微生物代谢产物（精选9篇）
微生物代谢产物 篇1
植物次生代谢物 (plant secondary metabolites) 是指植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物, 其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。植物次生代谢物种类繁多, 化学结构迥异。现在, 已知大约有10000种次生代谢物, 包括酚类、黄酮类、香豆素、木脂素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等, 可分为酚性化合物、萜烯类化合物、含氮有机物3大类。植物次生代谢是植物在长期进化中对生态环境适应的结果, 对植物在其生态系统中的生存起作用, 如抗虫、抗病、异株相克、吸引昆虫授粉、与共生微生物相互作用等。
近年来, 植物细胞大量培养以提取有用次生代谢产物的研究, 并没有像人们所预计的那样广泛地进入工业化生产, 主要是发现细胞培养物的成本太高;越来越多的研究者已把工作重点转移到以细胞生物学和分子生物学为基础的次生代谢物的产量提高及成本的降低, 主要表现在以下几个方面:
1 植物组织、细胞培养生产次生代谢产物
次生代谢物是药用植物重要有效成分, 但由于野生资源日益减少和栽培品种品质退化, 给临床使用和质量控制带来许多困扰。利用生物技术生产有效成分, 能缓解药用植物资源压力。对于那些生长条件要求严格、生长缓慢、产量小、采集困难、价值贵重的植物药, 用这种方法更具有重要意义。利用植物组织、细胞培养生产次生代谢产物能克服以上缺点。天然抗癌药物紫杉醇在红豆杉植物中含量很低, 即使现在公认含量最高的短叶红豆杉树皮中也仅有0.069%。周忠强等 (2004) 通过采用固定化植物细胞培养技术可以克服细胞大量培养中的许多困难, 以小规模的培养细胞大量生产胞外目的产物。因为包埋于惰性基质的固定化提供了适于细胞分化的条件, 结果提高了次生物质的产量, 如李承森等 (1998) 报道熏衣草细胞的固定化培养, 辽宁紫草细胞的固定化培养等都取得了很好的效果。次生化合物的合成需要相当多的代谢酶 (包括同工酶) 基因参与, 这些基因的遗传变异直接影响药材的功效。目前已有不少调控次生化合物代谢的关键酶基因被研究。例如, 苯丙烷类代谢酶系是目前了解最清楚的植物次生代谢物合成途径, 其中许多酶基因已被克隆。利用黄酮、水杨酸等的生物合成都由此途径合成, 这个途径的关键酶是本丙氨酸解氨酶 (PAL) 、肉桂酸-4-经化酶 (CA4H) 和4-香豆酸CoA连接酶 (4CL) 。
在植物组织培养研究中, 发现培养细胞中含有各种特殊的代谢产物、药用成分和各种香精等。其中有些是微生物;有些是人工所不能合成的物质;有些是整体植物中含量甚微或整株植物十分缺乏, 而培养细胞中的含量却很高, 如柠檬叶、鸡眼藤的培养细胞中蒽醌含量比完整植株中高10倍。因此, 以培养细胞生产这些有用成分已受到生物学、医学及商业界人士的极大关注。目前用于以次生代谢产物生产为目的的组织培养和细胞培养的药用植物已有许多种。从细胞培养物中分离得到的有用物质有:酶类 (α-淀粉酶、淀粉酶、蛋白水解酶、过氧化氢酶、酸性磷酸化酶、β-糖苷酶、I-AA氧化酶、细胞色素氧化酶等) ;生物碱 (莨菪生物碱、利血平、吲哚生物碱、麦角碱等) ;甾体 (地奥甙元、山革皂甙元、育努皂甙元等) ;萜类 (角鲨烯、羊毛甾醇、环阿屯醇、人参三醇、人参二醇、油烷酸、人参甙等) ;色素等。1964年, 中国科学院上海植物生理研究所首先成功地进行了人参的组织培养, 随后我国和其他国家的一些学者将人参的组织培养过渡到工业化生产。目前我国学者已经建立了长春花、人参、丹参、三七、三尖杉、忍冬、红花、黄连、西洋参等几十种药用植物的液体培养系统, 并实现了人参的10L体积的大规模培养。胡之璧等 (1998) 对其培养细胞进行化学成分和药理活性比较分析, 表明与种植人参无明显差异, 并已作为美容保健品投放市场, 这是我国药用植物生物技术产品商品化的第一个范例。
通过筛选高产细胞系、改进培养条件和技术以及设计适合植物细胞培养的发酵罐, 人们已对包括紫草、长春花、毛地黄、黄连等在内的多种药用植物细胞进行大规模生产试验, 有的已成商品投入市场。为了加速植物细胞培养技术商业化生产进程, 各国科学家们一方面不断改进培养技术, 如控制培养的气相环境, 加入刺激剂, 加入大孔树脂吸附剂等;一方面发展新的培养方法, 如高密度培养、连续培养和固定化培养等, 以期得到一种适合于植物细胞工业生产的培养方法。随着研究的不断发展, 植物细胞大规模培养成为一种成熟的工业化生产方式已经为期不远了。同时, 代谢产物生物合成的基础研究越来越受到重视, 特别是有关酶的确定和分离, 不仅为控制代谢途径提供了科学依据, 而且为利用基因工程手段操纵代谢途径打下了重要基础。
直接从植物体内提取次生代谢产物含量太低, 例如, 用东北红豆杉生产紫杉醇, 全世界每年需250kg紫杉醇, 需要2500t干树皮, 相当于75万株树龄60a以上的红豆杉树皮的总量, 而红豆杉属植物生长十分缓慢, 仅靠自然资源远远不能满足需要。但利用组织培养技术进行次生代谢物的生产, 产量明显增加, 如紫草根中的紫草宁含量为干重的1%~5%, 而培养细胞积累的紫草宁在l4%左右, 人参培养细胞产生的皂甙可达11.2%, 已经进入用发酵罐生产的工厂化生产阶段。而现在主要采用两步培养技术、固定化细胞培养技术和两相培养技术来提高药用植物次生代谢产物的产量。姜广备 (1994) 报道丹参悬浮培养采取两步培养法时, 在整个培养期间, 可以连续产生隐丹参酮和铁锈醇。吕华等 (1995) 报道在硬紫草固定化培养过程中, 培养30d的紫革色素产量达到4.2mg/g鲜重, 相对色素分泌量达到70%。
2 发状根培养生产次生代谢产物
