海洋微生物源活性產(chǎn)物的發(fā)酵條件優(yōu)化研究進(jìn)展

左明星，許言超，王立平*

1貴州醫(yī)科大學(xué) 省部共建藥用植物功效與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2貴州省中國(guó)科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 貴州省天然藥物工程研究中心，貴陽(yáng) 550014；3貴州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，貴陽(yáng) 550025

海洋占地球表面積的70%，是生命支持系統(tǒng)的重要組成部分，也是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的寶貴財(cái)富。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，微生物是不可或缺的部分，海洋微生物相對(duì)于陸地微生物而言，需要耐受海洋特有的如高鹽、高壓、低氧、低光照等極端環(huán)境。海洋微生物在物種、基因組成和生態(tài)功能等方面具有多樣性，不僅確保其能夠在極端環(huán)境中生存，而且形成了獨(dú)特的代謝方式，是其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)多樣活性化合物的重要保障[1]，促使海洋微生物成為新的活性物質(zhì)源泉，為新藥的研發(fā)提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前已有多種海洋微生物藥物上市，如來(lái)源于海洋真菌的抗菌藥物頭孢菌素C和來(lái)自海洋放線菌的抗結(jié)核藥物利福霉素；同時(shí)，也有已進(jìn)入臨床研究的候選藥物，如來(lái)自于海洋真菌的抗非小細(xì)胞肺癌候選藥物plinabulin和來(lái)源于海洋細(xì)菌的治療多種癌癥的候選藥物salimosporamide A等[2]。但是，海洋微生物代謝產(chǎn)物在初始發(fā)酵條件下，其發(fā)酵效價(jià)一般較低，因此需要對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化以提高其產(chǎn)量，最佳發(fā)酵條件的確定是海洋微生物資源能夠被充分利用的重要條件。本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，對(duì)海洋微生物代謝產(chǎn)生的活性物質(zhì)及其發(fā)酵條件優(yōu)化進(jìn)行概述，介紹了當(dāng)前海洋來(lái)源微生物活性產(chǎn)物發(fā)酵優(yōu)化的最新進(jìn)展。

1 海洋微生物活性物質(zhì)種類(lèi)

目前，已從海洋微生物代謝產(chǎn)物中分離得到了結(jié)構(gòu)多樣的活性物質(zhì)，包括蛋白酶類(lèi)、肽類(lèi)、生物堿類(lèi)、萜類(lèi)、聚酮類(lèi)、脂肪酸、糖類(lèi)等多種結(jié)構(gòu)類(lèi)型[3]。這些化合物具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗心腦血管疾病、抗氧化、抗炎、抗寄生蟲(chóng)、抗過(guò)敏反應(yīng)等作用[4-6]，為藥物研究提供了重要的先導(dǎo)化合物。

2 海洋微生物活性物質(zhì)的發(fā)酵優(yōu)化

2.1 蛋白質(zhì)及肽類(lèi)活性物質(zhì)

木聚糖酶是指可以降解植物半纖維素木聚糖的一類(lèi)酶，主要包括β-l,4-D-內(nèi)切木聚糖酶(EC 3.2.1.8)、β-l,4-D-外切木聚糖酶(EC 3.2.1.92)、β-木糖苷酶(EC 3.2.1.37)[7]，在海洋和陸地上都存在著大量可以產(chǎn)生木聚糖酶的微生物。董延娟等[7]從海洋中分離得到一株能產(chǎn)堿性木聚糖酶的芽孢桿菌(Bacillussp.)YS1069，利用單因素以及L9(34)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行發(fā)酵優(yōu)化，確定了最佳培養(yǎng)基為：碳酸鈉21.86 g/L、麩皮51.41 g/L、硫酸鎂0.59 g/L，酶活達(dá)到4408.63 U/mL，與未優(yōu)化前的738.21 U/mL相比，提高了約5倍。

