（微生物学专业论文）槐糖脂产生菌的筛选及槐糖脂抑菌和抗肿瘤作用的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名： 塑堑日期：地赴! ! 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 摘要 表面活性剂在工农业生产和人类日常生活中的应用越来越广泛，但是通过化 学法合成的表面活性剂在合成和使用的过程中会对环境造成污染和破坏。而生物 表面活性剂是微生物在一定条件下代谢产生的或者通过酶法合成的，与化学法合 成的表面活性剂相比有相同特性又有很多优点，特别是无毒、微生物可降解这一 优点是化学法合成的表面活性剂所不可比拟的，因此在石油、环境、食品、农业 及医药等方面具有极其重要的应用价值。 微生物产生的生物表面活性剂种类很多，槐糖脂由于结构特殊、无毒、生物 可降解，容易获得并且产量较高，是目前研究较多、也是最具有应用前途的一种。 对于槐糖脂的研究，目前主要集中在两个方面：一是提高槐糖脂的产量；二是槐 糖脂的应用，集中在石油、环境保护、洗涤剂、化妆品等方面。槐糖脂在医药方 面的应用研究不多，特别是槐糖脂的抗肿瘤作用机理研究国内外尚无报道。因此， 有必要筛选新型的槐糖脂产生菌，并对槐糖脂的药效作用及其作用机理进行探 讨，这将为抗癌新药的发现和开发提供可能和指导。 主要研究内容和结果如下： 1 新型槐糖脂产生菌的筛选。以菜籽油为唯一底物，通过富集培养、平板 划线等方法筛选到2 0 0 多株菌；利用油膜破裂法和测定发酵液的表面张力得到5 株产表面活性剂的菌株；最后通过色谱技术，包括t l c ( t h i nl a y e r c h r o m a t o g r a p h y ) 、i r ( i n f l a t e d ) s p e c t r a 、h p l c 、( n u c l e a r m a g n e t i cr e s o n a n c e ) 及m s ( m a s ss p e c t r o s c o p y ) ，进一步确定了产槐糖脂的菌株为y 2 a 。该菌株能将 发酵液的表面张力降为3 7 3m n m ，产生的产物是糖脂的混合物，含量较高的主 要有三种成分，其保留时间分别为3 3 2 8 ，3 4 ：6 2 和3 8 1 5 m i n ，命名为化合物i 、 化合物i i 、化合物，化合物是内酯型双乙酰槐糖脂。 通过形态学观察、生理生化实验及b i o l o g 菌种鉴定系统对y 菌株进行 种属鉴定，确定y 2 a 菌株为拟威克酵母( 胁妇砌伽耙砌d o m e r c q i a ey 2 a ) 。这是 国内外首次报道拟威克酵母能够产生槐糖脂。 2 培养基的组成和发酵条件影响着拟威克酵母产生槐糖脂的产量。采用单 因子及正交试验首先对拟威克酵母产槐糖脂的碳源和氮源进行了优化，发现单独 以葡萄糖或菜籽油为碳源槐糖脂产量很低，说明葡萄糖对于菌体的生长是必需 的，同时菜籽油对槐糖脂的产生具有诱导作用，因此最佳碳源为葡萄糖和菜籽油 的混合物，8 ( w v ) 的葡萄糖和8 ( v v ) 的菜籽油。随后又对氮源进行了优 化，发现有机氮源比无机氮源更有利于槐糖脂的产生，以酵母粉最好，并且低浓 度的酵母粉利于槐糖脂的产生，以o 3 的酵母粉为氮源槐糖脂产量最高。最后 对初始p h 和接种量进行了优化，优化的最优p h 为6 0 ；最佳接种量为2 5 。 在以上条件下，最佳发酵时间1 4 8h ，槐糖脂产量比优化前提高了1 0 倍以上，达 到4 1 3g l 。 3 槐糖脂在石油开采、环境修复等方面的应用越来越受到人们的重视。在 提高石油采收率的三次采油技术中，微生物提高石油采收率技术是采用较晚但前 景颇为看好的技术，此技术的原理之一就是利用微生物产生的表面活性剂对石油 的乳化作用，降低了石油的粘度从而提高其开采率。通过对拟威克酵母发酵液的 理化特性进行初步研究，发现该菌株发酵液的表面活性在一定的矿化度( 小于 1 2 ) 、p h ( 2 6 ) 及高温( 小于1 2 0 ) 下不受影响，并且对原油具有较好的 乳化性能，具有继续开发利用的前景。 4 槐糖脂的药效学研究是槐糖脂研究的一个新领域，也是槐糖脂研究的一 个重要发展方向。 ( 1 ) 实验证明内酯型双乙酰槐糖脂( 化合物m ) 具有抑菌活性，当浓度 2 5 m g m l 时，大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、粗糙脉胞菌的生长完全 受到抑制，而对其他试验菌株则没有作用。 ( 2 ) 利用m t r 法，以肿瘤细胞的存活率为指标对内酯型双乙酰槐糖脂的抗 肿瘤活性进行了研究。结果表明，内酯型双乙酰槐糖脂还具有抗肿瘤作用，在一 定浓度范围内，h 7 4 0 2 ( 人肝癌细胞) 、a 5 4 9 ( 人肺腺癌细胞) 、h l 6 0 ( 人急性 2 早幼粒白血病细胞) 和k 5 6 2 ( 人慢性粒细胞白血病细胞) ，四种肿瘤细胞的存活 率与浓度呈依赖关系，当浓度t 6 2 5p 咖l 时，细胞全部死亡。 5 选取人肝癌细胞系h 7 4 0 2 ，运用多种方法和技术首次对内酯型双乙酰槐 糖脂诱导h 7 4 0 2 肿瘤细胞的凋亡进行了系统研究。首先用倒置显微镜、细胞染 色技术、激光扫描共聚焦显微镜和电子显微镜对细胞的形态变化进行了观察；然 后利用流式细胞技术确定了内酯型双乙酰槐糖脂诱导后细胞周期分布的变化；最 后对肿瘤细胞进行了t u n e l ( t d t - m e d i a t o dd u t pn i c ke n dl a d l i n g ) 分析、 c a s p a s e - 3 ( c y s t e i n y l a s p a r t a t es p e c i f i cp r o t e i n a s e ) 活性检测及钙离子浓度检测。 