传统的中药材含有的有效成分绝大部分是次生代谢产物, 它们的合成途径非常复杂, 往往有几十个酶参与反应, 因此寻找出形成特定产物的关键酶就成为利用基因工程技术生产传统有效成分的关键步骤之一。发根培养技术的应用, 利用植物细胞培养技术生产次生代谢物真正实现商品性工业化生产的还为数甚少, 其主要原因在于培养的植物细胞生长缓慢, 次生代谢物含量太低, 以及生产能力不稳定等, 因而工业化生产成本太高。由发根农杆菌Agrobactedun rhizogenes感染双子叶植物形成的毛状根, 在近十几年中已发展成继细胞培养后又一新的培养系统。发根 (hair root) 是整体植株或其某一器官、组织 (包括愈伤组织) 、单细胞甚至原生质体受发根农杆菌 (Agrobacterium rhizogenes) 的感染所产生的一种病理现象 (形成多分枝的不定根) 。据不完全统计, 目前已有400多种植物建立了组织和细胞培养体系, 并从中分离出600多种代谢产物。
由于发根农杆菌及其Ri质粒转化产生的发状根比较容易再生出新植株, 而且很多植物的发状根在离体培养条件下都表现出原植株次生代谢产物的合成能力, 因此发状根培养又被称为转基因器官培养, 是一条利用生物技术生产次生代谢产物的新的有效途径, 很适用于有价值的次生代谢产物的生产。目前国内学者将发根培养技术应用于药用植物方面的研究, 先后成功地对绞股蓝、甘草、丹参等24种药用植物进行发状根诱导, 应用到的菌株有R1600、ATCCl5834、A4、LBA9402、TR105、R1000和Rri2659等, 得到的次生代谢产物有生物碱类 (莨菪生物碱、吲哚类生物碱、喹啉类生物碱等) 、苷类 (人参皂苷、甜菜苷等) 、黄酮类、醌类 (紫草宁等) 以及蛋白质 (天花粉蛋白等) 。刘俊等 (2005) 用A4、R1601菌株对盾叶薯蓣的根在1/2M液体培养基和28℃弱光条件下培养, 建立发状根快速繁殖技术, 转基因获得的发状根其薯蓣皂甙元的含量分别是微块茎、愈伤组织和植物体合成量的5.68倍、6.12倍和2.68倍。
毛状根生长迅速, 遗传性稳定和生化特性不易改变的特点, 越来越受到人们的重视。这一培养系统对传统药材来讲更为重要。因为约1/3的传统药材是植物的根部。刘涤 ( (1997) 报道目前已在长春花、烟草、紫草、人参、曼陀罗、颠茄、丹参、黄花、甘草和青蒿等40多种植物中建立了毛状根培养系统。大规模培养使用的发酵罐有多种类型, 其中以气升式效果为佳。在提高毛状根中次生物质数量的研究中, 发展了培养基连续流动、双液相发酵等新的培养技术;利用大孔树脂做为吸附剂的培养方法也有报道。
孙敏等 (2005) 用A4和R100对长春花叶片在MS培养基黑暗的条件下培养, 结果发状根中的总生物碱高于长春花的原植株和愈伤组织。目前世界上许多国家如美国、英国、日本、韩国及中国等都对中药植物和农用植物进行了大量深入的发根培养的基础理论研究。实验证明, 转化的发状根大部分都能检测到与原植株含量相当或高于原植株含量的次生代谢产物, 有些发状根中的药物成分甚至大大高于原植株的含量。Furuya等利用20t规模的反应器进行人参毛状根培养成功。在提高毛状根中次生代谢产物产量的研究中, 发展了培养基连续流动、双液褶发酵等新的培养技术。Hu和Alfermann在中国传统药材丹参毛状根培养中发现, 7种丹参酮存在于毛状根组织中, 约40%分泌到培养基中。同时, 还发现丹参毛状根中含水溶性酚酸类化合物, 其中丹酚酸A的含量超过原植物的2.17倍。在另一重要传统药材黄芪毛状根培养的研究中, 我们发现粗皂甙与可溶性多糖的含量明显超过黄芪干燥根。此外, 还成功地进行了黄苠毛状根大规模培养实验, 在10L体积的容器中经过21 d的培养, 其产量可达到10 g (干重) /L。中国科学院植物研究所的紫草细胞大规模培养。华中理工大学的红豆杉细胞大规模培养, 上海中医药大学胡之璧 (2002) 的黄芪毛状根大规模培养等。
生物技术的发展给制药业带来了新工艺, 例如各种层析技术特别是亲和层析技术, 已用于制药生产, 并带来了明显的收效。应用细胞工程技术已培养成功了多种菌类中草药, 周斌 (2004) 报道冬虫夏草、灵芝等, 使一些名贵的中草药可以用发酵的方法生产出来。细胞培养不仅可以保存和繁殖濒临灭绝的野生药用植物资源, 还可以大量生产临床上急需的紧缺的中药材, 而且还可以改进现有药材的品质。高山林等 (1992) 研究了培育优质品种的新途径, 他们用秋水仙碱诱导出丹参四倍体, 经染色体鉴定为同源四倍体, 试管苗移栽后, 发现其主要化学成分含量大大高于原 (二倍体) 植株。张荫麟等 (1995) 用根癌农杆菌感染丹参无菌苗获得冠瘿组织, 并发现B5和MS培养基有利于冠瘿组织的生长, 而6, 7-V和WP培养基则有利于丹参酮的合成。Chen (1999) 等用发状农杆菌的ATTC15834株系转化丹参胚细胞产生发状根, 发状根可产生丹参酮类和酚酸类两类化合物。
3 植物细胞生物反应器在药用植物次生代谢物生产中的应用
雷光富等 (1998) 认为, 药用植物细胞生物反应器技术以药用植物细胞或组织的大规模培养为基础, 它根据“植物培养细胞次级代谢全能性”的理论, 将药用植物细胞培养技术引入有用化学物质生产, 把细胞作为一个“活的工厂”, 通过对细胞进行固体或液体悬浮培养, 大量生产次生代谢产物。我国药用植物细胞培养的大规模研究是在20世纪70年代中期以后, 大量培养直接生产药用物质的研究工作取得了很大的成绩。一些重要的药用植物如人参、西洋参、黄连、长春花等植物细胞培养都十分成功, 经过筛选, 产生出相对几倍或几十倍于该植物完整植株所产生的代谢产物。据统计, 有40余种化合物在细胞培养中的含量超过了原植物。目前, 已建立适于不同植物组织培养及大量生产的新型生物反应器并进行优化控制。
