天然红色素抑菌活性研究[文献综述].doc

1、 毕业论文 文献综述 生物工程 天然红色素抑菌活性研究 摘要 ： 本文对灵菌红素作了简要的介绍， 灵菌红素是（ prodigiosins， PG）一类研究较多的天然红色素，含甲氧基吡咯骨架结构。是一些放线菌、沙雷氏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。由于灵菌红素的各种生理活性，因而成为研究的热点。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。 关键字 ： 灵菌红素 抗肿瘤 抑菌 饲料添加剂 引言： 灵菌红素 (prodigiosins)又名灵菌素、灵杆菌素，分子式 为 C20H25N30 (M=323 1968)，具有三吡咯环骨架结构 1

2、-2，根据其侧链基链基团结构的不同，灵菌红素族还 包括prodigiosin， prodigiosim25-C， metacycloprodigiosi(nMP)desmethoxyprodigiosin和uncedylprodigiosin(UP)等 一系列结构和性质相似的物质。 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 3-4。 1.灵菌红素 的理化性质 PG 属于脂溶性色素，易溶于甲醇和丙酮，不溶于水，在极性较强的酸性和碱性水溶液中微溶，在极性较弱的有机溶剂如乙醚或石油醚中微溶或不溶； PG

3、对温度稳定，但受 pH 的影响较大，酸性环境中能保持较长的时间，碱性条件下则损失较大； Al3+， Ca2+， K+ ，Ba2+ 等金属离子对 PG 的稳定性影响不大， Zn2+ 有使 PG 增色的作用， Mg2+ 和 Mn2+ 对PG 有一定的破坏作用， Pb2+ 可以络合 PG，使之成为沉淀 5；白光和蓝光使 PG 发生光解，在红光和远红光下 PG 则不会降解 6。 2.灵菌红素抗真菌作用 研究发现 MS-02-063菌株能产生大量的灵菌红素类似物 PG-L-1，通过 NCCLS法研究其体外抗真菌活性 7，研究结果表明，尽管其最小抑制浓度值比联苯苄唑微微要高，但却显示出了抗医学上分离的 9

4、种 Trichophyton的菌株的能力，尽管 PG-L-1导入角质层表皮的效率比联苯苄唑要低，但在低浓度下却显示出了更大的抗真菌潜力。 3.灵菌红素抗细菌作用 PG 具有抗细菌（ antibacterial）、抗真菌（ antifungal）的生物活性 7-8。 Cang 等以沙雷菌发酵生产的 PG 做抗菌实验，结果表明，对芽孢杆菌具有显著地杀灭作用。 PG 结构类似物具有显著的抗 Trichophyton spp.等真菌的活性，在临床测试中表现出对 Coccidmycosis引起的一种地方性真菌传染病有良好的治愈作用 5 。 4.灵菌红素的应用 4.1 灵菌红素 抗疟疾活性 Isaka等从

5、 Streptomyces spectabilis BCC 4785的发酵产物中分离得到的 MP有显著的抗疟疾活性。 体外实验表明，其抑制 Plasmodium falciparum K1 的 IC50为 0.0050 0.001 0 g/mL1,9 灵菌红素的应用非常广泛，例如 Nobutaka Someya等 21研究了植物附生微生物产灵菌红素在生物控制过程中的作用的稳定性，实验分析了抗药灵菌红素的 16sRNA与假单胞菌，根瘤菌等同属。实验结果显示，固有附生植物微生物可能可以通过削弱药物抗生素的能力从而妨碍植物病原体与生物控制药物的相互作用。 Tsukuba等 10从沙雷氏菌中提取疾病抑

6、制基因导入启动子控制的稻米细胞，发现这些基因修饰过的微生物能不受生物及非生物因素影响而有效抑制由 Pyricularia oryzae引起的 稻米爆发性疾病 ；也可作为一种新型的饲料添加剂， 纺织工业中的染料，具有稳定性好，安全性高，抑菌能力强，生产方便等优点，目前正在开发应用当中 11。 4.2 灵菌红素抗肿瘤作用 PG具有有效的抗肿瘤活性，美国国立癌症研究所 (NSI)Melvin等发现 PG在平均 IC50为 2.1 mol L-1时对包括白血病、肺癌、中枢神经系统癌、黑素瘤、乳腺癌、前列腺癌、肾癌、卵巢癌在内的八种癌细胞株中的 57种不同的人癌细胞均有抗性作用。 Zhang 等 12研

