具有較高的安全性 ?？墒?，天然色素不能滿足現代食品工業(yè)發(fā)展的需要，開發(fā)新品種以及改進原有

20、的天然色素（如靈菌紅素）迫在眉睫。</p><p>　　最后，在紡織業(yè)方面[13]，現如今，隨著人們生活水平的提高，人們對安全，健康，綠色的產品需求日益擴大，為了滿足社會需求，特別是內衣，汗衫，襪子等生產能夠抗菌的紡織物是將來發(fā)展的一大趨勢。</p><p><b>　　2 方法與材料</b></p><p><b>　　2.1

21、實驗材料</b></p><p><b>　　2.1.1 菌種</b></p><p>　　黏質沙雷氏菌( Serratia jx.1)</p><p>　　2.1.2 主要儀器與試劑</p><p>　　HD-930組合式全溫度震蕩培養(yǎng)箱 （大倉市博萊特實驗儀器廠）；</p><p&

22、gt;　　VS-15000CFN II 型小型高速離心機（上海民儀電子有限公司）；</p><p>　　VS-1300型潔凈工作臺（蘇州時速為凈化設備有限公司）；</p><p>　　PHS-3C型精密pH計（上海安亨昌吉149號雷磁儀器廠）；</p><p>　　AL-204型電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；</p><p>　

23、　752s 紫外可見分光光度計 (上海棱光技術有限公司)；</p><p>　　DSX-280A型不銹鋼手提式滅菌器（上海申安醫(yī)療器械廠）；</p><p>　　LRH-250A型生化培養(yǎng)箱(廣東省醫(yī)療器械廠）。</p><p>　　本實驗所用丙酮、氯化鈉、硫酸鎂、甘油等均為分析純；PN5247蛋白胨、牛肉浸膏、酵母粉等均為生化試劑。</p><

24、p>　　2.1.3 培養(yǎng)基</p><p>　　種子培養(yǎng)基 (g/L)：牛肉膏3.0，蛋白胨10.0，NaCl 2.0，瓊脂15，pH 7.4-7.6。</p><p>　　擴大培養(yǎng)基（g/L）：蛋白胨 13.0，甘油20.0 .。Nacl 2.0 搖瓶裝液量 20mL/250mL（V/V）pH自然。</p><p>　　發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)：蛋白胨13.0

25、, 甘油20.0, MgSO4 1.2, NaCl 2.0, Gly 2.0，搖瓶裝液量50 mL/250mL(V/V)，接種量5％(V/V)，pH 5.7。</p><p><b>　　2.2 實驗方法</b></p><p>　　2.2.1 種子的培養(yǎng)和優(yōu)化</p><p>　　種子培養(yǎng)基的配制：按照種子培養(yǎng)基的組成稱取牛肉膏3.0g，

26、蛋白胨10.0g，NaCl 2.0g，瓊脂15g，放到1000mL的燒杯中加水至1000mL，加熱攪拌溶解，用1mol/L的HCl和1mol/L的NaOH調節(jié)培養(yǎng)基的pH，使其在7.4-7.6[14]。然后分裝在250mL的搖瓶中，用滅菌鍋在121℃下滅菌20min，最后再倒平板。待平板冷卻后在無菌條件下，用接種針挑取甘油管中的菌種劃平板，放在生化培養(yǎng)箱中，37℃培養(yǎng)12h，即得到活化的沙雷氏菌，將其放于冰箱內保存?zhèn)溆谩?lt;/p&g

27、t;<p>　　2.2.2 種子的擴大培養(yǎng)</p><p>　　分別稱取（g/L）蛋白胨13.0、甘油20.0、NaCl 2.0加入燒杯中加水，攪拌，使燒杯中的物料都溶解并分裝于250mL的搖瓶中，每個搖瓶裝50mL的培養(yǎng)基，并用滅菌鍋在121℃下高溫蒸汽滅菌20min，待搖瓶內的培養(yǎng)基冷卻后在無菌條件下接種，用接種針挑取平板上的單菌落于搖瓶中。接種完后，液體培養(yǎng)12h，培養(yǎng)溫度為27℃，轉速為1