发现经内酯型双乙酰槐糖脂作用后，h 7 4 0 2 肿瘤细胞出现了典型的凋亡细胞的形 态特征和生化特征。这是首次报道内酯型双乙酰槐糖脂能够诱导肿瘤细胞h 7 4 0 2 凋亡。 ( 1 ) 细胞形态发生了变化，细胞逐渐收缩、变圆、体积变小、膜泡突出并且 出现一些小体结构，随后有些细胞从培养板壁脱离下来；细胞核染色质凝集深染， 凝聚于核膜内侧，发生边缘化，有的细胞核碎裂成多个块状，片断化，核仁无， 并出现膜包绕的小体样结构。 ( 2 ) 细胞周期分布发生变化，阻滞在细胞周期的g 1 和s 期，并出现亚二倍 体峰。 ( 3 ) 根据凋亡细胞c a s p a s e - 3 、核酸内切酶的激活和凋亡早期细胞质内出现钙 离子浓度急剧上升，推测内酯型双乙酰槐糖脂诱导后引起的凋亡可能是通过内质 网信号传导途径进行传导。 ( 4 ) 同时选取h l - 7 7 0 2 7 t g l c h a n gl i v e r 两株人正常肝细胞作为对照，利用m t t 法检测了细胞的存活率。发现随着内酯型双乙酰槐糖脂浓度的升高，两株正常细 胞的存活率基本不受影响。这些研究结果为内酯型双乙酰槐糖脂在临床上的开发 和应用提供理论基础和可能性。 关键词：生物表面活性剂，槐糖脂，拟威克酵母，抑菌作用，抗肿瘤作用，肿 瘤细胞，细胞凋亡 当銮查主兰主兰堡i 耋耋 a b s t r a c t i ti sw e l l - k n o w nt h a ts u r f a e t a n t sc s nb e u s e di np h a r m a c e u t i c ，e n e r g e t i c ， c o s m e t i ci n d u s t r i e s e r e b i o s u f f a c t a n t s 瓣t h em e t a b o l i cp r o d u c t so fs o m e m i c r o o r g a n i s m sa n dh a v em a n ya d v a n t a g e si n c l u d i n gl o wt o x i c i t y , b i o d e g r a d a b i l i t y a n db i o c o m p a t i b i l i t yc o m m e dw i t hs y n t h e t i cs u f f a c t a n t sb yc h e m i c a lm e t h o d s t h e r e f o r e ，b i o s u r f a e t a n t sh a v ep r o m i s i n ga p p l i c a t i o n si np e t r o l e u m ，e n v i r o n m e n t , f o o d , p h a r m a c e u t i c a li n d u s t r i e s s o p h o r o l i p i d sa l et h em o s ti m p o r t a n ta n dp r o m i s i n go n e so fm a n yk i n d so f b i o s u r f a c t a n t sd u et ot h e i rb i o d e g r a d a b i l i t y , l o wt o x i c i t y , e f f e c t i v e n e s sa n dh i 曲 y i e l d s 、 i nt h ep a s td e c a d e s ，t h eo p t i m i z a t i o no ff e r m e n t a t i o ny i e l d sa n da p p l i c a t i o n so f s o p h o r o l i p i d sw e r es t u d i e de x t e n s i v e l y o n l yaf e wo fp a p e r sw l f f l e r e l a t e dt ot h e p h a r m a c o l o g i c a lf u n c t i o no fs o p h o m l i p i d s v e r yl i t t l e i n f o r m a t i o nw a sa v a i l a b l e c o n c e r n i n gm e c h a n i s mo f a n t i t u m o ra c t i v i t i e so f s o p h o r o l i p i d s t h em a i nr e s e a r c ha s p e c t sa n dr e s u l t sa f ea sf o l l o w i n g ： 1 an e ws t r a i np r o d u c i n gs o p h o r o l i p i d sw b si s o l a t e df r o mo i l - c o n t a i n i n g w a s t e w a t e r f i r s t , u s i n gr a p e s e e do i la ss o l ec a r b o ns o u r c e ，m o r et h a n2 0 0s t