邢建民等 (1997) 在2000L搅拌式生物反应器上进行了人参根组织培养生产人参细胞, 随后又在20000L生物反应器上成功地进行了每月100kg的人参愈伤组织的培养。采用20L气升式生物反应器培养西藏红豆杉, 反应器中紫杉醇总量 (细胞内+细胞外) 最高达20.84mg/L (第23天) , 约为摇床培养 (10.37mg/L, 第28天) 的2倍。刘涤等 (1997) 报道熊果甙是人类皮肤中黑色素合成的有效抑制剂, 利用毛曼陀罗、长春花和蛇根木的培养细胞进行的生物转化取得了成功, 其产量分别为3天7.1g/L、4天9.2g/L、7天18g/L, 已经达到化学合成的产量, 也有希望成为商业化的产品。但由于多数生物转化反应的效率较低, 能够达到工业化和商业化的例子还不多见, 这方面仍有待进一步研究。
4 小结
今后研究的主要方向集中在价值大且濒危的药用植物的组织细胞培养, 对次生代谢产物的产生进行调控, 一些重要中药化学成份的生物转化。植物组织培养这一技术在中草药方面应用的前途是无限广阔的, 它不仅有利于探讨和阐明药用植物生理、遗传和成分生物合成等一系列理论问题, 而且一旦工业化生产问题得到解决, 将可以为防病治病做出很大的贡献。利用组织培养生产药用成分, 探索天然药物生产工业化的途径是当前药物生产的一个新方向, 随着大规模人工培养技术的成功, 就有可能用组织培养法来代替全植物提取有效成分, 这项工作将是未来研究植物药的中心课题之一 (张永乐, 2005) 。
摘要：综述了近年来生物技术在我国药用植物次生代谢产物方面的应用进展, 包括植物组织、细胞培养产生次生代谢产物, 发状根培养生产次生代谢产物, 植物细胞生物反应器在药用植物次生代谢物生产中的应用概况, 并提出了该领域存在的问题和发展方向。
关键词：生物技术,药用植物,次生代谢产物,应用进展
微生物代谢产物 篇2
(二)这里不想罗列影响植物生长的微生物代谢产物。
(三)本图企图说明包括众所周知的利己激素在内的主要次生代谢产物的一般生物合成途径。
(四)植物精氨酸及其代谢产物的生理功能
(五)代谢产物体外抗肿瘤活性淫羊藿黄酮苷及其代谢产物调控骨代谢的体外实验研究
(七)活性及脂质代谢产物的影响
(八)298菌株代谢产物对果蔬采后病原菌的抑制效果
(九)环境胁迫下次生代谢产物的积累及道地药材的形成
(十)提高毛状根中次生代谢产物含量的方法与技术
(十一)美洲黑杨回交群体生长量与酚甙类次生代谢产物含量的变异
(十二)摘要主要研究了土壤环境中镰孢菌代谢产物对大豆根部的影响。
(十三)001菌株代谢产物的抑菌活性
(十四)酒精及其代谢产物乙醛对大鼠少突胶质细胞增殖的影响
(十五)摘要目的对一种蛹拟青霉代谢产物中抗肿瘤活性组分进行分离纯化。
(十六)丙烯腈对大鼠脑单胺类神经递质及其代谢产物的影响
(十七)南中国海红树林海洋真菌2492号次级代谢产物研究
(十八)摘要海洛因在体内极易代谢，其主要的代谢产物为单乙酰吗啡、吗啡等。
(十九)光强对喜树幼苗叶片次生代谢产物喜树碱的影响
微生物代谢产物 篇3
1 实验材料与方法
1.1 实验材料
实验菌种:杀鲑气单胞菌 (Aeromonas salmonicida) CY3菌株, 焦化厂废水中驯化分离所得。
实验化学品:1-羟基-2-萘甲酸98%;N, O-双 (三甲基硅烷基) 乙酰胺。
实验仪器设备:精密PH计;离心机;电子天平;Trace MS型气相色谱-质谱联用仪 (Finnigan公司) 。
1.2 试验方法
降解体系。将保存在斜面上的CY3菌株接种于经高压水蒸气灭菌的无机培养基75mg/L的1-羟基-2萘甲酸为碳源。于30℃好氧避光培养72h, 室温下10000r·min-1离心分离菌体20min, 收集上清液备用。
中间产物的降解产物提取。取一部分上述中的上清液用6mol/L的HCl酸化至p H值2.3, 用3×10m L的乙酸乙酯萃取三次, 合并3次萃取液。离水相和有机相, 将上层的有机相用无水硫酸钠干燥, 作为氧化产物的中性和酸性混合氧化产物部分。浓缩至1m L用于GC-MS中性中间产物分析。
GC-MS色谱分析条件Trace MS气相色谱-质谱联用仪, 色谱柱为DB-5 (30m×0.25mm×0.25um) , 高纯度氦气 (99.999%) 为流动相, 载气流量为1.0m L/min, 进样口温度为280℃, GC传输杆温度为200℃, 进样量为1u L。实验选用N, O-双 (三甲基硅烷基) 乙酰胺为衍生剂。
酸性氧化产物升温程序:
2 结果与讨论
2.1 1-羟基-2-萘甲酸的降解途径
按照1.2中方法提取1-羟基-2-萘甲酸的微生物酸性和中性产物, 采用GC-MS分离分析测定条件。分离CY3菌株降解1-羟基-2-萘甲酸48h的酸性转化产物 (用衍生剂进行柱前衍生) 。 (见图1)
2.2 氧化产物1-羟基-2-萘醛酸性氧化产物的鉴定
CY3菌株降解1-羟基-2-萘甲酸48h的氧化产物酸性衍生部分的气相色谱图1中RT为22.05min时对应的质谱如图2所示。
根据图2中质谱图中离子碎片的m/z值:245, 171, 143, 114, 75, 63, 可推测出:碎片245-171=74, 就是断下了衍生的部分和一个H, m/z强度较大, 说明有苯环。碎片
) Ä
00%0 (
图2图1中RT为20.05min的色谱图和质谱图
171-143=28, 是断下了一个-CHO, 说明含有醛基。所以此物质是
2.3 氧化产物1-羟基萘或2-羟基萘酸性氧化产物的鉴定 (见图3)
根据图3质谱图中离子碎片的m/z值:216, 143, 127, 115, 89, 63, 可以这样推测出:碎片216-143=73, 即断下了衍生的部分。碎片143-127=16, 就是断下了一个O, 碎片143-115=28, 就是断下了一个-CHO。所以这个物质可能是
根据上述几个中间物质的推测我们可以推断CY3菌株降解1-羟基-2-萘甲酸的途径 (见图4) 。
3 结论
3.1 研究发现CY3不但能代谢原始的多环芳烃 (蒽、菲、芘
等) , 还可以在很短的时间内将中间产物代谢掉, 从而使这些中间产物不易积累。
3.2 1-羟基-2-萘甲酸的可降解为1-羟基萘, 1, 2-二羟基萘等。