28、70r/min。</p><p>　　2.2.3 紅色素與菌體的提取</p><p>　　轉接后放在搖床里培養(yǎng)48h后取出，搖勻，分別用移液槍移取2.00mL發(fā)酵液于2mL離心管中，4℃，12000r/min，離心6min，棄上清液，然后用移液槍移取1mL的丙酮于各個離心管中，用100μL槍頭攪拌使色素完全溶于丙酮中，再離心，溫度為4℃，12000r/min，離心6min。得到靈菌紅素丙

29、酮溶液。</p><p>　　2.2.4 靈菌紅素含量測定</p><p>　　本實驗利用靈菌紅素在535nm波長下具有最大吸收峰的特性，將提取的靈菌紅素丙酮溶液稀釋250倍后于535nm波長下測量吸光度并利用標準曲線方程計算出發(fā)酵液中靈菌紅素含量。</p><p>　　2.2.5 靈菌紅素吸光度標準曲線測定</p><p>　　稱取少量

30、靈菌紅素固體，用丙酮溶解后抽濾，去除不溶物后自然干燥至質量不變，制得靈菌紅素粗品（下稱粗品）。用分析天平準確稱量0.0200g粗品，定容至25ml制成0.8g/L母液，分別用移液槍吸取150ul，200ul，250ul，300ul，350ul母液于比色管中并用丙酮定容至10ml制成0.012g/L，0.016 g/L，0.020 g/L，0.024 g/L，0.028 g/L溶液，分別測量其吸光度值，計算標準曲線，實驗平行五次。<

31、/p><p>　　2.2.6 單因子實驗</p><p>　　實驗選取Pro，Gly，Asp，His，Nacl，MgSO4，MnSO4,蛋白胨，甘油，甘露醇10個變量，分別進行單因子實驗。實驗以擴大培養(yǎng)基為基礎培養(yǎng)基，分別添加上述物質，各制成不同濃度梯度的實驗用培養(yǎng)基，濃度如表1所示。接種后置于28℃，170rpm搖床中培養(yǎng)48h，提取后測量吸光度并換算成濃度，比較各因子的顯著性，實驗平行三次

32、。</p><p>　　表2-1 各單因素的濃度梯度</p><p>　　2.2.7 PLACKETT-BURMAN實驗[15-18]</p><p>　　通過單因素實驗后可以了解各個因素對靈菌紅素產量的影響，選取其中較重要的9個因素進一步進行PLACKETT-BURMAN實驗，觀察各因素對發(fā)酵的綜合影響并選取最顯著的因素進一步進行實驗。PLACKETT-BURMA

33、N實驗中各因素及水平見表2，PLACKETT-BURMAN實驗具體實驗設計見表2-2 PLACKETT-BURMAN實驗涉及的因素和水平</p><p>　　表2-3 PLACKETT-BURMAN實驗的設計</p><p><b>　　3 結果與分析</b></p><p>　　紅色素作為一類具有重要生物活性的微生物次級代謝產物，在醫(yī)藥、紡

34、織、食品等領域均具有巨大的應用潛力，但現報道的紅色素的產量很低，影響了它進一步的研究開發(fā)，本實驗分別考察了不同的培養(yǎng)條件對紅色素的胞外積累量和對菌株生長的影響，以便確定最優(yōu)的發(fā)酵培養(yǎng)條件，獲得最高的紅色素的積累量，加快紅色素的工業(yè)化進程。</p><p>　　3.1 標準曲線的測定</p><p>　　標準曲線如下圖1所示：</p><p>　　圖3-1 靈菌紅素

35、（丙酮）吸光度標準曲線</p><p>　　3.2 單因素實驗</p><p>　　本實驗選擇了共計11個因子，研究各個因子對靈菌紅素產量的影響。各單因子數據如圖3-1～圖3-11所示。</p><p>　　圖3-2 蛋白胨對靈菌紅素產量影響</p><p>　　圖3-3 甘油對靈菌紅素產量影響</p><p>　　