7、究了灵菌红素对胰腺恶性肿瘤细胞株 8898 的抑制作用，研究表明， 灵菌红素在较低的浓度下即可对 8898 胰腺癌细胞的增殖产生明显抑制，而且，与非肿瘤细胞的Swiss-3T3细胞的平行实验表明灵菌红素对肿瘤细胞具有一定的特异性抗细胞增殖的作用，而非肿瘤细胞对于灵菌红素的作用敏感性较低。 4.3 灵菌红素免疫抑制剂活性 13 链霉菌属和沙雷氏菌生产出红色物质包括灵菌红素 metacycloprodigiocin，prodigiosene， methoxyprodigiosin和灵菌红素 25 - C。具有抗疟疾的抗菌活性，尤其是灵菌红素 25 - C显示了抑制免疫的作用。灵菌红素对 T淋巴细胞

8、的免疫反应有抑制效果，灵菌红素在其有效浓度范围没有显示毒性。因此，灵菌红素可以用来作为免疫抑制或在各个领域的标准物质，包括免疫疾病的治疗需要，器官或组织移植和免疫细胞为基础的疾病研究 5. 灵菌红素的应用前景 5.1 在食品上的应用 色素可以作为一种食品添加剂，人类最初使用的都是天然色素，但是随着合成色素发明之后，逐渐取代了天然色素。但是，随着人们生活水平的提高，人们对饮食安全越来越注重，发现合成色素使用过量有致癌的危险，对人体有巨大的危害。而天然色素作为食品添加剂，具有安全性，无毒，色泽鲜艳，还具 有一定的营养和药理保健作用，有完全取代合成色素的潜力。 5.2 在纺织染工业的应用 研究表明，

9、使用灵菌红素来染色，其结果比其他染料的颜色更易上色，更鲜艳，耐洗等优点，还有，灵菌红素本身具有抑菌性等性能，对被染色的纺织物有杀菌的作用，对人体更安全。而且，灵菌红素在纺织染色上使用的纯度要求并不高，对色素的分离提取要求较低。但是，灵菌红素对光具有光敏性，在光下，易分解 14。 随着人们生活水平的提高，人们对安全，健康，绿色的产品需求日益扩大，为了满足社会需求，特别是内衣，汗衫，袜子等生产能够抗菌的纺织物是将来发 展的一大趋势 15， 灵菌红素是一种天然色素，可以作为纺织工业中的染料，具无毒无公害，具抗菌性能，符合社会需求的纺织品用天然抗菌剂的要求。具有稳定性好，安全性高，抑菌能力强，生产方便

10、等优点，目前正在开发应用当中 16。 总之，灵菌红素在纺织上的应用前景较大。 5.3 灵菌红素在动物饲料方面的应用 随着畜牧业规模化、商业化的发展，开发高效、无残留、无公害的安全饲料添加剂是社会发展的要求和必然结果。灵菌红素作为无公害天然抗生素，抗病原（微生物或寄生虫）活性强，不干扰肠道正常菌群的微生态平衡，促进畜禽增重以及提 高饲料转化率效果显著； 化学性质稳定，不残留或极少残留于畜产品中；细菌或寄生虫不易对其产生耐药性，与其他抗生素不产生交叉耐药性；毒性低，安全范围大，对人畜无害，且有抗癌、抗突变突变等作用 17，-18，作为一种新型的饲料添加剂，具有广阔的发展前景。 5.4 在医学临床上