摘要：实验通过研究发现CY3菌株不但能代谢原始的多环芳烃, 还可以在很短的时间内将中间产物代谢掉, 从而使这些中间产物不易积累。通过GC-MS来鉴定CY3菌株将1-羟基-2-萘甲酸降解为1-羟基萘, 1, 2-二羟基萘等。
关键词：CY3,中间产物,GC-MS,1-羟基-2-萘甲酸
参考文献
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微生物代谢产物 篇4
植物次生代谢产物及其在环境胁迫中的抵御作用
次生代谢过程是植物在长期进化中对生态环境适应的结果,它在处理植物与生态环境的关系中充扮着重要的角色.文章简单阐述了植物次生代谢产物的.种类,综述了植物次生产物对环境胁迫的防御作用,以期利用植物次生产物保护处于逆境中的植物.
作 者：林桂权 Lin Gui-quan 作者单位：福建省漳州市农业学校,福建漳州,363000 刊 名：福建稻麦科技 英文刊名：FUJIAN SCIENCE AND TECHNOLOGY OF RICE AND WHEAT 年，卷(期)： 27(3) 分类号：Q142 Q946.8 关键词：次生代谢产物 环境胁迫 抵御作用微生物代谢产物 篇5
本文对南海红树林内生真菌Gx-4b代谢产物进行研究,从菌体中分离得到4个化合物:1,4-dihydroxy-2-methoxy-7-methylanthracene-9,10-dione(1),3,8-dihydroxy-3-methyl-3,4-dihydroisochromen-1-one(2),8-hydroxy-6-methoxy-3-methyl-3,4-dihydroisochromen-1-one(3),3-hydroxy-4-(2-hydroxy-6-methylheptan-2-yl)benzoic acid(4)。所有化合物均首次从南海红树林内生真菌Gx-4b中分离得到。
1 实验部分
1.1 仪器和试剂
INOVA-500NB超导核磁共振谱仪和INOVA-300NB核磁共振仪,VG ZAB-HS双聚焦质谱仪,Thermo DSQ电子轰击电离质谱仪,Thermo MAT95XP高分辨质谱仪,X-4数字显示显微熔点测定仪。
所用试剂均为化学纯,溶剂经重蒸后使用。柱层析硅胶粒径为0.049~0.074mm,硅胶H,薄层硅胶GF254。
1.2 菌种培养
红树林内生真菌Gx-4b采自中国珠海,经鉴定为拟茎点霉菌(Phomopsis sp.),保存于中山大学化学与化学工程学院。发酵培养基为葡萄糖10g·L-1,蛋白胨2g·L-1,酵母膏1g·L-1,粗海盐2g·L-1,p H 7.0。500m L三角瓶内装培养基250m L,1.25×105Pa灭菌20min后接种120L,在25℃静置培养30d。分别收集发酵液和菌体。
1.3 提取与分离
200L发酵物过滤得菌体和发酵液,发酵液浓缩后用乙酸乙酯充分萃取,菌体用甲醇多次浸泡。提取浓缩物分别以体积比1∶2拌硅胶(0.049~0.074mm)进行柱层析,以石油醚/乙酸乙酯/甲醇进行梯度加压洗脱。收集各组分再经反复柱层析,制备薄层层析,重结晶等方法进行纯化。从菌体粗提物(约40g)分离得到化合物1(7mg),2(10mg),3(8mg),4(12mg)。
1.4 化合物的实验数据
化合物1:红色粉末,mp 229~232℃。1H NMR(CDCl3 500 MHz):13.59,(OH,s),13.47(OH,s),8.23(1H,d,7.8),8.15(1H,s),7.60(1H,d,7.8),6.71(1H,s),3.92(3H,s),2.20(3H,s)。13C NMR(CDCl3 125 MHz):150.2(C),157.5(C),106.9(CH),160.6(C),106.2(CH),127.1(CH),135.5(CH),145.1(C),127.3(CH),131.8(C),187.6(C),112.7(C),184.7(C),133.2(C),21.9(CH3),56.6(CH3)。EIMS m/z[M+]:284,C16H12O5。
化合物2:无色块状晶体,易溶于常用溶剂,TLC层析254nm紫外显色是紫红色圆点。EIMS m/z(rel.int.):194(76.8),176(18.0),165(13.0),150(100),122(13.2),91(13.2),81(5.8),69(25.6)。C10H10O4。
化合物3:无色块状晶体,易溶于常用溶剂,TLC层析254nm紫外显色是紫红色圆点。EIMS m/z(rel.int.):208(100),193(7.6),190(22.0),179(14.2),164(100),147(8.0),136(10.6),119(10.2),109(5.6),91(10.6),78(11.0),69(11.2)。
化合物4:褐色固体,易溶于常用溶剂。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ:7.44(1H,s),7.41(1H,d,8.0),7.01(1H,d,8.0),2.94(2H,brt,6.5),1.80(2H,m),1.58(3H,s),1.45(1H,m),1.09(2H,m),0.78(6H,d,6.5)。13C NMR(300MHz,CDCl3)δ:171.9(C),155.5(C),134.8(C),133.5(C),126.1(CH),120.6(CH),118.2(CH),77.8(C)42.7(CH2),42.0(CH2),39.1(CH2),28.0(CH3),27.7(CH3),21.7(CH),11.0(CH3)。EIMS m/z[M+]:266,C15H22O4。
2 结果与讨论
化合物1:在甲醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿中都有一定的溶解度。EIMS显示分子量为284,TLC层析呈粉红色拖尾状,鉴定化合物为1,4-dihydroxy-2-methoxy-7-methylanthracene-9,10-dione。详细数据见实验部分[5]。