36、圖3-4 天冬氨酸對靈菌紅素產量影響</p><p>　　圖3-5硫酸錳對靈菌紅素產量影響</p><p>　　圖3-6 硫酸鎂對靈菌紅素產量影響</p><p>　　圖3-7 氯化鈉對靈菌紅素產量影響</p><p>　　圖3-8 脯氨酸對靈菌紅素產量影響</p><p>　　圖3-9 甘露醇對靈菌紅素產量影響<

37、;/p><p>　　圖3-10 甘氨酸對靈菌紅素產量影響</p><p>　　圖3-11 組氨酸對靈菌紅素產量影響</p><p>　　從實驗結果可知，天冬氨酸和MnSO4相較于其他因子對靈菌紅素的合成影響較小，應此選取 Pro，Gly，His，Nacl，MgSO4,蛋白胨，甘露醇，甘油，這八個因子進行PLACKETT-BURMAN實驗。

38、 </p><p>　　3.3 PLACKETT-BURMAN實驗</p><p>　　實驗數據通過Design-Expert 7.0 計算得出，實驗結果如表3-1所示，處理結果如表3-2所示。模型顯著（p=0.038）具有統(tǒng)計學意義。</p><p&g

39、t;　　表3-1 PLACKETT-BURMAN實驗結果</p><p>　　表3-2 PLACKETT-BURMAN實驗處理</p><p>　　由分析結果可知影響靈菌紅素產量主要因素為蛋白胨，甘露醇甘氨酸及NaCl的含量，因此進行爬坡實驗。</p><p><b>　　3.4 爬坡實驗</b></p><p>　　表

40、3-3 爬坡實驗的設計及結果</p><p>　　由爬坡結果可知影響靈菌紅素產量蛋白胨，甘露醇，甘氨酸及NaCl的濃度梯度及最適濃度。</p><p>　　表3-4 響應面濃度水平</p><p>　　3.5 Response Surface實驗</p><p>　　表3-5 Response Surfac實驗的設計（g/L）</

41、p><p>　　圖3-12 響應面3D圖分析1</p><p>　　圖3-13 響應面3D圖分析2</p><p>　　Final Equation in Terms of Actual Factors:</p><p>　　吸光度 = - 0.72675 - 0.019750*甘氨酸 + 0.03467*甘露醇 + 0.11088*蛋白胨

42、</p><p>　　+ 4.50000E-003*甘氨酸*甘露醇 - 3.25000E-003*甘氨酸 * 蛋白胨</p><p>　　- 1.00000E-003*甘露醇*蛋白胨 + 0.012500*甘氨酸2 </p><p>　　- 8.75000E-004*甘露醇2 - 2.32031E-003*蛋白胨2</p><p>　　利

43、用偏方求導計算得到（理論產量max：5g/L）的最優(yōu)組合為：</p><p>　　甘氨酸1.5g/L,甘露醇12g/L，蛋白胨20g/L，NaCl 2g/L，MgSO4 1.2g/L，脯氨酸10g/L</p><p><b>　　3.6 驗證實驗</b></p><p>　　表3-5 驗證實驗的設計及結果</p><p&g

44、t;　　由實驗數據可知，驗證結果與理論值相近，從而說明了前期實驗的合理性。</p><p><b>　　4 結論</b></p><p>　　本實驗主要從碳源、氮源、氨基酸、無機鹽離子幾個方面對產紅色素的沙雷氏菌的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件進行了研究，尋找出影響較大的因素進行了進一步的PLACKETT-BURMAN實驗，找出了影響靈菌紅素產量的兩個主要因素：蛋白胨及NaCl，