纖溶酶類(lèi)[8]被廣泛用于血栓的治療，它可以直接作用于血纖維蛋白，從而迅速溶解血栓。Hou等[9]從渤海海域篩選到了一株產(chǎn)纖溶酶的鏈霉菌MY0504，通過(guò)單因素及響應(yīng)面法確定了最優(yōu)培養(yǎng)基為：葡萄糖21.68 g/L、酵母粉25.31 g/L、NaCl 5.0 g/L、K2HPO4·3H2O 3.0 g/L、MgSO4·7H2O 0.5 g/L、FeSO4·7H2O 0.02 g/L、初始pH=7.5；最佳發(fā)酵條件為：裝液量50 mL/250 mL、接種量10%(體積比)、溫度24 ℃、轉(zhuǎn)速200 rpm、培養(yǎng)時(shí)間4.5天。發(fā)酵液纖溶酶活力可達(dá)2 190.6 U/mL，是優(yōu)化前酶活的4倍。

膿菌素(pyoverdines)是熒光假單胞菌在缺乏三價(jià)鐵離子的條件下，分泌的一種水溶性、黃綠色、發(fā)熒光的分子量約為1-2KD的小肽[10]，目前作為一種新型熒光標(biāo)記分子被開(kāi)發(fā)。Shang等[11]對(duì)分離自廈門(mén)海灣的產(chǎn)膿菌素的熒光假單胞菌SXM-1進(jìn)行發(fā)酵優(yōu)化，以琥珀酸鈉培養(yǎng)基作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)甘油、海鹽和硝酸銨可對(duì)鐵載體產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用。優(yōu)化后的培養(yǎng)基配方為：4 g /dm3琥珀酸鈉、6 g/dm3K2HPO4、3 g/dm3KH2PO4、1 g/dm3(NH4)2SO4、1 g/dm3NH4NO3、5 g/dm3海鹽、1.5%甘油、起始pH=6.9；最佳發(fā)酵條件為：接種量1.0%、培養(yǎng)溫度25 ℃、轉(zhuǎn)速220 rpm、發(fā)酵時(shí)間為28 h。其膿菌素產(chǎn)量最高可達(dá)到265 mg /dm3，約是基礎(chǔ)培養(yǎng)基產(chǎn)量的7倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)Elena和Fallahzadeh等的膿菌素產(chǎn)量[12,13]。

放線菌素是一種由鏈霉菌產(chǎn)生的具有抗癌作用的環(huán)肽類(lèi)抗生素，主要包括放線菌素D、X2、X0β等[14]。它們通過(guò)酯肽鏈與DNA分子的脫氧鳥(niǎo)嘌呤發(fā)揮特異性作用，嵌入到DNA雙螺旋的小溝中，抑制RNA特別是mRNA的合成，從而發(fā)揮抗癌作用。放線菌素D主要由鏈霉菌發(fā)酵獲得，Wang等[15]篩選到一株產(chǎn)放線菌素D的海洋來(lái)源放線菌StreptomycesparvulusOUCMDZ-2554，對(duì)其發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)單因子優(yōu)化和正交實(shí)驗(yàn)，確定發(fā)酵培養(yǎng)基為：K2HPO41.5 g、MgSO40.5 g、酵母浸膏5 g、可溶性淀粉22.5 g、陳海水1 000 mL，起始pH=7.5；最佳培養(yǎng)條件：種齡4天、裝液量150/500 mL、鹽度3%、發(fā)酵時(shí)間12天。優(yōu)化后放線菌素D的產(chǎn)量是優(yōu)化前的3.6倍，達(dá)到364 mg/L。在此基礎(chǔ)上，Wang等[16]從沙特沿海棲息地中分離得到一株放線菌StreptomycesheliomyciniWH1，該菌株能夠產(chǎn)生放線菌素X0β,X2和D，通過(guò)對(duì)其發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳發(fā)酵培養(yǎng)基：2.0% 大豆粉、0.15% KH2PO4、0.05% MgSO4·7H2O、1 L海水、5%鹽度、起始pH=8.5；最佳培養(yǎng)條件：裝液量150/500 mL、28℃搖床(180 rpm)發(fā)酵10天。優(yōu)化后放線菌素X0β，X2，和D的產(chǎn)量分別達(dá)到107.6 ± 4.2、283.4 ± 75.3和 458.0 ± 76.3 mg/L。