r a i n sw e r e i s o l a t e df r o ms o i la n dw a s t e w a t e rs a m p l e sb ye n r i c h m e n tc u l t u r ea n dp l a t es t r e a k i n g s e c o n d ，t h e s es t r a i n sw e r ee l l i t u r e d i nf e r m e n t a t i o nm e d i a , 5s t r a i n sp r o d u c i n g b i o s u r f a c t a n tw e r ei s o l a t e db ym e a s u r i n gt h eo i lf i l m - c o l l a p s i n ga c t i v i t ye n ds u r f a c e t e n s i o no ft h ec u l t u r eb r o t h f i n a l l y , i ti sd e m o n s t r a t e dt h a tt h ey e a s ts t r a i ny 2 ac a n p r o d u c es o p h o r o l i p i d sb ys o m es p e c t r a lm e t h o d s ，i n c l u d i n gt l c ，h p l c ，n m r a n dm s t h es u r f a c et e n s i o no f 场c u l t u r eb r o t hw a sd e c r e a s e dt o3 7 3m n m t h e p r o d u c ti sam i x t u r ec o n t a i n i n gm o r ot h a ns i xg i y e o l i p i d s a f t e rh p l ca n a l y s i s t h e 舱 a l et h r e em a i np r o d u c t s ，c o m p o u n di ，c o m p o u n di ia n dc o m p o u n d r l ，o c c u r r i n ga t r e t e n t i o nt i m e 3 3 2 8 ， 3 4 6 2a n d3 8 1 5 r a i n c o m p o u n d 1 1 1w a s 1 7 - l - ( 【2 - 0 - 1 3 - d - g l u e o p y r a n o s y l 1 ”- p - d - g l u c o p y r a n o s y l - o x y ) - o c t a d e c a n o i c a c i d i ， 4 - l a e t o n e6 ，6 - d i a e e t a t e ，t h a ti sl a c t o n i cd i a c e t y l s o p h o r o l i p i d b yu s i n gb i o l o gs y s t e ma n dc o n v e n t i o n a lm e t h o d sf o ry e a s ti d e n t i f i c a t i o n ， 4 s t r a i ny 2 aw a si d e n t i f i e da sw c k e r h a m i e l l ad o m e r c q i a e t h i si st h ef i r s tr e p o r to n s o p h o r o l i p i d sp r o d u c e df r o m 形d o m e r c q i a e 2 t h em e d i u mc o m p o s i t i o n sa n df e r m e n t a t i o nc o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e db y s i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t s w h e ng l u c o s eo rr a p e s e e do i lw a su s e da s s o l ec a r b o ns o u r c e ，t h ey i e l do fs o p h o r o l i p i d sw a sv e r yl o w , w h i c hd e m o n s t r a t e dt h e c e l lg r o w t hn e e d sg l u c o s ea n dt h er a p e s e e do i lc a ni n d u c es o p h o r o l i p i d sp r o d u c t i o n t h ey i e l d 哪h i g h e ru s i n go r g a n i cn i t r o g e ns o u r c et h a ni n o r g a n i co n e f u r t h e r m o r e ， l o w e rc o n c e n t r a t i o no f y e a s te x t r a c tw a sf a v o r a b l et os o p h o r o l i p i d