化合物2:TLC层析254nm紫外显色是紫红色圆点,EIMS m/z(rel.int.)与文献对照后确定化合物的结构为3,8-dihydroxy-3-methyl-3,4-dihydroisochromen-1-one[6]。
化合物3:TLC层析254nm紫外显色是紫红色圆点,EIMS m/z(rel.int.)与文献对照后确定化合物的结构为8-hydroxy-6-methoxy-3-methyl-3,4-dihydroisochromen-1-one[7]。
化合物4:EIMS显示分子量为266,结合核磁数据,可得化合物的分子式为C15H22O4,不饱和度为5。1H NMR显示化合物有1个1,2,5-三取代苯环,1个羧基碳,3个甲基,3个相邻的亚甲基以及1个次甲基和1个连氧的叔碳。与文献对照后,化合物的结构被确定为3-hydroxy-4-(2-hydroxy-6-methylheptan-2-yl)benzoic acid[8]。
参考文献
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微生物代谢产物 篇6
关键词：红树林,内生真菌,代谢产物
由于海洋环境的特殊性, 海洋微生物以其特有的代谢方式, 产生出结构新颖、 具有多种生理活性的化合物, 成为近年来研究的热点[1,2,3,4,5]。 红树林是热带和亚热带沿海地区特有的植物群落, 一般生长在海岸及河口潮间带泥地里, 具有十分独特的生理和生态[6]。红树林是海洋微生物的良好栖息地, 大部分海洋微生物都可在红树林中找到, 但国内外对红树林微生物特别是内生真菌的代谢研究报道极少。本文对南海红树林内生真菌ZH-3 代谢产物进行研究,从菌体中分离得到4 个化合物:2-(3-chloro-2,6-dihydroxy-4-methylbenzoyl)-5-hydroxy-3-methoxy-ben zoate.(1),3,3'-dihydroxy-5,5'-dimethyldiphenylether (2),7,8-二甲基苯并[g] 蝶啶-2,4(1H,3H)-二酮(3),5-o-methylbostrycoidin (4),通过MS、NMR等波谱分析方法确定它们的结构(图1)。初步药理活性显示化合物1 对人体肝癌细胞hep G2 抑制的IC50值为25μg·m L-1。
1 实验部分
1.1 仪器和试剂
INOVA-500NB超导核磁共振谱仪和INOVA-300NB核磁共振仪;VGZAB-HS双聚焦质谱仪,Thermo DSQ电子轰击电离质谱仪,Thermo MAT95XP高分辨质谱仪;X-4 数字显示显微熔点测定仪。
所用试剂均为化学纯,溶剂经重蒸后使用。柱层析硅胶为0.048~0.075mm硅胶,硅胶H, 薄层硅胶GF254。
1.2 菌种培养
红树林内生真菌ZH-3 采自广东省珠海市,经鉴定为拟茎点霉菌(Phomopsis sp.),保存于中山大学化学与化学工程学院。发酵培养基为葡萄糖10g·L-1,蛋白胨2g·L-1,酵母膏1g·L-1,粗海盐2g·L-1,p H7.0。650m L三角瓶内装培养基280m L,1.25×105Pa灭菌25 min后接种120L,在25℃静置培养30d。分别收集发酵液和菌体。
1.3 提取与分离
120L发酵物过滤得菌体和发酵液,发酵液浓缩后用乙酸乙酯充分萃取,菌体用甲醇多次浸泡。 提取浓缩物分别以体积比1∶2 拌硅胶(0.048~0.075mm) 进行柱层析,以石油醚/ 乙酸乙酯/甲醇进行梯度加压洗脱。收集各组分再经反复柱层析,制备薄层层析,重结晶等方法进行纯化。从菌体粗提物(约15g) 分离得到化合物1(15mg),2(10mg),3(10mg),4(12mg)。
1.4 细胞毒活性实验
采用MTT法[7]测定了化合物1 对人体肝癌细胞hep G2 细胞毒的活性。
1.5 化合物的实验数据
化合物1:淡黄色针状晶体。1H NMR(500MHz,CD3OD):6.96(d,1H,J=2.8),6.66(d,1H,J=2.8),6.22(s,1H),3.71(s,CH3),3.69(s,CH3),2.30(s,CH3)。13CNMR(125MHz,CD3OD):202.1(C),168.0(C),160.6(C),160.0(C),159.1(C),158.8(C),146.2(C),130.0(C),127.8(C),112.7(C),111.9(C),109.8(CH),109.0(CH),104.4(CH),56.7(CH3),52.6(CH3),21.1(CH3)。EIMS:366[M+]for C17H15O7Cl。
化合物2:褐色固体,易溶于常用溶剂。1HNMR(300MHz,CDCl3) δ:7.36(OH,brs),6.40(2H,d,1.5),6.29(1H,t,1.5),2.26(3H,s)。13CNMR (300MHz,CDCl3) δ:158.1(C),156.6(C),141.2(C),112.4(CH),111.5(CH),103.7(CH),21.8(CH3)。EIMS m/z [M+]:230,C14H14O3。
化合物3:黄色粉末,mp:298~300℃,1HNMR(DMSO-d6,500MHz):δ:11.69(s,1H),11.86(s,1H),7.91(s,1H),7.70(s,1H),2.46(s,3H),2.48(s,3H);13CNMR(DMSO-d6,125MHz) δ:150.0(C),160.6(C),130.6(C),138.4(C),128.7(CH),144.6(C),138.9(C),125.8(CH),141.6 (C),146.4 (C),19.5 (CH3),20.2 (CH3)。
