灵菌红素的研究进展

灵菌红素是一类含甲氧基吡咯骨架结构的天然色素,是一些放线菌、沙雷菌及其他细菌的次级代谢产物,具有免疫抑制、抗细菌、抗真菌和抗疟疾等多种生物活性。最近研究表明灵菌红素有很强的抗肿瘤及免疫抑制活性,因而成为研究热点。现对灵菌红素的结构、生物活性、生产现状及发展趋势作一综述。     

天然红色素灵菌红素的急性经口毒性和遗传毒性

灵菌红素属于天然色素,具有离体抑制肿瘤和癌症细胞增殖、抑制微生物生长以及抗疟疾和免疫抑制等功效,具有潜在的巨大应用价值。缺少急性经口毒性和遗传毒性实验的研究限制了灵菌红素在食品工业领域的应用。本研究依据食品安全国家标准进行了灵菌红素的小鼠急性经口毒性实验、哺乳动物红细胞微核实验、小鼠精子畸形实验和细菌回复突变实验。结果表明,灵菌红素急性经口半数致死剂量LD_(50)10 g/kg(以体质量计),3项遗传毒性实验结果为阴性,灵菌红素对小鼠的急性经口毒性属无毒级,对正常细胞无毒,对动物生殖系统没有毒害。     

灵菌红素的研究进展

灵菌红素最初由于其多功能生物活性而在医药领域备受关注。除在医药领域应用外,灵菌红素作为微生物代谢产生的色素在食品领域也有很大的应用潜力。灵菌红素还可以作为除藻剂和抗紫外物质应用在环境和化妆品领域,作为太阳能电池中的光敏剂代替化学敏化剂来开发染料敏化太阳能电池。该文就灵菌红素的应用、发酵工艺、生物合成途径以及生产菌株的改造进行综述,以期为灵菌红素的发展及应用提供参考。     

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

灵菌红素（prodigiosin,PG）,一种由粘质沙雷氏菌产生的次级代谢产物,因其具有抗细菌、抗疟疾、抗肿瘤和免疫抑制等重要功能而备受关注,然而,对黏质沙雷氏菌合成灵菌红素的调控机制的了解依然有限。作者以黏质沙雷氏菌JNB5-1为出发菌株,通过构建Tn5G转座子插入突变文库,发现并解析了DeoR家族转录调控因子BVG90_04085（PsrB）正调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素的分子机制。结果发现,LB培养基中psrB突变株SK8-61和ΔPsrB产灵菌红素能力仅为出发菌株JNB5-1的0.22倍和0.26倍。RT-qPCR分析菌株JNB5-1及ΔPsrB中pig基因簇的表达水平发现,相比于出发菌株JNB5-1,在psrB缺失突变株ΔPsrB中,灵菌红素合成途径关键基因pigABCDEFGHIJKLMN的表达水平下调了5.81~22.93倍。凝胶阻滞EMSA等实验证实转录因子PsrB可直接与pig基因簇启动子区域结合,表明转录因子PsrB正调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素的分子机制可能为：PsrB与灵菌红素合成基因簇启动子区域直接结合,正向调控pig基因簇的转录水平,进而影响黏质沙雷氏菌合成灵菌红素。最后,发酵培养基中psrB过表达菌株JNB5-1/pXW1906可合成8.61 g/L的灵菌红素,为出发菌株JNB5-1（5.53 g/L）的1.56倍。     

根皮素的制备、结构修饰及生理活性研究进展

根皮素是属于黄酮类中的二氢查尔酮类化合物,具有抑菌、抗氧化和抗酪氨酸酶等一系列生物活性,在食品、药品、化妆品等领域中均有巨大的应用前景。目前研究多集中在根皮素的制备、结构修饰、生物活性及机理研究方面,针对根皮素研究的综述较少。因此,该文在参考国内外研究文献的基础上,对根皮素的制备,包括从天然产物中提取分离、化学法半合成及全合成制备、生物合成;化学结构修饰,如酯化修饰、醚化修饰以及缩合反应等;生物活性,包括抗氧化、抑制肿瘤细胞增殖、免疫抑制及抗炎等及其作用机制等方面进行了综述,并对目前根皮素开发研究中面临的问题及对策进行了探讨。以期为未来根皮素的研究应用提供参考借鉴。     

