蓝藻中生物活性物质的研究概况

药物生物技术Pharmaceutical Biotechnology 2001, 8(5): 296-300蓝藻中生物活性物质的研究概况敖宗华,汤晓智,刘萍,孙志浩,陶文沂(无锡轻工大学生物工程学院,无锡214036)要蓝藻中含有大量的生物活性物质。文章综述了近20年来从蓝藻中发现的各种生物活性物质以及它们可能的相关应用。关键词蓝藻;生物活性物质中图分类号:S55+,6文献标识码:A文章编号:1005-8915(2001)05029605蓝藻是一类古老的生物,早在30~40亿年前,它是和释放到周围水中在世界范围内引起野生和家畜间歇性的细菌同时形成的。蓝藻除具有自养性生活方式而归并于红但又是重复性的中毒致死。人们伙用或接触到含有一定含藻、褐藻或绿藻等藻类此外几乎无任何理由称之为藻类。量毒素的水时,可引起肝损伤胃肠炎、腹泻、皮炎等2从细胞学观点加以考虑,实际上它与细茵更为接近,它具有随誉水体富营养化程度的提高,大量水华出现,毒爆发流70S核糖体和含有胞壁质的细胞壁并缺乏真正的细胞核。行,对人们的健康造成极大的威胁蓝藻在地球上分布广泛,无论在水体表面还是水体底蓝藻的几个属能够产生毒性次生代谢产物,它们可以层无论是湖沼中还是海洋内皆有蓝藻分布。蓝藻极能耐归纳为两类:一类为肽类肝毒素,包括七肽微囊藻毒京(受干燥、强的离子浓度改变、有机物分解过多而产生的物 crocystins, MCYST)、五肽节球藻素( nodularins)和motp质、缺氧、温度改变以及缺乏光照等不良的环境条件。水域un(3)。这些肽类毒素以不可逆转的方式抑制蛋白磷酸酶中含氮和含弹化合物的增多通过异养作用导致水域变浅、的活性导致许多细胞机制发生紊乱,基于它们的生化作用变暖,以及死亡的有机体增加均构成了利于藍藻大量繁殖方式,证明这些复合物具有癌促进活性4。另一类为神经的先决条件,从而形成了所谓的“水华"( waterbloom)。蓝毒素,包括钠通道阻断剂蛤蚌寰( Saxitoxin)及其类似藻中的大部分种属都可形成水华。物5后奕触神经肌肉阻断因子类毒素a( anatoxin-a)和高蓝藻在水中大量繁殖后,往往被风吹至岸边,从而使人类毒素( hotmaanatoxin-a)、有机磷胆碱降抑制类毒素类和牲畜可能与之接触。早在1878年在溴大利亚就有有46。肝毒素代表为微囊藻毒素,神经毒主要为鱼腿藻毒毒蓝藻致大量牲畜中毒的报道。蓝藻中的有毒成分可导致紫大批牲畜、鱼类和水鸟死亡,对人类亦有毒害作用。微囊藻毒素( microcystins)是蓝藻产生的主要毒素,也此外蓝藻中还有许多其它的具有生物活性的物质其是研究最清楚的毒素,主要由 Microcystis, Anabaena,№中不乏在药理上极具潜在价值的化合物toe, Oscillatoria等属产生,结构为一组环7肽复合物,相对分子质量为100左右微囊藻事宗在结构上不是很保守,1蓝新亲常在2位和4位的氨基酸位置和脱甲基或乙酰化氨基酸残在所有的淡水藻类中毒性最强污染范围最广最严重基上发生变异。自从Bisp(1959)首次从 Microcystis为蓝藻门。但也并不是所有的蓝藻都是产毒的,目前肯 aruginosa中分离出肽类肝毒素以来,目前已鉴定有近的定有毒的藻类有铜锈微囊藻( Microcystis aeruginos)水华个微囊藻毒素变式,其中绝大多数具有较高毒性。在微囊鱼腥藻( Anabaena ftos-aquae)、水华東丝藻( Athan·藻毒京的许多变式中存在最普遵含量相对较多毒性较zomenon fuas-aquae)阿氏颤藻( Oscillatoria agardh)、泡沫大的是微囊藻毒京 MCYST-LR, MCYST-RR和 MCYST节球藻( Nodularia spumigena)等。这些产毒藻类并不只产YR,LR、Y分别代表可变氨基酸为亮氨酸、精氨酸、酪氨生一种毒素,有时一种藻类含几种毒素1。