2.2 生物堿類(lèi)活性物質(zhì)

Fu等從威海海域海洋沉積物中分離得到1株異壁放線菌ActionalloteichuscyanorgriseusWH1-2216-6[17]，主產(chǎn)的淺藍(lán)霉素A為聯(lián)吡啶類(lèi)生物堿，具有抗腫瘤活性、抗菌活性和抗變形蟲(chóng)活性[18]。Jia等[19]通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)確定了最佳培養(yǎng)基組成：可溶性淀粉20 g/L、甘油20 g/L、蛋白胨20 g/L、CaCO32 g/L、2-吡啶甲酸4 mg/L、XAD-16大孔吸附樹(shù)脂50 g/L、陳海水1L(鹽度3.3%、起始pH=7.5)；最佳培養(yǎng)條件：裝液量150/500 mL、種齡5天、接種量2%、28 ℃下?lián)u床(180 rpm)發(fā)酵12天。優(yōu)化后淺藍(lán)霉素A的產(chǎn)量是優(yōu)化前的7.0倍，達(dá)到610.5 mg/L，是目前發(fā)酵法制備淺藍(lán)霉素A最高產(chǎn)量的4.0倍[20]。

Curvulamine是由南京大學(xué)譚仁祥課題組從海洋白姑魚(yú)(Argyosomusargentatus)共生彎孢霉(Curvulariasp.IFB-Z10)中分離得到的一種吲哚里西啶生物堿，為全新骨架的次級(jí)代謝產(chǎn)物。其在抗厭氧病原菌方面顯示出優(yōu)異的潛力，對(duì)于臨床上常見(jiàn)厭氧病原菌韋榮球菌(Veillonellaparvula)、鏈球菌(Streptococcussp.)、普通擬桿菌(Bacteroidesvulgatus)等的抑菌活性強(qiáng)于廣譜抗菌藥物替硝唑，因此有望開(kāi)發(fā)成為一種新型的抗菌類(lèi)藥物。此外curvulamine對(duì)乙酰膽堿酯酶也具有一定的抑制作用，可以制備成為一種靶向乙酰膽堿酯酶抑制劑從而用于治療阿爾茨海默癥[21,22]。Yang等[23]通過(guò)對(duì)菌株Argyosomusargentatus進(jìn)行發(fā)酵工藝的優(yōu)化，確定發(fā)酵培養(yǎng)基為：硝酸鈉3 g/L、磷酸氫二鉀1 g/L、氯化鉀0.5 g/L、七水合硫酸鎂 0.5 g/L、七水合硫酸亞鐵0.01 g/L、蔗糖30 g/L、酵母浸膏1 g/L、pH=5.0；培養(yǎng)條件：培養(yǎng)溫度28 ℃、接種量為12%，并通過(guò)添加代謝前體脯氨酸，最高產(chǎn)量達(dá)到93.5 mg/L，為初始產(chǎn)量的11.6倍。

星形孢菌素(staurosporine)是一種具有非特異性的蛋白激酶抑制劑的吲哚咔唑類(lèi)生物堿，能夠誘導(dǎo)多種類(lèi)型的細(xì)胞凋亡。Pu等[24]從南海近海泥中分離得到一株產(chǎn)星形孢菌素的菌株Actinomycetesp.H41-38，優(yōu)化后的培養(yǎng)基為：玉米淀粉3%、酵母粉3.54%、粗鹽0.23%、CaCO30.15%、KNO30.1%、七水合硫酸鎂0.06%、七水合硫酸亞鐵 0.002%、三水合磷酸氫二鉀0.09%、純凈水 1 L、pH=7.2～7.4；培養(yǎng)條件：培養(yǎng)溫度30 ℃、發(fā)酵時(shí)間96 h；其發(fā)酵搖瓶實(shí)測(cè)值為251.3 μg/mL，比優(yōu)化前提高了4.33倍。同時(shí)在30 L發(fā)酵罐(300 rpm、V空氣=10～15 L/min)中擴(kuò)大培養(yǎng)84 h后發(fā)酵效價(jià)達(dá)到286.4 μg/mL，比搖瓶培養(yǎng)效價(jià)提高了35.1 μg/mL。本課題組目前正在對(duì)一株深海來(lái)源的十字孢堿產(chǎn)生菌OUCMDZ-3118進(jìn)行發(fā)酵條件的優(yōu)化，搖瓶發(fā)酵的效價(jià)已提高到285 mg/L。

