高粱黑粉菌黑色素生成机理及其功能研究.pdf

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1、第8期总第２30期农业科技与装备Ｎｏ．8ＴｏｔａｌＮｏ．２30２０１3年8月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔAug．２０１3高粱黑粉菌黑色素生成机理及其功能研究石太渊，于淼，鲁明，高雅（辽宁省农业科学院食品与加工研究所，沈阳110161）摘要：高粱黑粉菌黑色素属于真黑色素类，是吲哚类大分子聚合体,由吲哚和酪氨酸氧化而来的中间产物构成。在黑色素的生物合成步骤中，除了酪氨酸酶，还有多巴色素异构酶和DHICA氧化酶参与黑色素代谢，这3种酶的综合作用决定了真

2、黑色素的生物合成。主要从高粱黑粉菌黑色素的结构、功能、作用机理和前景等方面进行阐述，为高粱黑粉菌黑色素开发提供理论依据。关键词：高粱黑粉菌黑色素；功能；机理中图分类号：S435.14文献标识码：Ａ文章编号：1674-1161(2013)０8-0056-03高粱的黑粉菌包括高粱丝轴黑粉菌表面带有大量负电荷，往往通过静电吸附与糖及蛋白（Sphacelothecareiliana(Kühn.)Clint.var.reiliana）、高质结合，导致其具有水溶性；其不溶于常见有机溶剂，粱轴黑粉菌（Sphacel

3、othecacruenta(Kühn.)Potter）、高不溶于酸性溶液，可溶于碱性溶液；其在紫外波长吸粱坚轴黑粉菌（Sphacelothecasorghi(LK.)Clinton）、高收值最大，且随波长增加其吸收值下降，在波长210粱褶孢黑粉菌（Tolypsporiumehrenbergii(Kühn.)nm左右有最大吸收；其红外吸收光谱在3μm和6Pat）、高粱花黑粉菌（UstilagorenjianoIto）和光高粱轴μm各有一个明显特征吸收峰。不同来源的黑色素，黑粉菌（Sphacelothec

4、ataiana(Syd.)Ljng）。其中，高粱其形态与结构也各不相同。即使是由同一菌种产生的丝轴黑粉菌属担子菌亚门黑粉菌目黑粉菌科，其引发黑色素，培养条件不同时结构也有细微的差别。的高粱黑穗俗称乌米，是黑粉菌与高粱相互作用的结3黑色素生成机理果。高粱乌米含有丰富的蛋白质、碳水化合物、矿物黑色素生成过程如图1所示。质、维生素、多糖、黑色素等营养成分和药用成分，是具有很高营养价值和药用价值的食用菌。1黑色素的分类黑色素（melanin）是一种广泛存在于动植物与微生物中的酚类或吲哚类大分子聚合体，以及存在

5、于植物的花、果实、茎、叶和根中的花色苷类化合物。在自然界中酚类或吲哚类大分子聚合体黑色素主要可以分为3类：一是真黑色素（eumelanin）。真黑色素含氮，不含硫原子，颜色为深棕色或黑色，高粱黑粉菌黑色素属于真黑色素类。二是脱黑素（plteomelanin）。脱黑素含氮和硫原子，颜色为略带红色的棕色或黄色。图1黑色素生成过程三是异黑素（allomelanins），呈棕色或黑色，主要存在Figure1Melaninformationprocess于植物中。酪氨酸酶、多巴色素异构酶和DHICA氧化酶参2黑

6、色素的特性与了DHI、DHICA黑色素的代谢，这3种酶的综合作高粱黑粉菌黑色素是吲哚类大分子聚合体黑色用决定了真黑色素的生物合成。1）在DHI黑色素的素。高粱黑粉菌黑色素是阴离子高分子聚合物，分子代谢途径中，起主要作用的是酪氨酸酶。2）在DHI鄄CA黑色素的代谢途径中，起主要作用的是多巴色素收稿日期：2013-07-12异构酶和DHICA氧化酶，酪氨酸酶参与黑素生成途基金项目：辽宁省自然基金（2011010007-401）径的起始步骤：酪氨酸—多巴—多巴醌。在DHI黑色作者简介：石太渊（1965—），

7、男，硕士，研究员，从事粮油加工及素的代谢途径中，酪氨酸酶还能氧化5,6-二羟基吲哚功能食品方面的研究工作。２０１3年第8期石太渊等：高粱黑粉菌黑色素生成机理及其功能研究57（DHI），生成5,6-吲哚醌，最后转化为DHI黑色素。在性。黑色素可以参与一些单价或双价的氧化还原反DHICA黑色素的代谢途径中，多巴色素异构酶应，同时光吸收的结果使色素产生光氧化，其所含羰（TRP2）使多巴色素转入第2条代谢途径，在多巴色基数增加，从而改变黑色素的吸收特性，即所谓即刻素异构酶的作用下，多巴色素转变为5,6-二羟基

8、吲哚色素变黑反应（IPD）。这种光氧化过程可产生超氧化羧酸（5,6-DHICA），DHICA在DHICA氧化酶（TRP1）的自由基。螯合效应黑色素还具有很强的阳离子螯合的作用下，转化为DHICA黑色素。特性，主要通过羧基和去质子化羟基等阴离子起作目前，关于多巴色素异构酶的功能有不同解释，用。有人认为多巴色素异构酶的主要作用是稳定酪氨酸3）其他功能。黑色素除赋予生物体某些特殊防酶。多巴色素异构酶对黑色素的影响有待进一步研御作用外，还具有外表修饰、抗辐射等功