这些藻类在夏酸结构式中Adda(3氨基9甲氧基2,2,6三甲基10苯秋季形成的水华中大量存在藻类死亡后将细胞内的毒素基4,6二烯酸)对毒素的生物活性有很大影响,研究发现,收稿日期:20001010基金项目:江苏省社会发展项目作者简介:汤晓智(1977年生),男(汉族)陕西汉中人,无锡轻工rYH中国煤化工CNMHG教宗华等:蓝藻中生物活性物质的研充慨况去除Ada后毒素毒性降低,证明Adda对微囊藻毒素的活 Rinehart等(1981)发现他们所筛选出来的蓝藻培养物的提性是必藩的取物中,5%以上的都具有抗疱疹Ⅱ型病毒活性.另外也育鱼邊藻毒素a( anatoxin a),它是相对分予质量为1665%以上的具有抗呼吸道合胞病毒的活性1。La等的仲胺,结构为带鸟嘌呤的有机磷酸酯是最强烈的烟酰乙(1993)也对900株蓝藻提坟物进行了鸟类成髓细胞反转录酰胆碱受体拮抗剂,作为奕触后去极化神经肌肉阻断剂,致酶病毒和人免疫缺陷病毒1型抑制实验,发现2%以上的使呼吸停滞,动物在几分钟内死亡。小鼠LD0为250g/藻类具有预期的活性l。 Mundt s(1997)从15株培养藍与其它已知的毒素不同,鱼腥藻毒素a是外毒素,因其藻和4株水华蓝藻的水提物中筛选抗病毒物质,以流感病不被乙酰胆碱酯酶分解,故作用持久。鱼腥藻是第一个报毒AwAN33/ London-MIXCK细胞作检测系统,结果表明道产生鱼厘赛毒素的蓝藻,现已从水华束丝藻、颤藻、铜绿在田间收集的 Oscillatoria tenuis SPH03和 Micro ysis微囊藻等中分离出来{9。aeruginosa SPH01和培养的藻株M.Frma398的提取物蓝藻意素大多具有很强的毒性,所以在动物、植物的医中具有抗病毒物质。 Microcystis提取物抗病毒效果最好且疔上并没有太大的作用,然而,部分蓝藻毒素如mic.在浓度为100g/m1时对MmCK细胞系也没有显示细胞cyst+LR, nodularin以及 lyngbyatoxin A,可以用作某些特毒性15定生物过程和现象的重要探针工具。这3种毒素影响蛋白质的磷酸化和脱碑酸化循环,而这一循环对于控制细胞内蓝藻抗肿瘤物质的一些过程诸如代谢过程、细胞的收缩性、膜运输、细胞的蓝藻中含有许多种具有很强的抗肿瘤效果的物质,尤分离以及基因的转录有着很要的作用其是颤藻科蓝藻已被视为具有抗肿瘤作用化合物的丰富资2蓝抗生作用的物质源。 Acutiphycin, dihydroacutiphycin,是从尖头颤藻( oscillatoria acutissima)中分离到的具有细胞辜作用和抗肿瘤作用2.1抗箔剂的大环内豳类物质。体外试验对肿瘤细胞ED9050mg/kg时具有抗肿瘤作用l6。另外,细菌、抗真菌等等,尽管其中有许多活性组分的结构还不明从 scytonema mirabile BY8-1中分离出的 Tantazoles,micarbazoles[1,从 Nostoc sp ATcc53787中分离到的 CryptoOstensvik(1998)应用6种不同细菌检测生物学方法 phytin1)也均被报道具有抗肿瘤的活性。测试5株蓝藻的水相和甲醇提取物的抗菌活性,5株蓝藻均显示抗菌特性。 Tychomema borrelly, Aphanizomenon4抑制剂flosaquae和 Cylindraspermopsis racibonck的甲醇提取物从八十年代初开始有文献报道从淡水蓝藻中进行酶抑显示了较强的抑菌效果, Microcystis aeruginosa和T.制剂的师选19,而在八十年代末开始有关于微囊藻属蓝漢Currelly的水提取物具有明显的抑菌作用1o)。目前研究中寻找到的有药理活性的物质的结构测定与推导,这些物较清楚的抗菌物质如从钢锈微囊藻中分离的肽毒素它对质多为多肽类化合物,这些多肽化合物大多为酶抑制剂。