45、并發(fā)現了PO43-對靈菌紅素合成的強烈抑制作用。并在PB實驗中發(fā)現了優(yōu)于現有發(fā)酵培養(yǎng)基的配方，在現有基礎上進一步提升了靈菌紅素產量。具體配方如下（g/L）：蛋白胨20，甘露醇12，MgSO4 1.2，NaCl 2.0，Gly 1.5，搖瓶裝液量50 mL/250mL(V/V)，接種量5％(V/V)，pH 5.7，培養(yǎng)溫度28℃，搖床轉速170r/min，培養(yǎng)72h，比優(yōu)化前紅色素的產量提高42.85%。</p><p

46、><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]劉同軍,楊海龍,唐華.靈菌紅素的研究進展[J].食品與藥物.2007,9(08)47-50.</p><p>　　[2]袁保紅,杜青平,蔡創(chuàng)華,等.海洋細菌Pseudomonas sp.色素的提取及穩(wěn)定性的研究.海洋通報[J],2005,6(24):92-96.</p><p>　

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58、艷,胡磊,許楊. Plackett-Burman設計和響應面法優(yōu)化荷葉總黃酮的提取工藝[J].食品科學.2009,30(6):29-33.</p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p>　　天然色素發(fā)酵工藝優(yōu)化</p><p>　　摘要：靈菌紅素（PG）是一類含甲氧基吡咯骨架結構的天然色素，是一些放線菌、沙雷氏菌及其他細菌的次級

59、代謝產物，具有免疫抑制、抗腫瘤、抗細菌、抗真菌和抗瘧疾等多種生物活性；還介紹了靈菌紅素在醫(yī)學、環(huán)境、紡織等方面的應用以及其發(fā)展和現狀。</p><p>　　關鍵詞：靈菌紅素 天然色素 抗腫瘤</p><p>　　靈菌紅素（prodigiosins）是一類天然紅色素的總稱，通常都有3個吡咯環(huán)組成的甲氧基吡咯骨架結構，包括prodigiosin,prodigiosin25-C,metacycl

60、oprodigiosi（nMP）desmethoxyprodigiosin和uncedylprodigiosin（UP）等，是由一些放線菌、沙雷氏菌及其它細菌產生的次級代謝產物[1,2]，具有多種如抗腫瘤、抗細菌，抗瘧疾，抗真菌和抗原生動物等活性PG屬于脂溶性色素，易溶于甲醇和丙酮，不溶于水；PG對溫度穩(wěn)定但受pH的影響較大；A1，Ca，K ，Ba 等金屬離子對PG的穩(wěn)定性影響不大，Zn 有使PG增色的作用，Mg 和Mn 對PG有一定的

61、破壞作用。[3]</p><p>　　現階段，主要是通過微生物發(fā)酵來獲得靈菌紅素，能產生靈菌紅素的微生物主要有鏈霉菌屬（Streptomyces）、沙雷氏菌屬（Serratia）和假單胞菌（pseudomonas）等種屬。[4]人們的研究主要集中在沙雷氏菌屬其抗腫瘤方面；此外，由于其無毒抗菌性能，可以作為一種綠色的飼料添加劑或食品添加劑，且由于其是一種天然色素，可以作為紡織工業(yè)中的染料；甚至韓國方面還將它應用于赤

62、潮的治理工作。</p><p>　　1 靈菌紅素活性研究</p><p><b>　　1.1 抗腫瘤作用</b></p><p>　　Montaner等[5。6]的研究表明，靈菌紅素能誘導人結腸腺癌細胞株DLD-1 和SW-620 及人胃癌細胞株HGT-1凋亡，對轉移性腫瘤細胞株 SW-620 更為有效，其誘導結腸癌細胞凋亡呈劑量依賴性，主要表

63、現為細胞收縮、染色質縮合、肌動蛋白微絲結構重組等。</p><p>　　Montaner等認為，靈菌紅素色素通過誘導p38-MAP 激酶（p38-MAPK）的磷酸化而促使細胞凋亡。</p><p>　　Songia[7] 等則認為，靈菌紅素通過抑制視網膜母細胞瘤易感基因（retinblastoma，Rb）的磷酸化作用與抑制細胞周期蛋白酶2和4（Cdk-2，Cdk-4）阻滯人淋巴細胞的增殖。

