天然色素发酵工艺优化文献综述

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1、文献综述天然色素发酵工艺优化摘要：灵菌红素（PG）是一类含甲氧基吡咯骨架结构的天然色素，是一些放线菌、沙雷氏菌及其他细菌的次级代谢产物，具有免疫抑制、抗肿瘤、抗细菌、抗真菌和抗疟疾等多种生物活性；还介绍了灵菌红素在医学、环境、纺织等方面的应用以及其发展和现状。关键词：灵菌红素天然色素抗肿瘤灵菌红素（prodigiosins）是一类天然红色素的总称，通常都有3个吡咯环组成的甲氧基吡咯骨架结构，包括prodigiosin,prodigiosin25-C,metacycloprodigiosi（nMP）des

2、methoxyprodigiosin和uncedylprodigiosin（UP）等，是由一些放线菌、沙雷氏菌及其它细菌产生的次级代谢产物[1,2]，具有多种如抗肿瘤、抗细菌，抗疟疾，抗真菌和抗原生动物等活性PG属于脂溶性色素，易溶于甲醇和丙酮，不溶于水；PG对温度稳定但受pH的影响较大；A1，Ca，K，Ba等金属离子对PG的稳定性影响不大，Zn有使PG增色的作用，Mg和Mn对PG有一定的破坏作用。[3]现阶段，主要是通过微生物发酵来获得灵菌红素，能产生灵菌红素的微生物主要有链霉菌属（Streptomy

3、ces）、沙雷氏菌属（Serratia）和假单胞菌（pseudomonas）等种属。[4]人们的研究主要集中在沙雷氏菌属其抗肿瘤方面；此外，由于其无毒抗菌性能，可以作为一种绿色的饲料添加剂或食品添加剂，且由于其是一种天然色素，可以作为纺织工业中的染料；甚至韩国方面还将它应用于赤潮的治理工作。1灵菌红素活性研究1.1抗肿瘤作用Montaner等[5。6]的研究表明，灵菌红素能诱导人结肠腺癌细胞株DLD-1和SW-620及人胃癌细胞株HGT-1凋亡，对转移性肿瘤细胞株SW-620更为有效，其诱导结肠癌细胞凋

4、亡呈剂量依赖性，主要表现为细胞收缩、染色质缩合、肌动蛋白微丝结构重组等。Montaner等认为，灵菌红素色素通过诱导p38-MAP激酶（p38-MAPK）的磷酸化而促使细胞凋亡。Songia[7]等则认为，灵菌红素通过抑制视网膜母细胞瘤易感基因（retinblastoma，Rb）的磷酸化作用与抑制细胞周期蛋白酶2和4（Cdk-2，Cdk-4）阻滞人淋巴细胞的增殖。8Yamamoto等[8]将灵菌红素的抗肿瘤作用归因于能促使H+和Cl-的同向跨膜转移，引起空泡型H+-ATP酶（V-ATPase）解离，使胞

5、液酸化引起凋亡。Castillo-Avila等[9]研究了灵菌红素对结肠癌细胞溶酶体内pH值及细胞繁殖周期的影响，结果表明，灵菌红素促使溶酶体内pH升高，结肠癌细胞株HT29的繁殖被阻滞在G1期，支持了Yamamoto等胞液酸化从而引起凋亡的观点。但此观点备受争论，其焦点是胞液酸化在细胞凋亡中能起到多大作用。Melvin等[10。11]认为，灵菌红素对肿瘤细胞的杀灭作用与其核酸酶特性相关。由于灵菌红素富含电子而被氧化并还原Cu2+，引发铜离子诱导的双链DNA裂解，表现出细胞毒活性Subramanian等

6、[12]从微球菌（Micrococcus　sp.）分离出灵菌红素结构类似物具有核酸酶特性及抗肿瘤活性，实验表明，此化合物能有效地与DNA结合，促进铜离子介导的DNA裂解及膜脂质过氧化，对鼠源淋巴瘤细胞株EL4和人源慢性骨髓瘤细胞株K562有显著细胞毒活性，抑制瘤细胞的增殖。Zhang等[13]研究了灵菌红素对胰腺恶性肿瘤细胞株8898的抑制作用，①MTT法得到的实验结果说明：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，②与非肿瘤细胞的Swiss-3T3细胞的平行实验表明：灵菌红素对

7、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。1.2免疫抑制剂活性[14]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，

8、器官或组织移植和免疫细胞为基础的疾病研究1.3抗菌作用灵菌红素具有抗细菌（antibacterial）、抗真菌（antifungal）的生物活性。Cang等[15]以沙雷菌发酵生产的灵菌红素做抗菌实验，结果表明，对芽孢杆菌具有显著地杀灭作用。灵菌红素结构类似物具有显著的抗Tri-chophyton　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。1.4抗疟疾活性Isaka等[1