志贺氏菌鼠伤寒沙门氏曹和金黄色葡萄球菌均有抗菌作现已发现的主要有血管紧张素轴换酵抑制剂、凝血酶抑巨大硝丝藻变种中的内酯类物质 malyngolid对假单胞剂、a,萄糖苷酵抑制剂、弹性蛋白酶抑制剂、酷氨酸痛抑臨腐、徼球菌屑、分枝杆菌属细菌有抑制作用。在 calothrix制剂、胰蛋白酶抑制剂、胰凝乳蛋白酶抑制剂等,这些酶抑fra中得到的 Calophycin,是一种环10肱,一种很强的广制剂在医药上均有重要的作用,从而使蓝藻成为一种极具诺抗真蘸剂1。得自 anabaena laza fk1-2的 laxaphycin潜力的待开发的自松资源A和 laxaphycin B分别为环11氨基酸多肽和环12氨基酸41血晉紧张素持化晦押制荆( angiotensin converting en多肽,也均具有明显地抗真菌活性2zyme inhibitor ACEI)另外,在研究中还发现,一些由蓝藻产生的如y内酯血管紧张转化酶抑制剂在治疗高血压中的地位早在蓝细菌京( cyanobacteria)等具有抑制藻类生长的作用,可1965年便得到确认。ACEI类药物可抑制ACE的产生,从以用作杀藻剂。而使血管收缩减弱,醛固酮分泌减少,促使血压下降令人遗憾的是,蓝藻中发现的这些化合物大多数由于Katsuni Yamaguchi(1989)从蓝藻中筛选ACEI】,发现有毒性或者体外无活性而几乎不能用于医药。但是它们 Microcystis aeruginosa,M. viridis和M, wesenbergii的水或许可以作为有用的合成抗生家的先导化合物而用于医溶性成分和脂溶性成分均显示较强的ACEI活性。M药,或者可以用于农业以及环境保护上aeruginosa在2.5mg/m时抑制ACE活性80%在低于22抗病毒物质许多种的蓝藻在筛选中被发现具有抗病毒的活性。纯培中国煤化工hi Okino(1993)从甲醇提取,过CNMHG药物生物技术第8卷第5期DEAE离子交换柱,然后过反相HPLC,分离到一种线肽Midori C. shitsuki(1990)从水华中分离出的Mtmicroginin,相对分子质量为714,具有抑制血管紧张素转化 cricystis viridis(NES102)的甲醇提取物中发现了mi酶活性,IC为7.0g/m,对其它酶均无抑制作用有较好 crovinidin a具有酪氨酸酶的抑制活性,在3.3×l0°molL的专一性21l时即可强烈抑制酪氨酸生成黑色素12)。4.2血酶护劑剂( Thrombin inhibitor46胰蛋白睡抑刺剂( Tryspin inhibitor)凝血酶抑制剂对以冠状血栓和脑血栓为核心的血栓栓胰蛋白酶抑制剂是蓝藻中研究的最多的一种酶抑制塞性疾病的防治有着很好的效果。剂,它在蓝藻中的含量相对其它几种较大。胰蛋白酶抑制Masahiro murakami(1994)等人从 Microcystis aerugi.剂在临床上有着重要的应用价值,可用于治疗临床上难以0(NEs29)中分离到了 Aeruginosa298A,它对凝血治疗的急性胰腺炎等胰腺或胰周感染性疾病。从蓝藻水华酶和胰蛋白酶的抑制活性分别为0.3g/m和10g/中大量提取的胰蛋白酶抑制剂有望取代目前使用的价格昂m12l。 Hisashi matsuda等人(1995)从 microcystis viridis贵、副作用大的化学合成的胰蛋白酶抑制剂药物,成为治疗(NEs102)中分离得到了 Aeruginosins102A和B,它们对此类疾病的首选药物凝血酶均有较强的抑制活性,IC9分别为0.04xg/m1和eruginosins98A, B aeruginosins98A,B对胰蛋白酶1u/mlb另外它们也对胰蛋白酶有一定的抑制作用,lCs有强的抑制作用,其1C均为0.6g/m,而对蛋白溶酶分别为0.2g/m和1.1g/m12) Shinya Kodani(199)从( plasmin)为6.0g/m和70p8g/m对凝血酶为7.0g/mlMicrocystis virid(NES103)中分离到 Aeruginosa103A,和10.0pg/m,远弱于对胰蛋白酵的抑制,因此具有较好也具有一定的抑凝血酶的活性,1C则为9.0ml/La1.