Microbial Carotenoids
- 作者
- Eric A. Johnson, William A. Schroeder
- 单位
- University of Wisconsin, Departments of Food Microbiology and Toxicology and Bacteriology, Madison, WI 53706, USA
- DOI
- 10.1007/BFb0102327
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
系统综述微生物类胡萝卜素的多样性、进化、生物合成及工业应用，评估微生物作为类胡萝卜素生产来源的潜力
研究策略
文献综述，综合类胡萝卜素在微生物中的分布、结构、功能、生物合成和遗传研究，并讨论工业应用前景
核心内容
该综述系统梳理了微生物类胡萝卜素的多样性、进化、生物合成途径及工业应用潜力。研究综合了自然界约600种类胡萝卜素结构的分布特征，提出吸收最大波长与共轭双键数间的经验公式λ_max(nm)=300.5+65.5×n，为结构预测提供了简便工具。文中重点分析了多种产类胡萝卜素微生物的生产性能：Phycomyces在琼脂平板培养时每克菌丝体可积累高达25 mgβ-胡萝卜素；Myxococcus fulvus在光照及后期对数生长期时类胡萝卜素含量升至干细胞重量的0.06%，并占膜重量的0.14%；Thermus aquaticus膜脂质的60%由类胡萝卜素构成，体现了色素在极端环境适应中的膜稳定作用。此外，Halobacterium的菌紫红质可占细胞膜蛋白的50%，显示微生物产类胡萝卜素的高效性。综述强调，随着水产养殖和人类健康需求的增长，微生物合成路径作为类胡萝卜素商业生产来源具有显著前景，并讨论了从Phaffia rhodozyma、Haematococcus等菌种开发天然色素的可行方向。
创新点
整合了类胡萝卜素的系统发育与进化观点，分析了工业微生物生产类胡萝卜素的现状与未来方向
研究对象（6）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Phaffia rhodozyma | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | — | 主要产虾青素、HDCO、torulene等 |
| Haematococcus | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | — | 绿藻，积累虾青素 |
| Dunaliella | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | — | 绿藻，积累β-胡萝卜素 |
| Phycomyces | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | — | 真菌，可积累高浓度β-胡萝卜素（25 mg/g菌丝体） |
| Brevibacterium sp. strain KY-4313 | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | — | 主要产角黄素 |
| Porphyra purpurea | 类胡萝卜素生物合成 | crtE | prephytoene pyrophosphate dehydrogenase | 催化 | 红藻叶绿体基因组中的基因，陆地植物中已转移到细胞核 |
关键发现
- 自然界中约存在600种类胡萝卜素结构
- 类胡萝卜素的吸收最大波长可用公式λ_max(nm)=300.5+65.5×n估算，其中n为共轭双键数
- Phycomyces在琼脂平板培养时可积累高达25 mg β-胡萝卜素每克菌丝体
- Myxococcus fulvus的类胡萝卜素在光照和后期对数生长期含量增加至干细胞重量的0.06%，在细胞膜中占膜重量的0.14%
- Thermus aquaticus膜脂质的60%由类胡萝卜素组成
- 地衣中类胡萝卜素浓度通常不超过100 μg/g
- Halobacterium的菌紫红质可占细胞膜蛋白的50%。
研究结论
微生物合成是生产类胡萝卜素的有前景途径，随着水产养殖和人类健康需求的增长，微生物类胡萝卜素的生产将具有更大价值。