化合物4: 红色粉末状固体,mp:209~210℃ ;EIMS:m/z 299;1HNMR (CDCl3,300 MHz) δ:9.42(1H,s),2.77(3H,s),7.57(1H,s),3.99(3H,s),3.93(3H,s),6.78 (1H,s),13.53(1H,s)。13C NMR(CDCl3,75MHz):δ 188.2(C),177.4(C),164.4 (C),157.9(C),155.2(C),149.3(CH),148.7(C),138.2(C),126.2(C),118.0(CH),116.1(C),111.5(C),107.9(CH),57.6(CH3),56.8(CH3),25.3 (CH3)。
2 结果与讨论
化合物1:淡黄色针状晶体,在常用溶剂中都可溶。EIMS显示分子离子峰为366,并有氯原子同位素峰,显示化合物中含有1 个氯原子,分子式为C17H15Cl O7。1HNMR显示化合物有3 个苯环氢,2 个甲氧基,1 个甲基。13CNMR和DEPT除给出以上信息外还给出1 个酮羰基,1 个羧羰基,2 个苯环。将化合物数据与文献[8] 对照后,得到化合物的结构为2-(3-chloro-2,6-dihydroxy-4-methylbenzoyl)-5-hydroxy-3-methoxybenzoate。
化合物2:褐色固体,EIMS显示化合物的分子量为230,结合核磁数据得到化合物的分子式为C14H14O3,13C NMR显示有7 个碳的信号,1 个苯环和1个苯环上的甲基,所以分子内存在对称结构,1HNMR与碳谱得到的结论相同,同时显示羟基信号。与文献[9] 对照后确定化合物的结构为3,3'-Dihydroxy-5,5'-dimethyldiphenylether。
化合物3:EIMS显示分子量为243,结合核磁数据,推断出该化合物的分子式为:C12H10N4O2,13CNMR和DEPT谱显示有12 个碳,其中包括2 个酰亚胺羰基(δ160.6×10-6,150.0×10-6),6 个芳香季碳(δ146.4×10-6,144.6×10-6,141.6×10-6,138.9×10-6,138.4×10-6,130.6×10-6),2 个次甲基碳(δ128.7×10-6,125.8×10-6), 2 个甲基碳(δ20.2×10-6,19.5×10-6),1H NMR谱显示2 个活泼的酰亚胺质子 δ11.86 (1H,s),δ11.69(1H,s),2个芳香质子δ7.91(1H,s),7.70×10-6(1H,s),2 个甲基质子 δ2.48(3H,s),δ2.46(3H,s)。通过这些信息,进一步与文献[10] 对照,确定该化合物为7,8-二甲基苯并[g] 蝶啶-2,4(1H,3H)-二酮。
微生物代谢产物 篇7
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取健康成年男性15例, 年龄22~40岁, 初中以上文化程度, 身高160~175 cm, 体重55~75 kg, 无不良嗜好, 本试验通过中国航天员中心人体医学试验伦理委员会的审议批准, 志愿者在试验前均被告知试验要求, 并签署了知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 卧床要求
卧床试验时分为3个阶段:卧床前适应期10 d, 卧床阶段45 d, 起床后恢复期10 d, 模拟失重条件的建立采用卧床头低脚高-6°的体位, 除大便和称体重外, 其他活动均在床上进行, 允许绕身体纵轴变换体位。
1.2.2 试验者膳食及作息安排
试验期间志愿者统一饮食, 食谱编制以中国居民平衡膳食宝塔为依据, 食谱周期为7 d;卧床阶段志愿者每日的作息时间为早6∶00起床, 晚22∶00熄灯, 室温控制在22℃~26℃。
1.3 样本收集及处理
采集被试者的晨起中段尿, 采集时间安排卧床前第10天 (R-10) 、第2天 (R-2) , 卧床中第2天 (R2) 、第4天 (R4) 、第7天 (R7) 、第14天 (R14) 、第21天 (R21) 、第30天 (R30) 、第37天 (R37) 、第44天 (R44) , 起床后第7天 (R+7) , 共计11次, 每人每次采集的尿量约0.5 ml。采集的尿样于离心机中, 以14 000 r/m离心10 min后于拉曼光谱仪中检测。拉曼光谱分析仪工作参数设置:光谱采集范围为250 cm-1~2339 cm-1, 扫描时间为10 s, 扫描次数为2, 平滑参数为1, 每个样本重复检测两次。
1.5 主要试验仪器
拉曼光谱仪 (型号Ramtracer-200, Optotrace公司) , 信噪比≥2000, 波长准确度为1 cm-1。
1.6 统计学处理
拉曼检测数据均以TXT格式文件保存整理, 数据处理采用中国航天员科研训练中心与中国农业大学联合研制的“拉曼光谱代谢组学分析系统”中的基于主成分和Fisher准则的投影方法 (projection of basing on principal component and fisher criterion, PPF) 进行数据处理, 数据处理各环节中采用的数学方法和参数分别为:谱区分析范围采用400 cm-1~1600 cm-1, 光谱预处理方法采用1阶导数和主成分分析, 结果以光谱因子二维投影图表示。
2 结果
应用PPF方法得到11类尿液的二维投影图, 见图1和图2。应用图1和图2中得到的类间距离可对不同尿样之间的相似程度 (或远近关系) 进行方便直观的评价, 也可根据类内离散度对各类内样品的一致性进行客观的评价。依据PPF方法投影体现的样品间的距离关系, 以相近可合, 相远不合, 考虑距离之间的连续性和过渡性等为参考指导原则, 图2中所画的圆圈从左到右分别以各类投影均值为圆心, 其半径表示类内投影值的离散度。可以看出:卧床者尿液代谢谱可以分为4种状态, 即状态1:R-10、R-2、R2;状态2:R4、R7、R14;状态3:R21、R30;状态4:R37、R44、R+7。状态1到状态4之间的差异为逐渐变大的趋势。状态之间的变化点依次为R4、R21、R37。不同卧床天数下个体之间状态的离散性特点为:从R-10到R+7, 除R30组内变异急遽变大 (其原因有待进一步探究) 外, 个体之间差异有逐渐缩小的趋势。