的专一性。两者结构基本相同。AB不同之处在于其取代4.3a葡笱螗苷睡抑制荆( Glycosidase inhibitors)基团分别为C和H21。其它分离出来的还有mia葡萄糖苷酶抑制剂,它可以推迟淀粉蔗糖等碳水化 copeptin90, Cyanopeptolin S. Micropeptins A和B,Aenu合物的吸收,减轻肾脏负担,控制饭后血糖急剧上升,使nsin298A以及 Aeruginosins102A和B等均对胰蛋白酶糖浓度在一天内变化幅度很小。目前已知葡萄糖苷醇抑有较强的抑制作用。制剂不但对糖代谢森乱的疾病如糖尿病、肥胖症等具有良5其它活性物质好的抑制作用,而且还具有抗AIDS病每、抗鼠白血病病毒的作用。一些蓝藻中所产的色素 scytonemin,被发现可以强烈Rchd(1987)从500种淡水和海水蓝藻中筛选葡萄吸收紫外线从而有可能应用于防晒剂29。从 anabaena糖苷酶抑剂时发现,有38种蓝藻显示抑酶活性。其中.BQ16-1得到的环10肽 Puwainaphycins C可以作用于Microcystis aerugin脂溶性提取液显示100%的抑制小鼠离体心脏是一种很强的心脏活性剂则。活性19。4弹性蛋白晦抑制剂( Elastase Inhibitor)展弹性蛋白是一组称之为丝氨酸蛋白的一员,这些蓝藻是一种极具潜力的天然药物资源,但是迄今为止,酶是现时许多药物的潜在靶的涉及的有关疾病有肺气肿,蓝藻中还没有一种成分被真正应用于医药这说明人们对心血管病爱滋病和阿尔表海默氏症。弹性蛋白酶抑制剂于蓝藻的认识还很不完,另外蓝藻的种类繁多,其中大部现较多用于囊性纤维变性和遗传性肺气肿的治疗分种属的生长受到环境、气候等条件的影响,而且,并非所Tatsufumi okino等(1995)报道 Microcystis aeruginosa有种属的蓝藻都能大量繁殖而形成水华,这或者也是影响产生的弹性蛋白酶抑制剂有 microviridae B, Ce microvinidin蓝藻开发的一个重要条件。要获得足够的原料来源就必BC对弹性蛋白酶有强烈的抑制作用,其[C分别为0.须能够进行大规模实验室培养,而光照始终是蓝藥大规模044和0.084g/ml对其它降如胰凝乳酶(ICo=2.5,4.培养的最棘手且迄今没有解决的问题。因此探家并且获9g/m)和胰蛋白酶(C0=58,328/m)微弱抑制,可见其得最佳的培养条件(pH值温度光照强度光照量、通风状专一性较好。BC两者均含有相同的氨基酸序列B为3况及培养基成分等)就成为获取具有潜在药用物质的蓝藻环14肽C由于一酯键断裂为2环14肽。另外,He的先决条件。相信随着科学的发展,利用生物技术提供的Jae Shin等人从 Oscillatoria agardhii(NIES204)中也发现了各种可能性,从蓝藻中生产有效药理作用物质的工作必将一种新的环10肽 Oscillapeptin,它可以抑制弹性蛋白酶和会取得重大的进展而盘藻作为一个生物活性物质的宝库胰凝乳蛋白酶C分别为03=g/ml和22g/m2必将发挥其巨大的潜力。5环氨酸桕制剂( tyrosinase inhibitor)卷渐立盘駱氨酸酶抑制剂由于能抑制胎氨酸的活性,抑制器色素的生成,从而能防止色素沉着,防晒,增白皮肤ha中国煤化工olation and characteCNMHG敖宗华等:蓝藻中生物活性物质的研究概况tion of four toxins from the blue-green alga Microcystis aerugi. 