粘质沙雷氏菌产灵菌红素的碳源分析、菌种诱变及动力学

使用流式细胞仪研究了不同碳源对粘质沙雷氏菌ZSG新陈代谢的影响,发现不同碳源导致ZSG的DNA含量、细胞内部颗粒密度、表面粗糙度和细胞大小在发酵过程中呈现有差异的变化。对ZSG进行复合诱变筛得一株稳定突变菌株ZSG7,在250 ml摇瓶和5 L发酵罐中进行发酵,其灵菌红素（PG）产量比出发菌株分别提高了62.5%和269%。对ZSG7进行发酵培养基优化后PG产量比优化前提高了100%。对ZSG7发酵进行溶氧分段控制模式调控后PG产量比DO调控前提高了30.9%。对ZSG7发酵进行恒定pH调控后比pH调控前提高了35.9%。对ZSG7发酵进行补料组分优化后比补料前提高了47.6%。基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程建立了恒定pH7分批发酵和补料分批发酵的菌体生长模型和PG合成模型。拟合模型参数后,模型可以合理地描述恒定pH7分批发酵和补料分批发酵的过程。     

一株产灵菌红素粘质沙雷氏菌的筛选、鉴定及发酵条件

利用贫营养条件,从土壤样品中筛选到一株产红色素的菌株。经形态学、生理生化实验进行菌株初步鉴定,并经16S rDNA测序分析确定该菌株为粘质沙雷氏菌属,将其命名为:Serratiamarcescens JNB5-1。该菌株所产红色素经全波长扫描及LC-MS确定为灵菌红素。对Serratiamarcecens JNB5-1产灵菌红素做初步发酵研究,在蔗糖2 g/dL,牛肉膏1.5 g/dL,CaCl21 g/dL,脯氨酸0.75 g/dL,MgSO4.7H2O 0.02 g/dL,FeSO4.7H2O 0.006 g/dL的培养基中发酵72 h后,其发酵产量可达4.139 g/L。     

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。     

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。     

灵菌红素与肌红蛋白相互作用的光谱分析

利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱、红外光谱和圆二色谱研究灵菌红素(PG)与肌红蛋白(Mb)的相互作用。结果表明:PG使Mb的紫外吸收增强,说明PG主要与Mb分子外部的氨基酸残基发生了相互作用;Mb的特征荧光峰增强,且随着温度升高结合常数下降,由热力学方程计算出ΔH为-25.293kJ/mol,ΔS分别为-10.238J/(mol.s)(298K)和-10.239J/(mol.s)(310K),得出二者之间的作用力为范德华力;同步荧光光谱表明,PG与Mb相互作用,改变了氨基酸残基的微环境;红外光谱(FT-IR)结果表明PG与Mb多肽链中的酰胺基发生了相互作用,改变了蛋白的二级结构;圆二色谱结果表明PG诱导Mb的二级结构发生改变,α-螺旋含量减少。     

HPLC法测定发酵液中灵菌红素的含量

灵菌红素是具有由三个吡咯环组成的甲氧基吡咯骨架结构的次级代谢产物,因为具有良好的抗癌活性而受到广泛关注。目前,灵菌红素主要是通过分光光度法进行检测。为实现对发酵液中灵菌红素的快速准确测定,实验采用三氟乙酸酸化的流动相体系,利用高效液相色谱法梯度洗脱检测灵菌红素含量。实验结果显示,在优化后的色谱条件下,乙腈-水梯度洗脱体系可以显著改善灵菌红素的色谱峰形以及洗脱时间,并与杂质达到较好的分离度。色谱条件为：sepax Bio-C18色谱柱（150 mm×4.6 mm, 3 μm）;柱温35 ℃;流速为0.6 mL/min。灵菌红素的线性范围为6~150 μg/mL,检测限为0.0058 μg/mL,加标回收率为95.74~98.41%。实验表明,研究所用的分析方法灵敏度、精密度、重现性和准确度均较好,能够较好的应用于灵菌红素发酵样品的分析检测,。     

韩国科学家发现一种能治理赤潮的海洋微生物

据海外媒体报道，韩国科学家最近发现一种海洋微生物有望用来治理赤潮。韩国科学家于1996年首次在海洋中发现这种微生物，并在国际学术会议上将它定名为“哈赫拉”（Hahella）。韩国科学家对其进行了基因组测序分析后发现，这种微生物能产生可清除赤潮的灵菌红素。将灵菌红素撤在赤潮中，只需十亿分之一的浓度，一小时后就能将导致赤潮的浮游生物大部分杀死。目前，韩国科学家已经为灵菌红素申请了韩国和国际专利。灵菌红素有望经过毒性试验和环境影响检测，在3年后作为治理赤潮的产品投入应用。     

微生物合成纳米灵菌红素及其对羊毛织物抗菌染色

为推动微生物染料在纺织染色领域的应用,通过在发酵液中添加非离子表面活性剂,使用粘质沙雷氏菌发酵制备得到纳米灵菌红素分散液,并以此作为染液对羊毛织物染色。分别探究温度、时间、染液pH对染色效果的影响,并对染色羊毛织物的抗菌性进行研究。结果表明：微生物发酵制备的纳米灵菌红素分散液的平均粒径为285.8 nm,多分散指数为0.193,粒径分布集中,色素浓度为18.3 mg/L;羊毛织物的最优染色温度为90 ℃,最适染色时间为20 min;染液pH 值对羊毛织物的染色效果和抗菌性有显著的影响,当染浴pH 值为2.1 时,染色羊毛织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率最高,分别为99.1% 和36.6%,染色羊毛织物对金黄色葡萄球菌的抗菌性明显优于大肠杆菌。     

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。     

灵菌红素对色素产生菌Serratia marcescens y2作用研究

灵菌红素在食品医药等领域具有应用潜力,为研究灵菌红素对产生菌Serratia marcescens y2的作用,以筛选到的产色素菌株（pg＋）、色素减少突变株（pg）和不产色素突变株（pg-）为对象,实施不同温度处理后对生长情况、化学杀菌成分抑制效果比较,以了解色素对产生菌的作用。结果表明：在碳氮源适宜的PSA＋1%甘氨酸培养基上,较低温度时（17℃）,pg＋生长量显著少于pg和pg-;温度适宜时pg＋生长量显著高于pg和pg-,暗示了色素产生要求能量的消耗,表明适宜环境对菌的生长有促进作用。用牛津杯法实施的化学杀菌成分实验结果表明,色素的存在能保护产生细菌,减少了双氧水、氧氟沙星和氯霉素对细菌的抑制,推测是灵菌红素能抗氧化以缓冲双氧水,以其疏水性吸附阻碍两种抗生素迁移,达到保护产生菌的作用。