2.3 萜類(lèi)活性物質(zhì)

蛇孢假殼素類(lèi)化合物是一種具有5-8-5環(huán)系結(jié)構(gòu)的二倍半萜，該類(lèi)化合物具有抗菌活性、抗腫瘤活性、植物毒性和抗線蟲(chóng)活性等[25,26]。Zhu等[27]從海洋焦曲霉094102 (Aspergillusustus094102)次級(jí)代謝產(chǎn)物中分離得到ophiobolin K。通過(guò)考察不同培養(yǎng)方式(靜置和搖床)及發(fā)酵時(shí)間(20～100天)對(duì)ophiobolin K含量影響，得到其最佳發(fā)酵條件為：在真菌2號(hào)培養(yǎng)基中靜置培養(yǎng)33天， ophiobolin K的發(fā)酵效價(jià)達(dá)到28 mg/L。

角鯊烯(squalene)是一種脂質(zhì)不皂化物，其化學(xué)名稱(chēng)為2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯，屬開(kāi)鏈三萜。具有增強(qiáng)機(jī)體免疫能力、改善機(jī)體功能、抗衰老、抗疲勞、抗腫瘤等多種生理功能[28]。Wang等[29]采用響應(yīng)面法對(duì)產(chǎn)角鯊烯海洋微生物Pseudozymasp.SD301的發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，其最佳發(fā)酵培養(yǎng)基為：葡萄糖67.2 g/L、酵母抽提物20 g/L、海水晶15 g/L；最佳培養(yǎng)條件：接種量1.5%、培養(yǎng)溫度26 ℃、裝液量41 mL/250 mL，此時(shí)角鯊烯產(chǎn)量為1.2 g/L，比初始發(fā)酵條件提高了3.6倍。

羅漢松內(nèi)酯(podolactones)是從羅漢松屬植物中分離得到的二萜內(nèi)酯類(lèi)化合物，該類(lèi)化合物在分子結(jié)構(gòu)中的C-19和C-6位具有一個(gè)γ內(nèi)酯環(huán)，在C-12和C-14位具有δ內(nèi)酯環(huán)[30]。且具有抗腫瘤、抗菌、抗炎、殺蟲(chóng)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)等多種生物活性[31]。Xu等[32]從熱帶馬尾藻Sargassumsp.中分離得到一株內(nèi)生真菌溫特曲霉AspergilluswentiiEN-48，從發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到3個(gè)羅漢松內(nèi)酯類(lèi)四降二萜化合物wentilactone A、wentilactone B、asperolides A，其對(duì)多株腫瘤細(xì)胞有顯著抑制活性，且毒副作用小，有望成為新的抗腫瘤藥物。通過(guò)對(duì)其發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，獲得最佳發(fā)酵培養(yǎng)基為：甘露醇2%、葡萄糖2%、酵母粉0.3%、蛋白胨0.5%、味精0.5%、土豆汁20%；wentilactone A和 wentilactone B的最佳培養(yǎng)條件：發(fā)酵液初始pH=7.4、裝液量為200 mL/L、鹽度為24.0‰、發(fā)酵時(shí)間為27天，asperolide A的最適合發(fā)酵條件：發(fā)酵液初始pH=6.6、裝液量為200 mL/L、鹽度為24.5‰、發(fā)酵時(shí)間為29天，3個(gè)化合物wentilactone A、wentilactone B和asperolide A的發(fā)酵效價(jià)分別為13.9、6.9、4.4 mg/L，分別為原產(chǎn)量的12倍、13.5倍和14倍。