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In this article many kinds of biologically active compounds are found in cyanobacteria in recent twentyyears and their relative application are also reviewedKey words Cyanobacteria, Biologically active compounds信息2001-A-114生物活性浓缩物某些含有硫酸软骨素的药物组合物和生产方法这种生物活性浓缩物是一种活性物一水溶液或冻干粉剂一包含抗透明质酸酶且抗炎的粘多糖聚合物并添有重组且抗透明质酸酶的硫酸软骨,它具有pH46和抗透明质酸酶活性。本生物活性浓缩物的生产方法在于用苯酚溶液分两阶段处理来自动物的结缔软骨组织,如牛和羊的气管、脐带、未成年动物的腱肠睾丸或海洋生物,所得溶液真空蒸发浓缩然后脱脂;经过滤,提得上清液选行脱蛋白质重理,过量的离子通过离子交换柱除去醇溶液浓缩除去醇直至与进行脱蛋白质的水溶液相比为70%的体积。药物组合物含有此生物活性浓缩物一溶液或冻干状态一还有增效物质如:肝素、乙酰水杨酸钠或溶素、抗环血酸、维生素E、“I”样构造的水、苄醇、亚丙基甘氨酸、植物提取物(金盏花属、母菊属车前草属、金丝桃属)和通常的赋形剂,调制成肌内或关节内注射液软膏、凝胶和栓剂形式。最后,除去组胺并加入硫酸软骨京至要求的浓度。2001A115硫酸敦骨素及其提取方法涉及一种生化药物硫酸软骨素的提取方法。主要解决目前同类产品工艺复杂操作繁琐、成本较高、生产周期长问题,该产品主要以动物软骨为原料,经浸出提取、盐酸盐解、除酸性蛋白、纯化沉淀、干燥等工序制得。该方法制得的产品,采用稀碱浓盐提取新工艺不需酶解和脱色处理,产品色泽洁白、疏松,收率在1520%之间,符合口服标准、操作简便、成本较低、生产周期短001A116鲨鱼敦骨崇生产工艺鲨鱼软骨的主要工艺流程依次是:新鲜鲨鱼软骨低温保鲜、剔净筋膜脱钙、水解提取、脱水干燥和粉碎分整过程需在15℃以下低温环境下进行。2001A117脱水河豚害素的提取方法所用原料为纯化河脲毒素的母液,经高压液相色谱分离,再经高子交换树脂生物凝胶脱盐回到得到脱水河豚毒素结晶。用此方法精制的脱水河豚毒家中,不含有河脲毒素。脱水河豚毒素是快速可逆的钠离子通道阻断剂,可广泛应用于神经生物学和生理学其他科学研究。2001-A-18海洋孤菌z010产生几丁质酶的发爵条件研究以海洋弧菌2010菌株为对象,研究了其产生几丁质酶的发酶条件。研究表明,其产降的最佳发酶条件为:2216E液体培养中含0.5%(w/v)的胶体基丁质,0.5%(w/v)的蛋白胨,培养起始pH值为7.0,25℃播床200r/min培养36h,几丁质藤产出最大。2001A-119富产多烯不饱和脂肪酸(PUFA)细菌的分离为了利用生物技术合成多烯不饱和肪脂酸(PUFA),从新鲜的海洋鱼类肠道中分离的°选出高产PUFA的细菌在纯化后的21株菌中通过利用气相色谱和色谱质谱联用仪、苏丹黑染色等微生物学检验和脂肪酸不饱和度的测定,确定了多烯不饱和脂肪酸(PUFA)产率较高的WL1021为目的菌株并对其进行了生物形态学研究。结果表明细胞形状呈短杆状细胞大小为0~7m×1~6=m、有极性单生鞭毛、有运动性、无孢子及G氏染色呈G,为工业合成PUFA莫定了基础2001A-128ACM海洋生物制剂的抗突变性研究为研究ACM海洋生物制剂的抗奕作用,进行了抗细菌回复突变试验,抗微核效应试验和抗DNA氧化损伤试验。结果表明:在未加S9条件下,ACM制剂可抑制叠氮钠诱发的组酸缺陷型鼠伤寒沙门氏茵TA100菌株变。ACM喂养小鼠,可抑制叠随饲料摄入的诱变剂Cd2+和NO2引发的健多染红细胞澈核。体外试验可有效防护H2O2对人血白细胞DNA的氧化损伤。中国煤化工的DNA和染色体水平的突变均有一定抵抗作用。CNMHG,麦君