[科普中國(guó)]-棕黑色素

簡(jiǎn)介

從一株辛格粒毛盤菌菌絲體內(nèi)提取并純化了一種黑色素LSM。研究結(jié)果表明:該黑色素溶于NaOH、氨水等堿性溶液,不溶于水、HCl及常見有機(jī)溶劑（乙酸乙酯、氯仿、乙醇、丙酮、乙醚等）,對(duì)光（紫外光、自然光）、還原劑（亞硫酸鈉）、添加劑（苯甲酸鈉、蔗糖、檸檬酸鈉）及一些金屬離子(Na、K、MgMn、Ca、Al)穩(wěn)定,而對(duì)過氧化氫、檸檬酸、Vc、Cu2+、Fe3+不穩(wěn)定1。

結(jié)構(gòu)LSM在濃度為200mg/L時(shí)，總抗氧化能力相當(dāng)于15.85mmol/Lα-生育酚，對(duì)-OH、DPPH、O2-的消除率以及對(duì)Fe2+的螯合率分別為52.64%、41.2%、43.38%、45.37%，表明其具有較強(qiáng)的抗氧化能力。電競(jìng)掃描結(jié)果顯示LSM呈塊狀的晶體結(jié)構(gòu)，表面不規(guī)則。紅外光譜分析結(jié)果顯示該黑色素具有典型的吲哚結(jié)構(gòu)。核磁共振氫譜顯示其具有脂肪族和芳香族區(qū)域的信號(hào)峰。該黑色素S/N比為0.34，O/C比為0.33。以上結(jié)果表明LSM具有棕黑色素結(jié)構(gòu)模式2。

生物學(xué)功能黑色素在生物界中普遍存在,雖然不是生物體生長(zhǎng)發(fā)育必需的因子，但卻能極大地提高生物體的生存適應(yīng)能力。黑色素形成在動(dòng)植物中的生物學(xué)功能已經(jīng)比較明確，而對(duì)于微生物特別是細(xì)菌而言卻了解不多。目前普遍認(rèn)為細(xì)菌黑色素主要通過其抗輻射、吸收電子、清除氧自由基的能力從多方面有利于黑色素產(chǎn)生菌的生存競(jìng)爭(zhēng)。

(1)提升細(xì)菌的生存能力：在細(xì)菌的生存競(jìng)爭(zhēng)中，黑色素有時(shí)也起到重要作用。一方面，黑色素能夠吸收紫外輻射、清除自由基等，能極大提高細(xì)菌的生存能力。研究者發(fā)現(xiàn)蘇云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)的產(chǎn)黑色素突變株比野生株具有更強(qiáng)的紫外線抵抗能力和馬鈴薯莖蛾的殺蟲活力。另外，一些細(xì)菌合成的黑色素具有抗生素活性。比如最新的研究表明，海洋鏈霉菌形成的黑色素對(duì)具有致病性的大腸桿菌(Escherichiacoli)、乳桿菌(Lactobacillusvulgaris)、霍亂弧菌等具有抑制效果，起到明顯的抗菌作用。黑色素表現(xiàn)的這種抗菌活性既可提高細(xì)菌自身的生存競(jìng)爭(zhēng)力，也是未來制藥業(yè)潛在的新型抗生素來源。

(2)促進(jìn)固氮：在固氮細(xì)菌中，黑色素可以促進(jìn)固氮作用。園褐固氮菌(Azotobacterchroococcum)在有氧環(huán)境中可以將兒茶酚類物質(zhì)代謝合成黑色素，而形成黑色素的能力會(huì)在缺少氮源的時(shí)候急劇增強(qiáng)。雖然黑色素的產(chǎn)生與固氮酶并沒有直接的關(guān)聯(lián)，但黑色素合成過程中酚類物質(zhì)的氧化被認(rèn)為可消耗大量的氧氣從而為固氮菌在固氮過程中提供了結(jié)合大氣氮所必需的還原態(tài)環(huán)境。與此同時(shí)，黑色素在該過程中可以清除羥基自由基與額外的活性氧原子，對(duì)固氮菌本身也起到一定的保護(hù)作用。

(3)厭氧呼吸系統(tǒng)中的重要電子傳遞載體：在厭氧環(huán)境中，厭氧呼吸中的電子傳遞載體對(duì)某些厭氧菌或者兼性厭氧菌的生命活動(dòng)至關(guān)重要。由于黑色素不僅能吸收光譜的電磁輻射與電離輻射，同時(shí)對(duì)金屬離子、聲音和自由基等都有較強(qiáng)的吸收能力，因此一直被認(rèn)為是細(xì)菌中一種重要的電子傳遞載體。比如在兼性厭氧的海洋細(xì)菌海藻希瓦氏菌(Shewanellaalgae)中，黑色素通過吸收的電子可以幫助將最終電子受體Fe3+還原成Fe2+，促進(jìn)厭氧呼吸作用。有人認(rèn)為，產(chǎn)生黑色素是海洋細(xì)菌S.algae進(jìn)化適應(yīng)性的必然結(jié)果