光合细菌的化学成分生理活性研究及新应用进展动态

1、光合细菌的化学成分生理活性研究及新应用进展动态杨官娥1,2,张肇铭1,熊琦1(1山西大学生命科学与技术学院,2山西医科大学药学院摘要: 本文对光合细菌化学成分生理活性研究现状及光合细菌在食品药品化妆品中的应 用进展进行了综述关键词: 光合细菌;化学成分;生理活性;应用光合细菌PSB是20亿年前地球上最早出现的利用太阳能进行光合作用生长繁殖的原核古老微生物能够进行不放氧的光合作用在自然界C N P循环中起着重要的作用自上世纪80年代以来以光合细菌为主要活性菌的PSB法被应用于多种高浓度有机废水的处理 并逐步认识到菌体的营养价值及一些特殊的生理活性被广泛应用于生态环境及人类生活方面 如开辟食物人体

2、保健品药品净化水质鱼虾养殖禽畜饲养作为有机肥料以及清洁 能源等因此光合细菌的研究与开发日益受到世界各国的关注,光合细菌菌体本身及其代谢物 亦成为天然药物化学微生物学分子生物学等研究的热点我国科技界与政府也十分重视光 合细菌的研究与开发1987年在上海举行了首届中日光合细菌国际学术讨论会目前关于光合细菌在养殖业种植业废水处理方面的应用已经有很多综述而关于光合细菌化学成分 生理活性及在食品化妆品药品方面应用的报道却非常分散本文在这几方面作了综述15 1 光合细菌化学成分的研究68研究表明, 光合细菌菌体含有蛋白质65.45%,脂肪7.18%,粗纤维2.78%,可溶性糖20.31%,灰分4.28%,

3、每克干菌体相当于21热量PSB蛋白水解后,其氨基酸含量(%为ASP 9.711.1;Thr 6.67.1;Ser 5.25.5;Glu 10.712.8;Gly 9.110.1;Ala 11.013.1; Val 6.26.8;Met 0.82.8;Ile 3.74.7;Lue8.58.8; Phe 3.94.5;Lys 4.35.1;His1.8;Arg 4.55.5;Pro 5.25.5;Tyr 2.42.9PSB含有丰富的族维生素,其含量(µg/g为:维生素B 112;维生素B230;维生素B65;维生素B1221其含量是酵母的200倍;烟酸125;泛酸30;叶酸60;生物素6

4、5还含有辅酶10类胡萝卜素其辅酶Q10含量分别为酵母菠菜叶和玉米幼芽的1394和82倍迄今已发现光合细菌的类胡萝卜素有 80多种其中包括番茄红素等红硫细菌属的某些种还含有较多的维生素K其含量分别为菠 菜叶及玉米幼芽的58和49倍其光合色素由细菌叶绿素和类胡萝卜素组成现已发现的细菌叶绿素有a b c d e五种每种都有固定的光吸收波长近年来国外学者发现一些类球红细菌的活性菌种的细胞壁脂多糖中含有一些特殊成分(如3/-羟基癸二酸二磷酸类脂质A类不基金项目国家科技攻关项目2001BAS40C第一作者简介杨官娥女副教授山西医科大学药学院教师山西大学攻读博士学位研究方向天然药物化学但没有毒性,而且对一些

5、由细菌内毒素引发的机体毒性反应,有显著的拮抗作用,对抑制性TS细胞有灭活功能,从而发挥对机体免疫调节作用在光合细菌的菌体中还发现了一种新的化合物5- 氨基乙酰丙酸具有多种生理活性还含有许多未知的促生长因子及抗病毒物质与核酸合成 有密切关系能参与有机体神经组织的代谢并促进血液的形成促进动物生长发育有待于进 一步研究 2 光合细菌生理活性的研究2.1 光合细菌的毒性测试及对生殖生长的观察9张世静等进行了光合细菌对小白鼠生殖生长影响及毒性测试实验发现其对小白鼠的生长 发育无不良影响没有致毒和致病作用不具有潜在的危害提出可用于人的食用蛋白食用 色素和医药等方面的开发研究2.2 光合细菌调脂作用的研究1

6、0熊琦张肇铭通过高脂饮食建立了高脂大鼠模型,以绞股蓝总甙为阳性对照物,研究了光合细菌对高脂大鼠的调脂作用结果表明光合细菌能显著降低大鼠血清-含量, 并升高血清-含量及提高/比值,此外还能降低在肝脏中的蓄积证明光合细菌 有较强的调脂作用,且优于绞股蓝总甙 2.3 光合细菌抗氧化作用的研究11,12俞吉安等将浑球红假单细胞菌体经过培养离心得到菌体和上清液两个组分在两个重要离 体系统牛血清蛋白-亚麻油酸-2+(系统和脑组织匀浆-2+(系统中考查这两种组分的 抗脂质过氧化作用实验表明上清液作用较弱而在系统中菌体浓度为5/时,抑制率为56.9%,在系统中菌体浓度仅5/时,抑制率就达到74.1%进一步研究

7、表明添加菌体 悬液达250/时,光合细菌有显著抑制连苯三酚自氧化作用,说明光合细菌中有效成分对超 氧阴离子有很好的猝灭作用俞吉安等还对浑球红假单胞菌及荚膜红假单胞菌所提类胡萝卜素 在以上两个重要离体系统中进行了脂质过氧化抑制作用研究实验表明这些类胡萝卜素具 有显著的抗脂质过氧化作用,当系统中类胡萝卜素浓度为0.2mg/L时,它们对脂质过氧化抑制率接近或超过80%进一步研究表明,它们能明显地抑制邻苯三酚的自氧化速率,这证明光合细菌中所含类胡萝卜素对超氧阴离子也具有很好的淬灭作用 2.4 光合细菌免疫活性的研究13俞吉安等通过巨噬细胞吞噬试验淋巴细胞转化试验IL-2的诱生和检测试验对类球红细菌的免