3 讨论
PPF方法所求得的二维投影图中含有更多原始信息, 这些信息中包含了类间和类内的差异性息[5]。该方法能在二维空间最大限度的体现类间和类内的差异性信息, 是一种典型的用有监督方法来实现无监督方法所能体现的相似性关系的一种方法。经过投影可以直观的评价各类尿样之间的相似程度及各类内样品之间的差异性和一致性[6,7]。
本试验观察到, 头低位卧床条件下, 被试者分别在卧床第4天、第21天、第37天出现明显变化, 另外本试验还观察到, 随着卧床试验时间的延长, 被试者尿液代谢产物谱的变化的个体差异有逐渐减小的趋势, 这为本项目今后进一步失重条件下代谢指纹的寻找以及个体化和阶段性营养干预措施的探索提供了数据基础。
摘要：目的:观察模拟失重条件下人体尿液代谢组学特征的变化。方法:采用-6°头低位卧床的方法建立人体模拟失重模型, 被试者为15例健康成年男性, 试验期间统一膳食, 分别在卧床固定时间点采集尿液进行拉曼光谱检测, 将其所得光谱数据通过PPF-PCA分析, 观察卧床条件下各组尿液代谢产物谱的差异以及随时间的变化。结果:按卧床时间区分, 被试者尿液代谢产物谱可划分为4种状态, 状态1:R-10、R-2、R2;状态2:R4、R7、R14;状态3:R21、R30;状态4:R37、R44、R+7。状态1到状态4之间的差异有逐渐变大的趋势, 状态之间的变化点依次为R4、R21、R37。结论:本试验中, 被试者尿液代谢产物谱分别在卧床试验的第4天、第21天、第37天发生明显变化, 此结果可为后续潜在代谢标志物的筛选以及营养干预措施的制定提供线索。
关键词：头低位卧床,人体,尿液代谢产物谱
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微生物代谢产物 篇8
1 仪器与材料
Waters600-2489高效液相色谱仪, AVANCE 600Hz数字化超导核磁共振波谱仪, BUCHI旋蒸仪, 电子天平, ZF7三用紫外分析仪, Apex-Ultra7.0T高分辨傅里叶变换离子回旋质谱仪, 吹风机, 制备波层色谱硅胶GF254, 电炉, 柱色谱硅胶, Sephadex LH-20凝胶。
菌株:木果楝枝拟盘多毛孢 (Pestalotiopsis adusta) , 由河北大学药物化学与分子诊断教育部重点实验室保存提供。
2 发酵与提取分离
2.1 种子液制备及扩大培养发酵
将木果楝枝拟盘多毛孢 (Pestalotiopsis adusta) 菌种接种至cPDA种子培养基 (3L) 中, 恒温28℃, 150r/min摇床培养7天;以10% (v/v) 的接种量, 将种子液转接到大米培养基内, 恒温28℃持续发酵30天。
2.2 提取及分离纯化
用乙酸乙酯将固体发酵得到的菌体萃取到无色, 得浸膏65g。以硅胶拌样, 上层析柱, 分别用石油醚/乙酸乙酯以100/0, 98/2, 95/5, 90/10, 80/20, 50/50的比例梯度洗脱得到6个组分 (Fr.1~6) 。Fr.4经反复硅胶柱层析、重结晶及Sephadex LH-20凝胶 (CHCl3/CH3OH) 分离得到化合物 (1) (6mg) 、 (2) (7mg) 、 (3) (5mg) 。Fr.5经反复硅胶柱层析、Sephadex LH-20凝胶 (CHCl3/CH3OH, CH3COCH3) 及制备薄层 (Pre-TLC) 分离得到化合物 (4) (8mg) 。
3 结构鉴定
化合物 (1) :4-甲基-5, 6-二氢-2H-吡喃-2-酮, 分子式为:C6H8O2。1H-NMR (600MHz, CH3OH) :5.73 (s, 1H) , 3.72 (t, 2H) , 2.39 (t, 2H) , 2.17 (s, 3H) 。13C-NMR (150MHz, CH3OH) 169.2 (s, C-2) , 117.6 (d, C-3) , 155.7 (s, C-4) , 43.3 (t, C-5) , 59.4 (t, C-6) , 17.4 (q, CH3) 。NMR数据与参考文献[1]对照一致。
化合物 (2) :6- (1-羟基) 戊基-4-甲氧基-5, 6-二氢-2H-吡喃-2-酮, 分子式为:C11H18O4。1H-NMR (600MHz, CH3OH) :1.39 (t, 3H) , 1.40-1.54 (m, 2H) , 1.53 (m, 2H) , 2.33 (dd, 1H) , 2.85 (dd, 1H) , 3.62 (m, 1H) , 3.82 (s, 3H) , 4.38 (m, 1H) , 5.19 (s, 1H) 。13C-NMR (150MHz, CH3OH) :166.8 (s, C-2) , 89.9 (d, C-3) , 173.2 (s, C-4) , 27.6 (t, C-5) , 78.4 (d, C-6) , 72.3 (d, C-7) , 32.3 (t, C-8) , 29.5 (t, C-9) , 22.5 (t, C-10) , 13.9 (q, C-11) , 56.2 (q, 4-OCH3) 。NMR数据与参考文献[2]对照一致。
化合物 (3) :6- (1, 2-二羟基) 戊基-4-甲氧基-5, 6-二氢-2H-吡喃-2-酮, 分子式为:C11H18O5。1H-NMR (600MHz, CH3OH) :0.96 (t, 3H) , 1.42 (m, 1H) , 1.53 (m, 2H) , 1.64 (m, 1H) , 2.32 (dd, 1H) , 2.91 (dd, 1H) , 3.51 (m, 1H) , 3.81 (s, 3H) , 3.82 (m, 1H) , 4.53 (m, 1H) , 5.19 (s, 1H) 。13C-NMR (150MHz, CH3OH) :166.8 (s, C-2) , 89.8 (d, C-3) , 173.2 (s, C-4) , 29.3 (t, C-5) , 78.0 (d, C-6) , 73.8 (d, C-7) , 71.0 (t, C-8) , 35.9 (t, C-9) , 18.8 (t, C-10) , 13.9 (q, C-11) , 56.2 (q, 4-OCH3) 。NMR数据与参考文献[3]对照一致。