2.4 聚酮類(lèi)活性物質(zhì)

聚酮化合物(polyketides)是一類(lèi)普遍分布于自然界的天然產(chǎn)物。其數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)多樣，具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗病原生物、抗結(jié)核和免疫抑制等多種生物活性，據(jù)預(yù)測(cè)約有1%的聚酮具有成藥潛力[33]。

大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)化合物(resorcylic acid lactones)是由真菌經(jīng)聚酮生源合成途徑產(chǎn)生的含有β-間羥苯甲酸酯的次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有抗瘧、抗真菌、細(xì)胞毒、抗污損、殺蟲(chóng)等活性[34]。Sun等[35]從廣西潿洲島海域的六放珊瑚中分離得到一株真菌Cochliobolus.lunatusTA26-46，其代謝產(chǎn)生大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)化合物zeaenol，具有較強(qiáng)的抗污損活性，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確立了最佳發(fā)酵培養(yǎng)基為：可溶性淀粉10.0 g、硝酸鈉5.0 g、乙酸鈉1.0 g、鹽度為1%的人工海水1 L；最佳培養(yǎng)條件：溫度28 ℃、轉(zhuǎn)速120 rpm、培養(yǎng)時(shí)間6天。優(yōu)化后zeaenol產(chǎn)量可達(dá)155.4 mg/L，比優(yōu)化前提高了5倍[36]。

Dalesconol A(DA)和dalesconol B(DB)是南京大學(xué)譚仁祥課題組從印尼紅藻(Gracilariasp.SGR-1)共生光輪層炭殼菌(Daldiniaeschscholzii)發(fā)酵提取物中分離到的兩個(gè)全新骨架聚酮類(lèi)化合物，在體外活性實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)DA和DB與臨床一線藥物環(huán)孢菌素具有相當(dāng)?shù)拿庖咭种苹钚?，且兩種化合物具有選擇更廣、副作用更小的優(yōu)點(diǎn)[37]。此外，DB還能夠通過(guò)AKT/GSK-3β/β-連環(huán)蛋白途徑減弱β-淀粉蛋白誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，有希望成為阿爾茨海默病的潛在藥物[38]。Pan等[33]針對(duì)海洋來(lái)源微生物D.eschscholzii發(fā)酵生產(chǎn)DA和DB的產(chǎn)量低的問(wèn)題，采用了系統(tǒng)發(fā)酵條件優(yōu)化，獲得最佳培養(yǎng)基為：葡萄糖22.98 g/L、尿素1.48 g/L、麥芽浸粉37.5 g/L、蛋白胨1 g/L、MgSO4·7H2O 0.5 g/L、KH2PO40.5 g/L、FeCl30.5 mL/L、CaCl25 mM；培養(yǎng)條件為：接種量14%、接種菌齡96 h，此時(shí)DA&DB的產(chǎn)量可達(dá)到84.3 mg/L。并采用補(bǔ)料-分批發(fā)酵方式，在5 L反應(yīng)器中DA&DB的最高產(chǎn)量達(dá)到了94.8 mg/L。

2.5 脂肪酸類(lèi)活性物質(zhì)

二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)，屬于omega-3不飽和脂肪酸家族中的重要成員，有腦黃金之稱(chēng)，動(dòng)物和人體不能自身合成二十二碳六烯酸，必須從外界攝入[39]。DHA能健腦、提高記憶力和視力，防止老年性癡呆及動(dòng)脈粥樣硬化、腦血栓等心腦血管疾病，因而受到食品界和醫(yī)療屆的廣泛關(guān)注[40]。Sun等[41]對(duì)隱甲藻CrypthecodiniumcohniiLS1057代謝產(chǎn)生DHA的發(fā)酵條件進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化，確定最佳培養(yǎng)基組成為：葡萄糖79.76 g/L、酵母膏14.0 g/L、K2HPO40.5 g/L、海鹽20.0 g/L、MgSO4·7H2O 0.2 g/L、KNO38.0 g/L、FeSO4·7H2O 0.2 g/L和M液(M液：VB10.6 g/L，VB120.1 mg/L)1%(V/V)；DHA的發(fā)酵產(chǎn)量由1.1 g/L[42]提高到了2.1 g/L。