64、</p><p>　　Yamamoto等[8]將靈菌紅素的抗腫瘤作用歸因于能促使H+和Cl-的同向跨膜轉移，引起空泡型H+-ATP酶（V-ATPase）解離，使胞液酸化引起凋亡。</p><p>　　Castillo-Avila等[9]研究了靈菌紅素對結腸癌細胞溶酶體內pH值及細胞繁殖周期的影響，結果表明，靈菌紅素 促使溶酶體內pH 升高，結腸癌細胞株 HT29 的繁殖被阻滯在 G1期，支

65、持了Yamamoto 等胞液酸化從而引起凋亡的觀點。但此觀點備受爭論，其焦點是胞液酸化在細胞凋亡中能起到多大作用。</p><p>　　Melvin 等[10。11]認為，靈菌紅素對腫瘤細胞的殺滅作用與其核酸酶特性相關。由于靈菌紅素富含電子而被氧化并還原 Cu 2+，引發(fā)銅離子誘導的雙鏈DNA 裂解，表現出細胞毒活性</p><p>　　Subramanian 等[12]從微球菌（Micr

66、ococcus　sp.）分離出靈菌紅素結構類似物具有核酸酶特性及抗腫瘤活性，實驗表明，此化合物能有效地與 DNA 結合，促進銅離子介導的 DNA裂解及膜脂質過氧化，對鼠源淋巴瘤細胞株EL4和人源慢性骨髓瘤細胞株 K562 有顯著細胞毒活性，抑制瘤細胞的增殖。</p><p>　　Zhang 等[13]研究了靈菌紅素對胰腺惡性腫瘤細胞株8898 的抑制作用，①MTT法得到的實驗結果說明：靈菌紅素在較低的濃度下即可對

67、8898胰腺癌細胞的增殖產生明顯抑制，②與非腫瘤細胞的Swiss-3T3細胞的平行實驗表明：靈菌紅素對腫瘤細胞具有一定的特異性抗細胞增殖的作用，而非腫瘤細胞對于靈菌紅素的作用敏感性較低。</p><p>　　1.2 免疫抑制劑活性[14]</p><p>　　鏈霉菌屬和沙雷氏菌生產出紅色物質包括靈菌紅素metacycloprodigiocin，prodigiosene，methoxypro

68、digiosin和靈菌紅素25 - C。具有抗瘧疾的抗菌活性，尤其是靈菌紅素25 - C顯示了抑制免疫的作用。靈菌紅素對T淋巴細胞的免疫反應有抑制效果，靈菌紅素在其有效濃度范圍沒有顯示毒性。因此，靈菌紅素可以用來作為免疫抑制或在各個領域的標準物質，包括免疫疾病的治療需要，器官或組織移植和免疫細胞為基礎的疾病研究</p><p><b>　　1.3 抗菌作用</b></p>&l

69、t;p>　　靈菌紅素具有抗細菌（antibacterial）、抗真菌（antifungal）的生物活性。Cang等[15]以沙雷菌發(fā)酵生產的 靈菌紅素 做抗菌實驗，結果表明，對芽孢桿菌具有顯著地殺滅作用。靈菌紅素 結構類似物具有顯著的抗 Tri-chophyton　spp.等真菌的活性，在臨床測試中表現出對Coccidmycosis引起的一種地方性真菌傳染病有良好的治愈作用。</p><p><b&g

70、t;　　1.4 抗瘧疾活性</b></p><p>　　Isaka等[16]從Streptomyces　spectabilis　BCC　4785的發(fā)酵產物中分離得到的 MP 有顯著的抗瘧疾活性。體外實驗表明，其抑制Plasmodium　falciparum　K1的IC50為0.005　0±0.001μg/mL。盡管多種靈菌紅素類似物在動物模型中表現出了抗瘧疾活性</p><

