核糖体工程改造海绵共附生放线菌紫色素的特性

摘要：从西沙海域未鉴定海绵样品中分离到一株命名为SCKA-96.5的放线菌菌株，该菌在海水高氏I号培养基上产生灰白色气生菌丝。16 S rDNA序列分析表明，该菌为链霉菌属放线菌。通过核糖体工程技术获得其变异菌株SCKA-96.5K，该变异株在海水高氏I号培养基上能稳定地产生可溶性紫色素。对SCKA-96.5K所产的紫色素进行粗提取及稳定性分析，了解相关理化因素对其稳定性的影响。初步研究结果表明，在波长600 nm处该紫色素具有最大吸光度；热稳定性较好；颜色随pH的变化明显；强氧化剂次氯酸钠对其破坏较大，在弱还原剂中比较稳定；葡萄糖等食品添加剂对其基本没有影响。作为一种潜在的天然色素资源，该紫色素具有一定的工业开发价值。

关键词：海绵共附生放线菌；核糖体工程；紫色素；稳定性

中图分类号：Q939.99 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）12-2900-07

Characterization of Purple Pigment Produced by Sponge Associated Actinomycete Strain Transformed by Ribosome Engineering

ZHOU Dan-yan1，2，WANG Guang-hua1，DAI Shi-kun1，CHEN Wen1，2，LI Xiang1

（1.Key Laboratory of Marine Bio-Resources Sustainable Utilization，Key Laboratory of Marine Drug / South China Sea Institute of Oceanology， Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510301，China；2.Graduate University，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Abstract： An actinomycete strain SCKA-96.5 was isolated from an unidentified sponge sample from Xisha sea. The strain produced grayish-white aerial mycelium on Guase’s No. I medium supplemented with seawater. The 16 S rRNA gene sequence of strain SCKA-96.5 showed that it was assigned to Streptomyces. Its mutant strain， SCKA-96.5K， obtained by ribosome engineering， was able to produce a purple diffusible pigment stably. The pigment was extracted； and its physicochemical properties were analyzed. The results showed that the maximum absorption wavelength was 600 nm； the pigment was stable to heat and food additives； its color changed significantly when pH changed； strong oxidant NaClO could destroy the pigment while weak reductants didn’t had any effect on the pigment. The purple pigment had the potential to be developed for future application as a kind of natural pigment.

Key words： sponge associated actinomycete； ribosome engineering； purple pigment； stability

与人工色素相比，天然色素大多无毒、安全性高、色泽柔和鲜艳，更加切合现代人“崇尚自然，追求健康”的理念，因此在食品、印染、化妆品等行业中应用日益广泛。天然色素主要来自于动植物及微生物，其中对植物源天然色素（如花青素类、类胡萝卜素类、黄酮类化合物）的研究居多，如紫色素主要从甘薯[1]、葡萄皮[2]、红心萝卜[3]、茄子[4]、紫心玉米[5]、红蓝草[6]等植物中提取获得。微生物也是一种良好的天然色素源。少数放线菌特别是链霉菌能产生天然色素，如从链霉菌（Streptomyces coelicolor）菌丝体分离得到的放线菌紫红素（Actinorhodin）属于同色烷醌类抗生素，其性质等各方面已有相关研究报道[7-12]；Lu等[13]从土壤中分离到一株链霉菌，该菌产生的色素与放线菌紫红素（Actinorhodin）性质相似；Zhang等[14]从S. coelicolor发酵产物中获得了蓝色色素λ-actinorhodin，该化合物是一种放线菌素新类似物；王丽等[15]从土壤样品中筛选到一株紫色素高产放线菌；Dastager等[16]从土壤链霉菌代谢产物中分离到黑色素（Melanin）。一些海洋微生物能产生色素，已有一些学者对海洋微生物所产色素做了研究，如Yada等[17]从日本太平洋海岸320 m深海水样品中分离得到13株产紫色素的Pseudoalteromonas属的海洋细菌，通过质谱和核磁共振技术证明这些菌株产生的紫色素为紫色杆菌素；Elbandy等[18]首次从海绵共附生淡紫拟青霉菌（Paecilomyces lilacinus）中获得黄色素（Cyclohexenones）；Grossart等[19]从海洋细菌Rheinheimera spp.获得了蓝色素（Glaukothalin），该色素显示了较强的抗Artemia salina活性；Vasanthabharathi等[20]研究了海洋链霉菌发酵产黑色素的条件，并获得了具有较强抗菌活性的黑色素；曾春民等[21]从大亚湾分离到细菌Pseudomonas sp.，该菌能产生化合物灵菌红素，该色素可作为天然色素或抗菌素来开发；李厚金等[22]筛选到产红色素海洋细菌Pseudomonas sp.；温露等[23]筛选到产抗肿瘤蓝色素的海洋细菌Pseudomonas sp.；侯竹美等[24]从胶州湾海域中筛选到一株产蓝色素的海洋链霉菌Streptomyces sp.，研究发现其对绿脓杆菌、隐球菌有较强的抑菌活性；孙爱飞等[25]从海泥中分离到了一株海洋细菌，它具有稳定产生蓝紫色素的特性；李雪萍[26]从海洋羽毛山海绵Mycale plumose中筛选到产十一烷基灵菌红素的海洋放线菌糖多孢菌Saccharopolyspora sp.，并对其进行了提取及抗肿瘤性的研究；刘彬等[27]对分离自南极海洋的寡营养细菌产生的褐色素进行了研究；李鹏等[28]从舟山群岛潮间带海域筛选到产黑褐色色素的Streptomyces sp.。