2.6 糖類(lèi)活性物質(zhì)

瓊膠寡糖是瓊膠的水解產(chǎn)物，一般是指聚合度為2～20的低聚糖。瓊膠寡糖的活性有抗氧化[43]、腸道益生菌增殖[44]、抗炎[45]、抗腫瘤[46]、美白保濕[47]等。Chan等[48]從西太平洋深海沉積物中分離鑒定了一株能以龍須菜干粉為底物進(jìn)行生長(zhǎng)并產(chǎn)生瓊膠寡糖的火色桿菌屬新種(FlammeovirgapacificaWPAGA1)。對(duì)其發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化，由于粘度是影響寡糖產(chǎn)量的一個(gè)重要因素，提出了200 L罐發(fā)酵產(chǎn)寡糖的優(yōu)化和控制策略：龍須菜干粉添加量20 g/L、C∶N控制為5∶1(蛋白胨為氮源)、鹽度和接種量控制在20 g/L(NaCl)和3%(V∶V)；發(fā)酵條件為37 ℃、150 rpm、通氣比0.375 vvm。在上述條件下，發(fā)酵42 h時(shí)寡糖產(chǎn)量可達(dá)到1.7 g/L，比對(duì)照組提高了45.7%。采用單位體積發(fā)酵液所消耗的功率相等的原則進(jìn)行了發(fā)酵規(guī)模放大研究，建立了1噸發(fā)酵罐產(chǎn)寡糖的發(fā)酵條件，寡糖產(chǎn)量達(dá)到200 L罐產(chǎn)量的96.4%，很好地降低了粘度對(duì)發(fā)酵性能的影響。

2.7 其他活性物質(zhì)

黃曲霉毒素是由黃曲霉和寄生曲霉等曲霉屬真菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，主要包括B族黃曲霉毒素(B1和B2)、G族黃曲霉毒素(G1和G2)，具有高度致突變與致癌性，廣泛污染谷類(lèi)、干果、堅(jiān)果等食物，嚴(yán)重危害人類(lèi)和動(dòng)物的健康[49]。Wang等[50]從南大西洋3 203 m水深的熱液區(qū)沉積物中分離得到一株顯著抑制寄生曲霉生長(zhǎng)和黃曲霉毒素產(chǎn)生的環(huán)狀芽孢桿菌FA13，并利用均勻設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基成分和發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后的培養(yǎng)基為：7.675 g/L淀粉、0.787 g/L酪蛋白、2.257 g /L酵母膏、57.91%海水用量、pH=4.15；培養(yǎng)條件：1.02%菌種接種量、培養(yǎng)溫度20.51 ℃、培養(yǎng)時(shí)間3.28天。與原始方案相比，優(yōu)化方案的發(fā)酵培養(yǎng)基成本降低了42.76%，發(fā)酵溫度由原來(lái)的28 ℃降低為 20.51 ℃，培養(yǎng)時(shí)間由6天減少到3.28天，但其依然保持較好的抑毒和抑菌效果。

(+)-Terrein是真菌土曲霉A.terreus的標(biāo)志性次級(jí)代謝產(chǎn)物，1935年被首次分離獲得[51]，該化合物具有抑制黑素合成[52]、抗炎[53]、抗氧化[54]、細(xì)胞毒活性[55]以及植物毒性[56]等多種活性，是一個(gè)在醫(yī)藥行業(yè)以及農(nóng)業(yè)上及具研究?jī)r(jià)值的小分子。Zhao等[57]利用響應(yīng)面法對(duì)海洋來(lái)源真菌AspergillusterreusPT06-2中的(+)-terrein代謝產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵優(yōu)化，其最適培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件為：13.1% NaCl、3.6%淀粉、2%谷氨酸鈉、0.05% KCl、3%接種量、裝液量為150 mL/500 mL、pH=5、以180 rpm在28 ℃震蕩培養(yǎng)18天，(+)-terrein的產(chǎn)量達(dá)8.2 ± 0.072 g/L。