化合物 (4) :6- (1, 2-二羟基, 1-甲基) 丙基-4-甲氧基-2H-吡喃-2-酮, 分子式为:C11H17O2。1H-NMR (600MHz, CH3OH) :1.13 (d, 3H) , 1.54 (s, 3H) , 3.04 (s, 1H) , 3.82 (s, 3H) , 4.01 (d, 1H) , 5.43 (s, 1H) , 6.27 (s, 1H) 。13C-NMR (150MHz, CH3OH) :167.1 (s, C-2) , 87.8 (d, C-3) , 171.5 (s, C-4) , 99.1 (d, C-5) , 164.4 (s, C-6) , 75.4 (s, C-7) , 71.9 (d, C-8) , 17.8 (q, C-9) , 23.9 (q, 7-CH3) , 55.9 (q, 4-OCH3) 。NMR数据与参考文献[4]对照一致。
4 结语
本文采用硅胶柱色谱法、制备薄层色谱法、凝胶色谱法及制备液相色谱法, 借助现代波谱学手段 (1D和2D-NMR、MS、IR及UV/Vis) 对木果楝枝拟盘多毛孢的次级代谢产物进行了提取、分离、纯化以及结构鉴定, 该方法准确度高, 分离效果好, 为木果楝枝拟盘多毛孢的研究提供了科学依据。
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微生物代谢产物 篇9
过氧化苯甲酰作用分析
色泽改善作用
叶黄素与胡萝卜素微量存在于新磨制的面粉中,发色基团共轭双键存在于其分子结构中,故面粉为浅黄色。面粉在储存一定时间后,分子中的双键在氧作用下发生改变,面粉色泽、白度会提升。在面粉中添加氧化作用强的过氧化苯甲酰,该物质与水在酶、空气作用下发生反应,将苯甲酸、活性氧释放,叶黄素、胡萝卜素共轭双键受活性氧氧化,原本在可见光区的吸收光谱转至紫外光区,虽然增加了面粉白度,但其中的苯甲酸依然存在。
加快后熟作用
新磨制面粉中所含巯基半胱氨酸可激活蛋白酶,蛋白酶激活后会对小麦中蛋白质进行强烈分解,降低面粉韧性与弹性,加大面粉粘性,易引起组织不均匀、塌陷收缩,不适合用于面点制作。但上述问题可经熟化解决,熟化只需自然储存3~4周即可。若将过氧化苯甲酰添加于面粉,活性氧的释放可在1~2 d内完成其后熟,无需长期贮存,可减少霉变问题。
出粉率的间接提高作用
糊粉层为最外层小麦种子胚乳组织,其中的有色类胡萝卜素、蛋白质颗粒较多,碾碎会导致一些损失。与麦心胚乳有色类胡萝卜素含量相比,糊粉层含量较高。因此,有色类胡萝卜素含量与小麦出粉率呈正相关,含量高则色泽深,所以降低出粉率可提升面粉白度。将60 mg/kg过氧化苯甲酰添加至面粉可提升4%~6%的白度、3%的出粉率。
过氧化苯甲酰的不良影响
叶酸、维生素E等物质均会因过氧化苯甲酰的添加而受到破坏,胡萝卜素氧化后,维生素A含量受到影响,同时会损失维生素K与维生素E。
苯甲酸的残留会对人体造成影响。在进入人体后9~15 h,甘氨酸会与大部分苯甲酸化合并经尿液排出,其他则会同葡萄糖醛化,其解毒需经肝脏完成,导致肝脏负担加重。短期过量食用则有中毒现象,长期则会严重损害肝脏。同时,加热面粉时易有环苯基生成,导致有毒物质如苯酚、联苯等形成,削弱肝功能转化机制,还可能会降低白细胞、血小板数量。
苯甲酸钠盐为苯甲酸钠,该物质混合碳酸饮料添加剂Vc后会有致癌物质产生。对活酵母细胞应用苯甲酸钠进行测试,该物质对人体细胞的损害方式为破坏线粒体,且作为染色体断裂剂,会导致癌变。
人体食用过氧化苯甲酰后产生苯,与苯的长期接触易引起消化、神经、血液等系统症状,高浓度苯则对人体危害更甚,严重情况下会导致白血病、再生障碍性贫血。
过氧化苯甲酰毒理研究
大量应用过氧化苯甲酰不但会对营养物质造成破坏,也会对肝脏造成损害。相关研究指出,大鼠体重受过氧化苯甲酰影响明显,与剂量呈正比关系,随着机体器官功能、组织形态发生变化,出现多种疾病。此外,附睾组织在高剂量过氧化苯甲酰影响下萎缩,重量变小;附睾组织受中剂量、低剂量过氧化苯甲酰影响出现异常,出现重量变大,提示雄性大鼠生殖功能会因上述变化而受到损害。因此,男性生殖功能降低的因素中也许包含了过氧化苯甲酰的作用。
过氧化苯甲酰检测方法
液相色谱法、气相色谱法是检测过氧化苯甲酰的主要方法。液相色谱法的应用需要先对甲醇、丙酮、无水乙醇等溶剂加以利用进行提取,再应用氯化亚锡、亚硫酸钠、铁粉和碘化钾等适当的还原剂,或是还原过氧化苯甲酰,使之成为苯甲酸,还原条件为碱性条件,操作时的问题有检测器易因试剂过量而受损,部分情况下还原效率并不理想以及步骤繁琐等,碘化钾为常用的还原剂。最后测定应用液相色谱,并以工作曲线为依据进行定量比较。或以溶剂对样品中的苯甲酸、过氧化苯甲酰进行直接提取,再以液相色谱进行测定,常用二极管阵列检测器、紫外检测器等。
气相色谱法,以丙酮、乙醚等有机溶剂对样品进行萃取,将碘化钾、铁粉等还原剂适当添加,或者在酸性条件下还原过氧化苯甲酰,需以适宜的气相色谱条件来进行测定,定量比较需以标准系列溶液为依据。填充柱气相色谱法分析所用时间较长,且误差大、重现性差,分离效果不理想,因此,测定主要应用毛细管气相色谱法。溶剂消耗大、提取浓缩需反复进行、操作繁琐为其不足。
两种方法均是对过氧化苯甲酰的氧化性加以利用进行检测,通过还原剂进行还原,但关于苯甲酸是人为添加还是分解所得,两种方法均无法判断。液相色谱法快捷、简便,气相色谱法耗时长且较为繁琐,但其成本较低,应对其处理程序进行积极改进,使其处理过程简化,从而提高其检测效率,克服其缺陷。
结语