11、的应用 根据灵菌红素的生物活性，抗肿瘤性，免疫抑制性，抑菌性等，在医学上有着巨大的前景。但是灵菌红素在医学上的应用，需要很高的纯度，必须通过国家药用标准，这对灵菌红素的下游的分离提取有严格的要求。 参考文献： 1 刘同军 ,杨海龙 ,唐华 .灵菌红素的研究进展 J.食品与药品 .2007,9(8):47-51. 2 王春玲 .灵菌红素生物合成与分离纯化研究 J.合肥工业大学 .2007(5):35-40. 3 Shieh W Y,Chen Y W,Chaw S M,et al.A red,facultativelyanaerobic,marine bacterium isolated from

12、 sea waterJ.Int JSyst Evol Microbiol,2003,53:479-484. 4PandeyR,ChanderR,SainisKB.A novel prodigiosin-likeimmunosuppressant from an alkalophilic Micrococcus spJ.Int Immunopharmacol,2003,3(2):159-167. 5 袁保红，杜青平，蔡创华，等 . 海洋细菌 Pseudomonas sp.色素的提取及稳定性的研究J.海洋通报， 2005， 6（ 24）： 92-96. 6 刘同军，杨海 龙，唐华等灵菌红素的研究进

13、展食品与医药 Food and Drug， 2007， 9（ 8）：47-50. 7 Takuji Nakashima,Yoko Kato,Kenichi,Yamaguchi,Tatsuya Oda.Evaluation of the anti-Trichophyton activity of a prodigiosin analogue produced by -proteobacterium, using stratum corneum epidermis of the Yucatan micropigJ.Japanese Society of Chemotherapy and The J

14、apanese Association for Infectious Diseases.2005,11:123128. 8 Cang S,Sanada M,Johdo O,eta1.High production ofprodigiosin by Serratia marceseens grown of ethanolJ.Bioteeh Len.2000,22:1761-1765 9Isaka M,Jaturapat A,Kramyu J,et a1.Potentin vitro antima- larialactivity of metacycloprodigiosin isolated f

15、rom Streptomyces spectabilis BCC 47851J.Antimicrob Agents Chemother, 2002,46:1112-lll3. 10 Tsukuba,Ibaraki,Ami-machi,Ibaraki.Biocontrol of Plant Diease by Genetically Modified Microorganisms:Current Status and Future ProspectsJ.National Institute for Agro-Environmental Sciences.2005,297312. 11Farzan

16、eh Alihosseini,Jozsef Lango.Mutation of bacterium Vibrio gazogenes for selective preparation of colorantsJ.American Institute of Chemical Engineers Biotechnol, 2009.5 (8): 69-72. 12 Zhang J, Liu J W, Shen Y L, et al. Inhibitive effect of prodigiosinon the proliferation of human malignant pancreatic

17、cancer cellsJ. Med Chem Res, 2005, 14: 181-197. 13 Kim.Hwanmook,Kim.Youngkook,Process of using prodigiosin as an immunosuppressiveP. US:6645962, 2003(11) 14 钟绵国，赵涛 .灵菌红素的染色性能研究 .染料与染色 ,2009,46（ 6） :15-18. 15 周莹 ,王进美 .植物源抗菌剂在纺织工业中的应用及前景 J.现代纺织技术 .2008(6):72-74. 16 Farzaneh Alihosseini,Jozsef Lango.Mu

18、tation of bacterium Vibrio gazogenes for selective preparation of colorantsJ. American Institute of Chemical Engineers Biotechnol . 2009.5(8): 69-72. 17 王莹 ,万玲丽 .绿色饲料添加剂的研究进展及其应用现状 J.现代农业科技 .2009(9):35-38. 18 王金合 .微生态饲料添加剂及其在畜禽生产中的应用研究现状 J,畜牧与饲料科学2009(2):38-42. 19Feitelson J S, Hopood D A. A cloning

19、 of a streptomyces gene for an O-methyltransferase involved in antibiotic biosynthesiJ.Mol Gen Genet, 1983, 190: 394-398. 20Thomason N R, Crow M A, McGowan S J, et al. Biosynthesis of carbapenem antibiotic and prodigiosin pigmentin Serratia is under quorum sensing controlJ. Mol Microbiol, 2000, 36(3):539-556.