FGFC1(fungi fibrinolytic compound 1)是具有溶血栓作用的小分子活性化合物，其特異性作用于纖溶酶原和單鏈尿激酶型纖溶酶原激活劑，可使生理的纖溶反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，避免機(jī)體廣泛出血風(fēng)險(xiǎn)及過(guò)敏反應(yīng)，有望成為安全而高效的溶血栓新藥[58]。Su等[59]從東海海域的海洋中分離得到能夠產(chǎn)FGFC1的長(zhǎng)孢葡萄穗霉菌(StachybotryslongisporaFG216)，并利用響應(yīng)面法對(duì)其發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明最優(yōu)培養(yǎng)基為：蔗糖50 g/L、硝酸鈉3 g/L、磷酸氫二鉀 0.1 g/L、硫酸鎂0.5 g/L、氯化鉀0.5 g/L、酵母提取物1 g/L、氯化鈷0.0025 g/L、硫酸亞鐵0.015 g/L、氯化鈣 0.0065 g/L、鳥(niǎo)氨酸鹽酸鹽0.5%、pH=5.8；最優(yōu)培養(yǎng)條件：時(shí)間9天、培養(yǎng)溫度28 ℃。該發(fā)酵條件下FGFC1產(chǎn)量可達(dá)1978.3 mg/L。

由上述經(jīng)發(fā)酵優(yōu)化后的培養(yǎng)基可知，葡萄糖、淀粉為大多數(shù)培養(yǎng)基的主要碳源，葡萄糖和淀粉的主要功能是提供碳源和能量；酵母粉/浸膏為主要氮源，其主要功能是快速提供氮源營(yíng)養(yǎng)；K2HPO4·3H2O、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O為大多數(shù)培養(yǎng)基的主要無(wú)機(jī)鹽。其主要功能分別是：K+為果糖激酶、磷酸丙酮酸轉(zhuǎn)磷酸酶等的輔因子，在維持電位差和滲透壓及緩沖pH值中起重要作用；Mg2+為EMP、TCA途徑及產(chǎn)賴(lài)氨酸的重要酶激活劑；Fe2+是電子呼吸傳遞鏈的重要成員之一，也是組成細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過(guò)氧化氫酶的活性基團(tuán)。海洋微生物因其生源的特異性，鹽度對(duì)其次級(jí)代謝產(chǎn)物影響較大，在優(yōu)化過(guò)程中鹽度是重要的優(yōu)化參數(shù)。海洋微生物由于受到海水潮汐等影響，活動(dòng)范圍較大，因此多采用搖床發(fā)酵。此外，通過(guò)合適的代謝前體添加可有效增加目標(biāo)化合物的發(fā)酵效價(jià)。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，已有超過(guò)3萬(wàn)種海洋來(lái)源天然產(chǎn)物被發(fā)掘，8種海洋來(lái)源藥物上市，近20種處于臨床研究階段，海洋作為天然產(chǎn)物的資源寶庫(kù)，是具有廣闊前景的藥物來(lái)源地[60]。其中海洋微生物因其獨(dú)特的生境而具有耐鹽或嗜鹽、耐饑(寡營(yíng)養(yǎng))和耐堿等生理特性，為產(chǎn)生具有藥用價(jià)值的活性化合物提供了可能性。但是，藥源問(wèn)題也一直困擾著新藥的研發(fā)，而通過(guò)海洋微生物發(fā)酵條件優(yōu)化等方式可以提高目標(biāo)化合物產(chǎn)量，這為藥源供應(yīng)提供保障。本文綜述了分離自海洋來(lái)源微生物的活性化合物及其發(fā)酵條件優(yōu)化，并以表格形式進(jìn)行了匯總(表1)，這為其他海洋微生物資源的挖掘與利用提供相應(yīng)的參考，有利于促進(jìn)海洋微生物資源的開(kāi)發(fā)和利用。