sp r o d u c t i o n s ot h e o p t i m a lm e d i u mi n c l u d e d8 o g l u c o s e 8 o r a p e s e e do i la n do 3 y e a s te x t r a c t f e r m e n t a t i o nc o n d i t i o n sw 啪i n i t i a lp h6 0a n d2 5 i n o c u l a t i o nv o l u m e t h ey i e l d o fs o p h o r o l i p i d sw a so v e r1 0t i m e s ( 4 1 3 e l ) a f t e ro p t i m i z a t i o nt h a nb e f o r ef o r1 4 8h o f f e r m e n t a t i o n 3 m o r ea t t e n t i o nw a sp a i dt oa p p l i c a t i o n so fs o p h o r o l i p i d si no i lr e m o v a la n d b i o r e m e d i a t i o n a p p l i c a t i o n so fs o p h o r o l i p i d si nt h i s a r e aa r ep r o m i s i n gd u et ot h e r e d u c t i o no f t h ei n t e r f a c i a lt e n s i o no f o i la n dw a t e r , t h ev i s e o s i t yo f t h ec r u d eo i l o u r d a t ad e m o n s t r a t e dt h en a c l c o n c e n t a t i o n ( 6 2 5p g m 1 t h i si st h ef i r s tr e p o r ta b o u tt h e a n t i c a n c e re f f e c to fl a c t o n i ed i a c e t y l - s o p h o r o l i p i do nh 7 4 0 2 ，a 5 4 9a n dk 5 6 2c a n c e l - c e l l s 5 m a n yt e c h n i q u e sa n dm e t h o d si n c l u d i n gp h a s ec o n t r a s tm i c r o s c o p y ，c e l ls t a i n i n g ， l a s e r s c a n n i n g c o n f o e a l m i c r o s c o p y , t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y ，f l o w c y t o m e t e r , t u n e la s s a y , c a s p a s e 3a s s a ya n dc a c o n c e n t r a t i o na s s a yw e i ea p p l i e d t od e m o n s t r a t et h ea p o p t o s i so fh 7 4 0 2i n d u c e db yl a c t o n i cd i a c e t y l s o p h o r o l i p i df o r t h ef i r s tt i m e ( 1 ) i tw a sf o u n dt h a tc e l l sg r a d u a l l ys h r a n k ，t u r n e dm u m ，m e m b r a n eb l e b b i n g s t o o do u t a n da p o p t o t i cb o d i e sa p p e a r e d c h r o m a t i nc o n d e n s a t i o na n dm a r g i n a t i o n , n u g l e s l f r a g m e n t a t i o na n da p o p t o t i cb o d i e sw e r eo b s e r v e d ( 2 ) c e l lc y c l ed i s t r i b u t i o nc h a n g ew a so b s e r v e d i nc o m p a r i s o nw i t ht h ec o n t r o l ，t h e p e r c e n t a g eo ft h ec e l l si ng e mp h a s ed e c r e a s e da n dt h ep e r c e n t a g ei ng o g ia n ds p h a s e so b v i o u s l yi n c r e a s e d t h ed a t as u g g e s t e dt h a tl a c t o n i cd i a c e t y l - s o p h o r o l i p i d b l o c k e dc e l l sa tg ip h a s ea n dp a r t l ya ts w h i c hd i dn