细菌ZY-H产灵菌红素发酵参数优化

通过正交实验,考察了培养基组成和发酵条件对细菌ZY-H产灵菌红素的影响。结果表明,ZY-H菌最优培养基和发酵条件为:蔗糖10g/L、蛋白胨15g/L,氯化钙0.025mol/L;发酵液初始pH6,接种量为4%,装液量30mL/250mL三角瓶,在温度为28℃,180r/min培养48h时,发酵液中灵菌红素的含量达到28.37g/L,分别是PDA培养基和牛肉膏蛋白胨培养基的19.57、43.11倍,且差异极显著(p<0.01)。研究结果得到了细菌ZY-H高效表达灵菌红素的培养条件,为灵菌红素的工业化生产提供技术资料。     

灵菌红素基抗光氧化特性膜的制备及其应用

目的 将灵菌红素应用到抗光氧化膜中,并研究其对油脂光氧化性的抑制作用。方法 将Serratia marcescensy2的次级代谢产物提取分离后,经化学反应改造成水溶性的色素。并以一定的质量比添加到基础膜液中,制成环境友好型的抗光氧化性膜,对色素在膜的分布情况、色素保留率及机械性能进行测定,并应用于油脂的抗光氧化。结果 激光共聚焦显微镜放大400倍显示,灵菌红素盐酸盐在膜中分布均匀,且成膜后的色素保留率稳定值为74.8%,单因素试验结果表明色素的添加可提高膜的抗拉伸强度至28.8 MPa。响应面试验结果显示成膜的最优工艺参数为羧甲基纤维素钠2.0 g、海藻酸钠1.8 g、甘油1.2 g、灵菌红素盐酸盐0.02%。此时其抗拉强度为20.1 MPa,伸长率为20.3%。将其应用于橄榄油的抗光氧化,相对于无添加色素的膜,在灵菌红素基膜的保护下,橄榄油的过氧化值(peroxide value, POV)可降低41%。结论 灵菌红素盐酸盐制成抗光氧化性膜后,色素保留率提高,抗拉伸强度增强。最佳工艺参数制备的抗光氧化特性膜对橄榄油显示出很好抗光氧化作用。     

茶树油粕中茶皂素研究进展

茶树油粕中除含有残油外,还含有其他功能性成分(茶皂素、黄酮类、多酚、多糖等),具有不同的生物活性。对于茶皂素的分离和结构鉴定,结构鉴定是其研究的热点和难点。茶皂素是一种性能优良的非离子型表面活性剂,同时其具有抑菌、杀虫、抗氧化、抗消炎、溶血等生物活性。本文着重对茶皂素的化学结构、理化性质、表面活性及生物活性研究方面进行综述。     

响应面法优化粘质沙雷氏菌产灵菌红素发酵工艺

为提高粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)PG12的灵菌红素产量,以K₂HPO₄浓度、溶氧量和发酵时间为考察因素,以灵菌红素产量为评价指标,对灵菌红素发酵工艺条件进行研究。在单因素试验基础上,通过响应面法对发酵工艺条件进行优化。结果表明,菌株产灵菌红素的最佳的发酵工艺条件为K₂HPO₄浓度28.45 mmol/L,溶氧量47%,发酵时间29 h。在最佳条件下,灵菌红素产量达到1 636.5 mg/L,较原始条件下的灵菌红素产量提高了13.14%。该研究可为灵菌红素发酵工艺条件的优化及生产实践提供有价值的参考。     

