光合细菌中番茄红素的研究.docVIP

光合细菌中番茄红素的研究 摘要:番茄红素是一种具有多种生理功能的类胡萝卜素,通常从番茄的果实中提取,价格昂贵一些光合细菌也可以产番茄红素,从而使得利用微生物发酵法生产低成本番茄红素成为可能.本文通过正交实验等方法研究了1株紫色非硫细菌7一1的生长及产番茄红素的最佳培养条件.在以0.4%的乳酸钠为碳源,0.05%的谷氛跳胺为氮源,M才+10pPm,并添加0.1%的酵母粉作为生长因子的改良RcvBN培养基中,7一1菌发酵液在72h内菌浓度可达5.08xl01“个/礼,紫外吸收光语表明细胞内番茄红素的含量明显提高,高效液相色谱法测定出细胞内番茄红素的含量为398.7nl创1009菌体干重. 关键词:番茄红素;光合细菌;培养条件;高效液相色谱 番茄红素(LycoPene)的分子式为c,飞,分子量 536.88,其结构如图1所示,是由11个共扼双键和2 个非共扼碳一碳组成的直链型碳氢化合物[‘〕,是1种 非常重要的类胡萝卜素,是许多类胡萝卜素生物合 成的中间体.因其末端未成件芷香酮环,所以不能分 解成维生素A,不是维生素A源,所以其作用一直未 引起人们重视川. 但在最近几年的研究发现,番茄红素有比其他 类胡萝卜素更优越的功能,如其抗氧化性能在类胡 萝卜素中最强,清除单线态氧的能力是目前常用抗 氧化剂维生素E的100倍、俘一胡萝卜素的2倍多图, 是少数与减少疾病危害有关的类胡萝卜素中最主要 收稿日期:2(X又‘01一肠 基金项目:山东大学微生物技术重点实验室开放基金资助 作者简介:钱卫(l灾刃一),男,学士,工程师,主要从事生物工程的研究和应用. ,通讯作者112山东大学学报(理学版)第39卷 1实验材料与方法 图1番茄红素结构图 Fig.1StnlctoofLycopene 的一种.另外,番茄红素在诱导细胞一细胞通讯和肿 瘤细胞增殖的调控方面发挥了一定的作用闭.番茄 红素的防癌作用已经被公认,特别是对于预防前列 腺癌、胃癌、皮肤癌、宫颈癌等,有明显效果〔,一’].近 来,有许多流行病学家也报道了番茄红素在预防心 血管疾病方面的作用[s].离体细胞培养实验表明,番 茄红素可以调节胆固醇的代谢,将人的巨噬细胞系 与番茄红素一起培养,发现番茄红素可以抑制胆固 醇的合成,增大巨噬细胞低密度脂蛋白(LDL)受体, 从而有效防止心血管疾病.总的来说,番茄红素的生 理功能包括:(1)抗氧化作用,其在类胡萝卜素中抗 氧化作用最强;(2)具有抗癌、防癌作用,体内番茄红 素含量低与某些癌症和肝硬化的发生有相关性;(3) 具有活化免疫细胞的功能;(4)可防止心血管疾病的 发生;(5)能够清除香烟和汽车废气中的有毒物 质川;另外,番茄红素还与人的寿命有关.所以,番茄 红素是目前国际上功能性食品成分研究中的一个热 点. 番茄红素广泛存在于番茄、灯笼大红辣椒、蔷薇 果、西瓜、柿子、南瓜的果肉、葡萄袖的果实以及红色 细菌等中.其中含量最高的是番茄的果实,每1009 果实含番茄红素3一14mg,番茄皮中含有较多的番 茄红素(一般每1009左右含20mg)[0〕,我国新疆番茄 酱每1009中番茄红素可达40mg以上[s].所以,目 前番茄红素主要是从番茄中提取,需要大量的番茄 来保证工业生产的连续性和低成本,而且番茄不便 运输,其生产受气候条件影响也较大.若能利用光合 细菌来生产番茄红素,既可以克服气候和产地限制, 又可采取改变培养基、提高菌浓度、筛选高产菌株等 方法降低成本.因此,利用光合细菌生产番茄红素是 一种非常有前途的生产方式. 目前分析番茄红素的方法有柱层析法、纸层析 法、薄层层析法、紫外分光光度法、溶剂法和微波法、 TLC法、超临界流体色谱分析法、高效液相色谱 (HpLC)法等[‘”一‘2〕.本文采取的是紫外分光光度法 和高效液相色谱法.以往未见有对光合细菌产番茄 红素及其高效液相分析的报道,本文即从这方面着 手研究,为将来应用于工业生产打下基础. 1.1菌种来源 兼性厌氧光合细菌猫。面6配化r阴haero瀚7一1, 由本实验室分离保存. 1.2试剂与仪器 1.2.1试剂 番茄红素标准品为Siglla公司产品.乙睛,二氯 甲烷,甲醇为色谱纯试剂,其他为国产分析纯试剂. 1.2.2仪器、设备 高效液相色谱仪(Shin班dZu忧一10AvP),uv240 紫外分光光度计,超声波细胞破碎仪(S川105vC- 500),HeraeuS离心机. 1.3培养基 RevBN培养基[‘,〕:RevBN改良培养基(即9号 培养基) 1.4菌体培养 1·4.1菌种活化 将冰箱(一20℃)保存的菌种在RCvBN半固体 培养基中穿刺接种,于so℃2(XX)h光照温箱中培养 48h,再转接至RcvBN液体培养基,在30℃温箱中 培养48h(巧oo一2(XX)h),即为液体种子.穿刺培