71、;p>　　此外，靈菌紅素能保護海洋細菌免遭太陽輻射損害或原生動物侵蝕，具有抗Dinoflagellates的活性，靈菌紅素對引起查格斯疾病的錐蟲（一種寄生蟲）有很大的殺傷作用，其殺錐蟲活性（IC50=5μmol）是經典殺錐蟲藥 Nifurtimox 活性（IC50=150μmol）的 30倍。靈菌紅素可作為生物農藥用于防治Botrytis　cinerea等引起的櫻草屬植物病害。</p><p>　　靈菌紅素

72、具有強烈的細胞溶解酶活性，能殺滅引起赤潮的浮游藻類[17]，將其撒在赤潮中，1/10的濃度1h就能殺滅導致赤潮的大部分浮游生物。靈菌紅素有望通過毒性實驗和環(huán)境影響檢測，成為治理赤潮的產品。</p><p>　　2 靈菌紅素的生產現狀</p><p>　　1996 年D’Alessio　等[18]提出了新的制備靈菌紅素類似物的方案，先將 C 環(huán)和 B 環(huán)相連然后再和 A 環(huán)結合（以往模擬生物

73、合成路線是先將 B 環(huán)和 A 環(huán)相連）即得 靈菌紅素 前體物質，步驟簡單，合成效率明顯提高，但不能用來合成天然的十二烷基靈菌紅素。</p><p>　　陶金莉等通過紫外線－氯化鋰復合處理靈菌紅素生產菌沙雷氏菌 (Serratia sp1) W 0206 ，用高濃度葡萄糖為碳源的選擇性平板定向篩選抗葡萄糖分解代謝物阻遏的高產株 ， 篩得高產突變株 B220 ，相對于原始菌株 ，B220 搖瓶發(fā)酵靈菌紅素產量提高了3

74、倍 ，5 L 反應器上的產量提高了63 %[19]。</p><p>　　Tao 等[20]紫外誘變獲得了一株沙雷菌株 B6，以葡萄糖為初始碳源，流加甘油為 靈菌紅素 合成誘導物，所開發(fā)的流加發(fā)酵工藝不僅可防止菌體過早自溶，而且可部分消除 靈菌紅素 產物的抑制作用，將 靈菌紅素 的合成能力提高了7.8倍，達583mg/L。</p><p>　　Wei 等[22]以改進的LB培養(yǎng)基，提高胰蛋

75、白胨和酵母膏的濃度并去除了 NaCl發(fā)酵沙雷菌生產靈菌紅素，約比LB增產3倍，達152mg/L；在培養(yǎng)基中添加 2%－6% 的植物油，如豆油、棕櫚油、葵花子油等可促進靈菌紅素的合成，最高達790　mg/L，表明靈菌紅素合成與胞外生物表面活性劑的存在有關。在YE培養(yǎng)基中添加含吡咯環(huán)的脯氨酸、組氨酸和天冬氨酸可顯著促進 UP 的合成。當添加 10g/L 的脯氨酸時，產量可達 2.5g/L。Cang 等從土壤中分離獲得一株沙雷菌 S389，以

76、乙醇為唯一碳源，靈菌紅素 產量最高可達2.95g/L。</p><p>　　Giri等[23]在黏質沙雷菌的培養(yǎng)基中分別添加花生籽粉、芝麻粉、咖啡粉，均能顯著增加靈菌紅素產量，其中以添加花生籽粉最為顯著，達到38.75g/L。</p><p>　　袁保紅[24]將從廣東大亞灣海水中分離的紅色海桿菌（Rhodomarinobacter　sp.）的發(fā)酵條件進行了優(yōu)化。李厚金[33]對從大亞灣海

77、水中分離的pseudomonas.sp 的 GYP 液體培養(yǎng)基中選用自來水，20%，50%，80%，100% 海水作介質對照研究 NaCl 在 靈菌紅素 產生中的作用。結果表明，鹽度越高細菌菌體生長和色素產生的速度越快。</p><p>　　Nakashima等[25]研究用細菌γ-proteobacterium生產靈菌紅素時發(fā)現γ-proteobacterium同樣具有quorumsensing（QS）系統(tǒng)，N