灵菌红素对羊毛纤维的染色动力学与热力学研究

灵菌红素是一种通过生物发酵法制取的天然染料,在实验中通过灵菌红素对羊毛纤维的染色动力学与热力学的研究来探讨其染色性能。随着温度的升高,扩散系数增大,半染时间减少,比较灵菌红素对羊毛纤维的扩散系数与常规的酸性染料对羊毛的扩散系数得出,灵菌红素对羊毛纤维的扩散系数高,说明其对羊毛纤维有良好的染色性。染色热力学的研究得出了灵菌红素对羊毛纤维的吸附为Langmuir吸附,为研究其染色性提供了理论依据。     

一株分离自鳜鱼肠道的粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)HFUT 1301的鉴定及灵菌红素的分析

灵菌红素是粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)产生的具有抗癌功效的一种色素。本研究从鳜鱼肠道中筛选出一株高产红色素的菌株,根据形态学特征、生理生化性质、16S r DNA对其进行鉴定,采用紫外可见光全波长扫描、LC-MS和FT-IR图谱鉴定该菌种产红色素的结构,研究表明:在基础培养基上菌落呈圆形、直径1~3 mm、中间红色不透明,呈隆起状、边缘整齐,16S r DNA片段大小为1445 bp,与粘质沙雷氏菌同源性为99%,将该菌株命名为S.marcescens HFUT 1301;通过超声波辅助乙醇浸提及硅胶色谱分离纯化,获得纯度超过95%的红色素;在p H 3和p H 10的甲醇溶液中,该色素分别在535 nm和470 nm波长处存在明显吸收峰;LC-MS图谱主要离子峰为323.5486和324.8468;FT-IR图谱的主要吸收波数为3396 cm-1、2923 cm-1、2851 cm-1、1710 cm-1、1465cm-1和1164 cm-1。根据已有报道灵菌红素结构特征,推测该红色素为灵菌红素。在发酵培养基上灵菌红素产量达到3.22 g/L。     

Purification and characterization of prodigiosin produced by integrated bioreactor from Serratia sp. KH-95

To date, prodigiosin and its analogues which have been shown to have anticancer, cytotoxic and immunosuppressive activities have been isolated from Serratia, Pseudomonas and Streptomyces species, and chemically synthesized. In a previous study, the red pigment content in Serratia sp. KH-95 was enhanced using a casein-enriched medium. Recently, an integrated bioreactor with an internal adsorbent has been developed to increase the production yield and allow easy recovery of the pigment. Thus, this study focused on both purifying and identifying a single red pigment from several pigments attached to the adsorbent in an integrated bioreactor. The red pigment was extracted directly from the internal adsorbent using acidified methanol and phase separation. Subsequently, it was purified by silica gel chromatography and high performance liquid chromatograph (HPLC). As a result, pure prodigiosin was identified by structural studies as a pigment. Also, this downstream procedure that uses the integrated bioreactor can be applied to the direct production and purification of other prodigiosin analogues and hydrophobic alkaloid compounds from several microorganisms.     

灵菌红素对断奶大鼠肠道发育以及抗氧化能力的影响

为研究灵菌红素对肠道发育以及抗氧化能力的影响,以断奶应激诱导的肠道损伤大鼠为实验动物模型,将30只断奶SD雄性大鼠随机平均分成对照组、低剂量组和高剂量组,对照组大鼠每天灌胃生理盐水,低剂量组和高剂量组大鼠每天分别灌胃剂量为100、200μg/kg的灵菌红素溶液(以体质量计);喂养实验持续14 d后处死实验大鼠并取样;记录大鼠每天的体质量和采食量;称取各组织器官质量,测量小肠和结肠的长度,计算器官指数;采用苏木精-伊红染色方法观察回肠和结肠的形态结构,测量回肠绒毛高度和隐窝深度以及结肠黏膜厚度和杯状细胞数量;检测回肠和结肠组织中总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione-peroxidase,GHS-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力和丙二醛的水平。结果表明:高剂量灵菌红素能够显著提高大鼠的体质量、平均日采食量(P0.05),显著增加肝脏、脾脏和胸腺指数(P0.05),显著增加小肠和结肠指数,增加回肠绒毛高度、绒腺比和结肠黏膜厚度(P0.05);显著增加回肠组织中T-AOC、GHS-Px和SOD活力(P0.05),并降低回肠组织中丙二醛含量;显著增加结肠组织中SOD活力(P0.05),降低结肠组织中丙二醛含量。结论:灵菌红素有利于提高断奶大鼠的生长性能,提高回肠和结肠的抗氧化能力,具有缓解断奶应激诱导的大鼠肠道损伤的作用。     