o ta l l o wt h ec e l l st op r o g r e s s t h r o u g ht h ec h e c kp o i mo fg lp h a s ea n dp a r t l ysp h a s et oas e c o n dc e l lc y c l e f u r t h e r m o r e ，t h es u b - g lp o p u l a t i o na p p e a r e d ( 3 ) a c c o r d i n g ，t ot h er e s u l t so fc a s p a s e - 3a s s a y , e n d o n u c l e a s e sa c t i v a t i o na n dt h e e l e v a t i o no fc y t o s o l i c 【ca _ 1i nt h ea p o p t o s i sc e l l s ，w ec o n j e c t u r e dt h a th 7 4 0 2c e l l a p o p t o s i st r i g g e r e db yl a c t o n i cd i a c e t y l - s o p h o r o l i p i dm i g h tb er e l a t i v et oe n d o p l a s m i c r e t i c u l u ms i g n a l i n gp a t h w a y ( 4 ) t h ee f f e c t so f l a c t o n i cd i a c e t y l s o p h o r o l i p i do nn o r m a ll i v e rc e l l s ，h l - 7 7 0 2a n d c h a n gl i v e rw e r ef u r t h e rs t u d i e d t h en o r m a ll i v e rc e l l sg r o w t hw e r en o ta f f e c t e db y l a c t o n i cd i a c e t y l - s o p h o r o l i p i dt r e a t m e n t o u rf i n d i n g sm a yp r o v i d et h e o r e t i c a la n d p r a c t i c a l a i d sf o rt h ec l i n i c a ld e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fs o p h o r o l i p i da s a n t i c a n c e rd r u g k e yw o r d s ：b i o s u r f a c t a n t ，s o p h o r o l i p i d ，w z c k e r h a m i e l l ad o m e r c q i a e ，a n t i m i c r o b i a l a c t i v i t y , a n t i c a n c e ra c t i v i t y , c a n c e rc e l l ，a p o p t o s i s 6 = 竺! = = 型些型窒望鳖竺= = ! = ! 竺苎 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 一 符号缩写说明 e m p e m b d e nm e y e r h o f p a t h w a y糖酵解途径 t c a t r i c a r b o x y l i c a c i dc y c l e三羧酸循环 t g f t r a n s f o r m a t i o ng r o w t hf a c t o r 转化生长因子 h i v h u m a ni m m u n o d e f i c i e n c yv i r u s人免疫缺陷病毒 a i d s a c q u i r e di m m u n ed e f i c i e n c ys y d r o m c 艾滋病 a p a f - 1a p o p t o s i sp r o t e a s ea c t i v a t i n gf a c t o r - 1 凋亡蛋白酶活化因子 i rs p e c 缸a i n f r a r e ds p e c t r a 红外光谱 t l c t h i nl a y e rc h r o m a t o g r a p h y薄层层析色谱 n m r n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c e 核磁共振 m sm a s ss p e c t r o s c o p y 质谱 c o s y 1 h _ l h c o r r e l a t i o ns p e c t r o s c o p y1 h _ l h 化学位移相关谱 t o c s y1 h - t h - t o t a lc o r r e l a t i o ns p e c t r o s c o p y 1 h 1 h 全相关谱 玎q c h e t e r o n u c l e a rm u l t i p l eq u a n t u mc o r r e l a t i o n 异核多量子相关 h m b ch e t