8、疫活性进行了评价实验表明类球红细菌1号株具有调节和增强巨噬细胞吞噬功能的作用,表现在免疫抑制组小鼠用光合细胞灌胃数周后,腹腔巨噬细胞吞噬百分率提高61%,吞噬指数提高59%(P<0.01在体外实验中,光合细菌三种不同抗原(Ag1Ag2Ag3在一定程度上都有刺激脾淋巴细胞转化功能,特别是Ag3作用更为明显;在正常组,刺激指数提高了65%;免疫抑制组,提高了38%(P<0.05不管在正常组或免疫抑制组,Ag1Ag2Ag3都具有诱生脾淋巴细胞产生IL-2的活性,其中Ag2的活性较明显.证明类球红细菌对机体有一定的免疫活性2.5 光合细菌抗肿瘤作用的研究14 高丽张肇铭以荷S 180实体瘤

9、小鼠为模型用两种光合细菌制剂灌胃给药连续10d 计算抑瘤率测定小鼠脾胸腺指数中性红比色法测定腹腔巨噬细胞吞噬功能实验表明两种光合细菌制剂可促进小鼠脾及胸腺增殖 提高腹腔巨噬细胞的吞噬功能,并对S 180有一定的抑制作用抑瘤率平均分别为36.1%和42.7% 3 光合细菌在食品化妆品药品中的应用 科学家已经将光合细菌的开发利用引入保健品领域据美国商务部透露1992年全美保健食品约5.6-6.5%加有不同比例的光合细菌菌液,如詹贝鲁斯潘公司生产的PGH 浓缩液,可调节内分泌系统,提高人体免疫力;名为米洛申的光合细菌饮料,在健全中枢神经,预防老年痴呆上 功效甚好在日本光合细菌饮料也由于它具有延缓衰老

10、防止心脏病脑梗塞癌症等方面的生理活性而大受欢迎泰安369口服液亦是利用光合细菌作为母液发酵制成的微生态保健 品 关于光合细菌中活性成分开发成药品及其它添加剂的研究亦在不断进行中所含类 胡萝卜素,为重要微生物来源的天然红色素,该色素无毒,色彩鲜艳亮泽,并具防水性,因而很适用于食品化妆品等工业中作为着色剂在医药业中也具有广泛应用前景利用发酵生产类 胡萝卜素的研究普遍引起重视日本学者小林正泰用球形红细菌发酵生产高浓度红色素作为食 品添加剂,色素含量为干菌体的6%,为新鲜菌体的1 5%左右,国内也有学者研究用球形红细菌 发酵生产类胡萝卜素,发酵液可提取色素295/作为保健品具有延缓衰老,抑制 肿瘤,免

11、疫调节的显著功效,这与所含类胡萝卜素分不开,类胡萝卜素具有抗氧化能力,抗感 染作用,抗癌变作用的活性细胞中的族维生素以及活性物质,也成为提取药物的良好材 料之一日本利用红色无硫细菌发酵生产类胡萝卜素,维生素12,核酸以及抗病毒活性物质等 据美国一项专利报导光合细菌叶绿素衍生物已被作为光敏剂用于肿瘤光动力诊断和治疗15,16 另外国内学者在光合细菌和中药的有机结合方面进行了一定的研究将中药方剂用光合 细菌进行生物转化处理一方面光合细菌可利用中药的小分子成分进行生长产生有益的代谢 产物另一方面它可使中药材得以充分分解使有效成分绝大多数成为易于人体吸收的组分 康强硒胶囊即为传统中药和微生物PSB相结

12、合的很好范例它是以龟板枸杞子等中草药及黄豆为原料以及还原态的硒化物作为电子供体经光合细菌同化而得到的一种富硒的生物保健 品17刘清俊等通过该药辅助治疗60例恶性肿瘤患者的临床观察结果表明该药可以明显提高患者血硒浓度谷光甘肽过氧化物酶GSH-Px酶活自然杀伤细胞NK cell活性及淋巴细胞转移率降低血清脂质过氧化物LPO增加病人的红细胞数量也可以增加化疗病人的食欲和体重减轻呕吐等胃肠反应明显提高病人的体力状况KPS评分该药对肝脏没有任何 毒副作用是一种理想的化疗辅助药物18英荣等在光合细菌的培养基中添加一定浓度的木瓜 栝楼女贞子郁金等中草药浸提液使其抗菌作用起到了协同作用19其实关于中药和微 生物结合的研究一直在进行中目前日本各大公司在原有双歧杆菌商品基础上又在不断开发 新的产品其中就包括了双歧杆菌与中药成分配合的产品早年研究人参抽提成分对双歧杆菌 的促进作用现对大黄的研究较多傅山药业的谓尔舒是三种中药猴头菌延胡索桑螵蛸 采用深层联合发酵技术进行生产生成了第三种物质使其具有止酸止痛杀菌消炎养胃护 胃的三段效能协同作用看来利用中药与微生物结合而进行的新药研究确实是一种有益的举 措大家都在努力尝试但基础研究相对滞后 参考文献7BakerPJ,TaylorCE.InactivationofsuppressorTcellactivitybythenontoxiclipop