表1 海洋微生物來(lái)源活性物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)及優(yōu)化前后產(chǎn)量Table 1 Chemical structure of the active substance from marine microorganisms and the yield before and after optimization

續(xù)表1(Continued Tab.1)

海洋微生物Marine microorganism活性化合物Active compound優(yōu)化前后產(chǎn)量提升情況Increase of yield before and after optimization生物活性Bioactivity化合物結(jié)構(gòu)Structure of compoundStreptomyces heliomycini WH1actinomycin X0β,前:56.8 mg/L后:107.6 mg/L[16]抗腫瘤活性;抗菌活性[16]actinomycin X2前:112.4 mg/L后:283.4 mg/L[16]抗腫瘤活性;抗菌活性[16]actinomycin D前:364.0mg/L后:458.0 mg/L[16]抗腫瘤活性;抗病毒活性;蛋白酶抑制劑;抗菌活性[16]Actionalloteichus cyanorgriseusWh1-2216-6淺藍(lán)霉素A前:89.2 mg/L后:610.5 mg/L [19]抗腫瘤活性;抗菌活性;免疫調(diào)節(jié)活性;神經(jīng)保護(hù)活性;受體結(jié)合活性;植物毒性;抗痢疾變形蟲(chóng)活性[18]Curvularia sp.IFB-Z10curvulamine前:8.07 mg/L后:93.48 mg/L [23]抗厭氧病原菌活性;抗乙酰膽堿酯酶活性[23]Actinomycete sp. H41-38staurosporine前:47.18 μg/mL后:251.28 μg/mL[24]蛋白激酶抑制劑,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[24]Aspergillus ustus 094102ophiobolin K前:16 mg/L后:28 mg/L[27]抗腫瘤活性;抗線蟲(chóng)活性;抗菌活性;植物毒性;抗病毒活性[26]Pseudozyma sp.SD301角鯊烯后:1.152 g/L 為優(yōu)化前的3.62倍[29]增強(qiáng)機(jī)體免 疫能力,改善機(jī)體功能;抗氧化,抗衰老;抗疲勞;抗腫瘤活性;抗輻射;解毒劑[28]Aspergillus wentii EN-48asperolide A后:4.5 mg/L為優(yōu)化前的14倍[32]抗菌活性;抗腫瘤活性;誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,抑制腫瘤細(xì)胞增殖[32]Aspergillus wentii EN-48wentilactone A后:13.9 mg/L 為優(yōu)化前的12倍[32]抗腫瘤活性,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,抑制腫瘤細(xì)胞增殖[32]Aspergillus wentii EN-48wentilactone B后:6.86 mg/L 為優(yōu)化前的13.5倍[32]抗腫瘤活性;誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,抑制腫瘤細(xì)胞增殖[32]Daldinia eschscholziidalesconol A dalesconol B前:36.66 mg/L后:84.33 mg/L[33]免疫抑制活性[33]Cochlioboluslunatus TA26-46zeaenol前:30.23 mg/L后:155.4 mg/L[36]抗污損活性;抗藤壺幼蟲(chóng)附著[36]Crypthecodinium cohnii LS1057DHA前:1.057 g/L后:2.112 g/L[42]預(yù)防視力退化;防治免疫性疾病;增強(qiáng)記憶力;抑制血栓形成;抗腫瘤活性[42]

續(xù)表1(Continued Tab.1)

海洋微生物Marine microorganism活性化合物Active compound優(yōu)化前后產(chǎn)量提升情況Increase of yield before and after optimization生物活性Bioactivity化合物結(jié)構(gòu)Structure of compoundAspergillus terreus PT06-2(+)-terrein前:5.58 g/L后:8.20 g/L[57]抑制黑色素生成、細(xì)胞增殖;抗炎;抗血小板凝集;抗菌、抗腫瘤活性[57]Stachybotrys longispora FG216FGFC1前:700 mg/L后:1978.33 mg/L[59]溶血栓作用;促纖溶作用[58]

致謝：感謝中國(guó)海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院朱偉明教授在文章寫(xiě)作中給予的指導(dǎo)。