e r o n u c l e a rm u l t i p l eb o n dc o r r e l a t i o n 异核多键相关 d n s 3 5 d i n i t r os a l i c y l i ca c i d3 ，5 - - - 硝基水杨酸 s d ss o d i u md o d e c y ls u l f a t e 十二烷基硫酸钠 a o a c r i d i n eo r a n g e 吖啶橙 i c 5 0m e d i a li n f e c t i v ec o n c e n t r a t i o n半数杀伤浓度 d a b d i a m i n o b e n z i d i n e 二氨基联苯胺 d e v d p n aa s p g l u v a l - a s p p - n i t r o a n i l i d e 天冬氨酸- 谷氨酸- 缬氨酸- 天冬氨酸 硝基苯胺( c a s p a s e 一3 的底物) d e v d r i n k c a s p a s e 3i n h i b i t o r c a s p a s e - 3 抑制剂 h r p h o r s e r a d i s hp e r o x i d a s e辣根过氧化物酶 d t td i t h i o t h r e i t o l 二硫苏糖醇 第一章前言 1 1 表面活性剂和生物表面活性剂概述 表面活性剂是一种两亲性分子，在工农业生产和人类日常生活中的应用越来 越广泛。而目前使用的绝大多数表面活性剂是通过化学法合成的，这不可避免地 给人类的生存环境带来污染和破坏。因此，研究开发新型的生物表面活性剂及其 在石油、环境、食品、农业及医药等方面的应用，对于人类社会的可持续发展具 有非常重要的意义。 生物表面活性剂是由微生物在一定条件下代谢产生的或者通过酶法合成的， 集亲水性和亲脂性结构于一体的一类化合物。其性能和化学合成的表面活性剂非 常相似，表面活性较高、具有很好的亲水、亲油性能和界面优先分配能力。 1 1 1 生物表面活性剂的主要特征 1 1 1 1 与化学法合成的表面活性剂相同的特性 ( 1 ) 表面性能优良 由于生物表面活性剂分子中既含有亲水基团，又含有疏水基团，因此能够在 油水两相界面上定向排列形成整齐的分子层而显著降低表面张力，如槐糖脂可以 将水的表面张力从7 2m n m 降低到3 2m n m 。同时，可以降低临界胶束浓度和 界面张力。并具有良好的渗透、润湿、乳化、增溶、发泡、消泡、洗涤、去污等 一系列性能。 ( 2 ) 具有较好的热稳定性和化学稳定性 南极假丝酵母( c a n d i d aa n t a r c t i c a ) 产生的甘露糖基赤藓糖醇脂 ( m r l l n o s y e r y t h d t o ll i p i d ) 具有很好的热稳定性，9 0 ( 3 处理1h 其表面张力和乳 化活性保持不变；并且具有很强的酸碱稳定性和耐高浓度氯化钠的能力( k i me t 口f ，2 0 0 2 ) 。地衣芽孢杆菌( b a c i l l u sl i c h e n i f o r m i s ) n k - x 3 产生的一种脂肽类表面 活性剂对温度具有极强的耐受性，1 2 0 c 处理2h 表面活性保持不变：还可以耐 受高浓度盐( 尤其钙离子) ，高达1 5 的盐浓度对其表面性能基本无影响：同时 在p h4 1 2 的范围内表面张力变化不大，说明p h 适应范围也很广( 张翠竹等， 9 2 0 0 0 ) 。由南极假丝酵母( c a n d i d aa n t a r c 疗c a ) w s h i1 2 生产的甘油酯类表面活 性剂也具有很好的热稳定性，在3 0 1 0 0 c 处理5m i n ，活性保持不变( 华兆哲 等，2 0 0 0 ) 。表1 1 列出一些微生物产生的表面活性剂在不同温度下的表面张力 值( 张天胜等，2 0 0 5 ) 。 表1 - 1 温度对生物表面活性剂表面张力的影响 t a b l e1 - 1e f f e e ao f 协m p e r a n r eo ds u r l h c e 细s 蛔 1 1 1 2 微生物产生的生物表面活性剂的优点 微生物产生的生物表面活性剂来自于微生物的代谢活动，所以与化学法合成 的表面活性剂相比，在结构和特性方面具有自身的优点。 ( 1 )生物表面活性剂的化学结构往往比化学法合成的表面活性剂复杂和庞大的 多。单个分子要占据更大的空间，因而表面性能和乳化性能也更强。 ( 2 )生物表面活性剂的分子结构类型多样，具有许多化学法难以合成的特殊的 基团，这就赋予了生物表面活性剂一些特殊的生理功能。 ( 3 )生物表面活性剂本身无毒、无嗅、无味，对人体皮肤无刺激作用，并且能 1 0 山索大掌博士攀位论文 够在自然界完全、快速地被微生物降解掉，不会对环境造成污染和破坏。 e d w a r d s 等比较了微生物来源的表面活性剂( b i o e m p ，e m u l s a n 和p e s 5 1 ) 和化学合成的表面活性剂( c o m x i t 国9 5 0 0 ，p e s 6 1 和t r i t o nx 1 0 0 ) 对两种 河1 2 1 物种月银汉鱼( m e n i d i ab e r y l l i n a ) 和巴西拟糠虾( m y s i d o p s i sb a h i a ) 的毒性，分别测定了各种表面活性剂对两物种的半数致死浓度( m e d i a ll e t h a l c o n c e n t r a t i o n ，l c s o ) ，发现微生物来源的表面活性剂的l c 5 0 值是化学表面 活性剂的2 0 0 1 0 0 0 倍( e d w a r d se t a l ，2 0 0 3 ) 。 ( 4 )生物表面活性剂合成原料是自然界中广泛存在的、无毒无副作用的物质， 如糖类、油脂类、脂肪酸等。原料的来源方便，价格便宜，可降低生产成 本。 ( 5 )生物表面活性剂的生产是微生物发酵或者酶反应过程。生产工艺简单，常 温常压下即可进行，生产设备要求不高，生产过程不会产生有毒的副产物， 是典型的绿色工艺。 伯)有些生物表面活性剂还具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等药理作用和免疫功能 ( 李祖义等，2 0 0 1 ；张天胜等，2 0 0 5 ) 。例如南极假丝酵母产生的甘露糖基 赤藓糖醇脂具有抗菌活性，特别是抗革兰氏阳性菌；并且还能诱导肿瘤细 胞分化( k i t a m o t oe t 甜，1 9 9 3 ；i s o d ah e ta l ，1 9 9 7 ) 。枯草菌脂肽有抗病 毒活性，如单纯疱疹病毒( h e r p e ss i m p l e xv i r u s ) ，疱疹性口腔炎病毒 ( v e s i c u l a rs t o m a t i t i sv i r u s ) 等( v o l l e n b m i c h 甜a ，1 9 9 7 ) 。 1 1 2 微生物产生的表面活性剂种类及微生物来源 按照生物表面活性剂的化学结构，可以分为以下几类：糖脂、磷脂、脂肽和 脂蛋白、脂肪酸中性脂，及一些大分子脂蛋白和脂多糖聚合物。生物表面活性剂 的种类、结构及微生物来源都呈现出多样性( h e a l y & d e v i n e ，1 9 9 6 ；r o s e n b e r g & r o n ，1 9 9 9 ；k i me t a l ，1 9 9 9 ；b e n t oe l a l ，2 0 0 5 ) ( 表1 2 ，图1 1 ) 。 目前，槐糖脂为生物表面活性剂中最有应用前景的一类糖脂。 表1 - 2 徽生物产生的表面活性剂 t a b l e1 - 2s a r f a c t a a t sf r o mm i e r o o r g a n m 生物表面活性剂，b i o s u r f a c t a n t微生物，m i c r o o r g a n i s m s 未知糖j j 旨h a j n t d e n t i f i e dg l y c o l i p i d n o c a r d i o i d e ss p ( t o n k o v a o e s h e v a , 2 0 0 5 ) 鼠李糖脂r h a m n o l i p i d s p s e u d o m o n a ss p 葡萄塘脂，g l u c o s el i p i d m a r i n eb a c t e r i a ls 仃a i nm m i ( p a s s e de t a l , 1 9 9 2 ) 海藻糖脂t r c h a l o s el i p i d s 4 r t l w o b a c t e rs p j r h o d c u se r y t h r o p o l i d m y c o b a c t e r i u ms p 槐糖脂s o p h o r o l i p i d s c a n d i d as p d 蔗糖脂，s u c r o s el i p i d s p o l l o d o t 7 0 c c l 口e r y t h r o p o l i s 果糖脂，f r u c t o s el i p i d s r h o d o c o c c i z se r 钟t h r o p o l i s 甘露糖基赤藓糖醇脂 c a n d i d a s p m a n n o s y l e r y t h r i t o ll i p i d s 磷脂，p h o s p h o l i p i d s a c i n e t o b a c t e rs p ict h i o o x i d a n 脂肽，l i p o l 七- p t i d e b u c i l l u ss p cp e t r o p h i l i m 脂蛋i ；t p r o t e i n o a m p l c x c t r o p i c a l i s 脂肪酸中性脂，f a t t ya c i d ，g l y c e r i d e s a r t h r o b a c t e rs p 脂蛋白和脂多糖聚合物c o r y n e b a c t e r i u m 脚a r b o c l a s t u s p r o t e o - l i p i d - c a r b o h y d r a t ec o m p l e x 戊糖脂，p e n t a s a c c h a r i d en o c a r d i ac o r y n e b a c t e r o i d e s ( p o w a l l ae ta l , 1 9 8 9 ) 1 2 当型兰墅壹墅鳖 海藻糖脂 鼠李糖脂 c h i o - c c h d r - c b c l d k 村m 槐糖脂 c h h 七o h h 七o h ( 3 - c 抟 甘露糖基赤藓糖醇脂 。一a o l 。 ，、 d l e ul l e u jl l - t - o ul - g l u | i c i h - c c 2 0 ( c h 2 k l c h 3 - c h c h