78、-acyl　homoserine　lactones（N - A H L ）是此系統(tǒng)的一種關鍵性物質，在發(fā)酵中通過控制 N-AHL 的濃度可提高 靈菌紅素 的產量。</p><p>　　20 世紀80 年代以來，人們開始從基因水平研究 靈菌紅素 的生物合成途徑及其調節(jié)，1983年Feitelson等[26]克隆了天藍色鏈霉菌與靈菌紅素合成相關的基因簇，Thomason等[27]則首次將分離得到的Serratia靈菌

79、紅素生物合成基因轉入歐文氏菌（Erwinla　carotovora）質粒，成功表達并得到了靈菌紅素。</p><p>　　3靈菌紅素的應用前景</p><p>　　首先，醫(yī)學上抗腫瘤作用。PG對比起另外一些化學療法藥劑，如環(huán)磷琉胺（cyclophosphamide）具有低細胞毒作用，只有當濃度大于300nM時才具有明顯的淋巴細胞抑制作用。而后者在其有效濃度時毒性已非常高。[28]</

80、p><p>　?、?它能在銅離子配合下破壞癌細胞的雙鏈DNA。而癌細胞相比非癌組織具有較高的銅離子濃度（3.5倍），這也成為PG對癌組織高針對性的基礎。PG還可以通過抑制細胞中型拓撲異構酶I和Ⅱ的活性而進一步達到破化DNA復制的目的。</p><p>　?、?PG可破化細胞內的線粒體，高爾基體和溶酶體對細胞質的pH梯度，降低細胞內ATP水平。這是由于其可以在這些細胞器的膜上起到離子孔的作用，而

81、抵消氫氯離子的同向轉運。</p><p>　　③ 靈菌紅素可以激活細胞內細胞凋亡途徑。一方面，靈菌紅素激活前半胱天冬酶8，繼而啟動了細胞內半胱天冬酶依賴的細胞凋亡。另一方面，它也可以使線粒體釋放其細胞凋亡誘導因子（AIF）而觸發(fā)非半胱天冬酶依賴的細胞凋亡。</p><p>　　其次，在環(huán)境治理上，韓國科學家于1996年首次在海洋中發(fā)現一種微生物“哈赫拉”（Hahella）?；蚪M測序分析

82、后發(fā)現其能產生可以清除赤潮的靈菌紅素。將靈菌紅素撒在赤潮中，只需十億分之一的濃度，1h后就能將導致赤潮的浮游生物大部分殺死。這對治理河湖的富營養(yǎng)化及海里的赤潮，維護地球環(huán)境具有重大意義。韓國科學家已為其申請了韓國和國際專利。[29]</p><p>　　再次，作為食品添加劑，合成色素發(fā)明之后，天然色素逐漸被取代。隨著毒理學和分析技術的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，發(fā)現某些合成色素食用過量有致癌危險，而天然色素具有

83、較高的安全性 ?？墒牵烊簧夭荒軡M足現代食品工業(yè)發(fā)展的需要，開發(fā)新品種以及改進原有的天然色素（如靈菌紅素）迫在眉睫。</p><p>　　最后，在紡織業(yè)方面，現如今，隨著人們生活水平的提高，人們對安全，健康，綠色的產品需求日益擴大，為了滿足社會需求，特別是內衣，汗衫，襪子等生產能夠抗菌的紡織物是將來發(fā)展的一大趨勢。[30]</p><p>　　綜合上述，不難看出靈菌紅素在抗腫瘤，抗菌方面

84、具有一定的療效，隨著生物操作技術的發(fā)展和對靈菌紅素的深入研究，其在抗腫瘤方面顯示的其巨大的藥用潛力被不斷發(fā)掘。但對其未來具體在醫(yī)藥或者其他領域的應用還有待深入研究拓展。還需要更加深入了解靈菌紅素的產生和作用機制，解決未來需要的大量生產制備具體應用等等問題。相信不久以后靈菌紅素必定可以在造福人類。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]

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