粘质沙雷氏菌高产发酵灵菌红素的工艺优化及抗病毒活性

为提高粘质沙雷氏菌S3菌株的灵菌红素产率,本研究对粘质沙雷氏菌S3发酵过程中重要的发酵条件参数和关键组分进行逐项优化,并验证了发酵液灵菌红素提取物对本氏烟草病毒的抑制效果。结果表明,最佳培养基配方为：丙三醇0.5%,蛋白胨1.5%,氯化钠0.5%,氯化钾0.25%;最佳发酵条件为：接种量为10%,装液量为60%~70%,pH恒定为6.0,培养温度为28℃,振摇速度160r/min,发酵周期为60h。在该发酵条件下,既有利于粘质沙雷氏菌菌体生长,又能够使灵菌红素的产量达到最大化。按照该优化条件进行发酵后,其灵菌红素提取物溶液喷施于接种TMV、CMV和PVY的本氏烟,烟叶中TMV、CMV和PVY病毒量分别为空白对照的12.61%、29.41%和17.69%,对病毒的抑制效果优于氨基寡糖素。试验所得的发酵制备条件能够提高灵菌红素产量,提取物具备显著抗病毒特性,具有产业化开发潜力和经济应用价值。     

响应面试验优化黏质沙雷氏菌利用菜籽饼粕产灵菌红素工艺

为筛选得到一株产灵菌红素的黏质沙雷氏菌为发酵菌种,采用响应面法优化培养基组分和发酵条件,提高黏质沙雷氏菌生产灵菌红素的效率,结果表明,黏质沙雷氏菌最优培养基组分及发酵条件为玉米粉用量10 g/L、菜籽饼粕用量21.7 g/L、硫酸锌质量浓度0.05 g/L、发酵液初始pH 5.8、接种量5.5%、装液量80 m L/250 m L三角瓶、温度27℃、摇床转速200 r/min,培养24 h后,发酵液中灵菌红素产量达到11.56 g/L。本研究为高温菜籽饼粕原料发酵生产灵菌红素提供理论依据。     

Development of natural anti-tumor drugs by microorganisms

Discoveries of tumor-resistant pharmacological drugs have mainly resulted from screening of natural products and their analogs. Some are also discovered incidentally when studying organisms. The great biodiversity of microorganisms raises the possibility of producing secondary metabolites (e.g., mevastatin, lovastatin, epothilone, salinosporamide A) to cope with adverse environments. Recently, natural plant pigments with anti-tumor activities such as β-carotene, lycopene, curcumin and anthocyanins have been proposed. However, many plants have a long life cycle. Therefore, pigments from microorganisms represent another option for the development of novel anti-tumor drugs. Prodigiosin (PG) is a natural red pigment produced by microorganisms, i.e., Serratia marcescens and other gram-negative bacteria. The anti-tumor potential of PG has been widely demonstrated. The families of PG (PGs), which share a common pyrrolylpyrromethene (PPM) skeleton, are produced by various bacteria. PGs are bioactive pigments and are known to exert immunosuppressive properties, in vitro apoptotic effects, and in vivo anti-tumor activities. Currently the most common strain used for producing PGs is S. marcescens. However, few reports have discussed PGs production. This review therefore describes the development of an anti-tumor drug, PG, that can be naturally produced by microorganisms, and evaluates the microbial production system, fermentation strategies, purification and identification processes. The application potential of PGs is also discussed.