放線菌WS—24926產生的刀豆霉素分離純化及含量測定

張亞妮+王開梅+張志剛+王燕+楊自文+萬中義

摘要：從武漢地區土壤中分離到一株放線菌WS-24926，其發酵提取物具有較強的抑制真菌作用。以放線菌菌株WS-24926發酵提取物中的活性代謝產物為目的，應用高效制備液相色譜經過兩次分離純化，得到6個化合物。根據紫外吸收光譜、分子離子峰、物理性狀及活性情況等確定組分1、組分2、組分3、組分4、組分6與刀豆霉素B、G、C、A、E較為相似。對菌絲提取物中的刀豆霉素含量進行測定，刀豆霉素B含量最高，為29.20 mg/L，刀豆霉素G含量為2.72 mg/L；刀豆霉素C的含量為0.92 mg/L；刀豆霉素A的含量為12.83 mg/L；刀豆霉素E的含量為18.67 mg/L?；衔?還未明確歸屬，含量較高，為28.51 mg/L。

關鍵詞：放線菌WS-24926；抗生素；分離純化；刀豆霉素

中圖分類號：TQ450.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）24-4787-04

放線菌是最主要的抗生素產生菌，從微生物中分離的生理活性物質有60%以上為放線菌的次級代謝產物[1，2]。農用抗生素是微生物產生的次級代謝產物，可用于防治農業有害生物，是一類用途廣泛、產業化程度很高的生物農藥[3]。本研究在武漢某地土樣中分離得到一株放線菌WS-24926，對WS-24926的發酵提取物進行了化學成分的分析，研究放線菌WS-24926的發酵、提取、分離純化、初步結構確定及其提取物中活性物質的含量，現將結果報告如下。

1 材料與方法

1.1 菌株

1.1.1 抗生素產生菌 編號為WS-24926，在武漢某地的土樣中分離得到，由湖北省生物農藥工程研究中心保存。

1.1.2 生測指示菌 番茄灰霉菌（Botrytis cinerea）、小麥穎枯病菌（Septoria nodorum）、小麥赤霉病菌（Fusarium graminearum）、水稻紋枯病菌（Rhizoctonia solani）、水稻稻瘟病菌（Pyricularia oryzae）均為湖北省生物農藥工程研究中心保存。

1.2 培養基

1.2.1 種子培養基 麥芽糖6.25 g，麥芽提取物6.25 g，酵母提取物1.00 g，磷酸二氫鉀1.25 g，硫酸鎂0.625 g，蛋白胨0.625 g，瓊脂粉15.00 g，去離子水1 000 mL。

1.2.2 發酵培養基 葡萄糖72.00 g，蛋白胨8.00 g，酵母提取物4.00 g，磷酸二氫鉀2.00 g，硫酸鎂1.00 g，鹽酸硫胺0.10 g，pH 6.0，去離子水1 000 mL。

1.2.3 生測培養基 采用PDA培養基，馬鈴薯（去皮）200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15～20 g，去離子水1 000 mL，pH 7.0。

1.3 儀器與試劑

1.3.1 儀器 BUCHI ROTAVAPOR R-200型旋轉蒸發儀（瑞士）；Waters 2695高效液相色譜儀（Waters 2996二級管陣列檢測器，色譜工作站MasslynxV4.0）；高效制備液相色譜儀（Waters 2525泵，帶2767自動收集系統，Waters 2996二級管陣列檢測器，色譜工作站MasslynxV4.0）；液質聯用儀：Waters 2695高效液相色譜系統，美國Micromass Quattro Micro？誖質譜儀（電噴霧離子源ESI），Masslynx V4.1液質聯用分析軟件。

1.3.2 試劑 甲醇（色譜純，德國CNW），乙腈（色譜純，德國CNW），去離子水（Millipore）。液質聯用分析所用的高純氮氣購自武漢和遠氣體有限公司，純度為99.5%。

標準品：刀豆霉素A（Concanamycin A）（純度95%）、B（純度95%）、C（純度95%）、D（純度95%）、E（純度95%）、F（純度95%）（自制）。

1.4 色譜條件

1.4.1 分析條件 色譜柱：美國SunFire Prep C18 OBD， 150 mm×2.0 mm（i.d），粒徑3.5 μm；進樣體積3 μL；流動相：A水，B乙腈；柱溫40 ℃；流速0.3 mL/min；PDA全波長掃描。采用表1的方法進行梯度洗脫。

1.4.2 制備條件 色譜柱：美國SunFire Prep C18，OBD 250 mm×19 mm（i.d），粒徑5 μm；柱溫為室溫；流動相：A水，B乙腈（梯度洗脫條件見表1）；進樣量2 000 μL；流速27 mL/min；PDA全波長掃描。

1.4.3 質譜檢測條件 電噴霧電離（ESI），毛細管電壓為3.5 kV，錐孔電壓為45 V，離子源溫度為100 ℃，脫溶劑氣溫度為300 ℃，脫溶劑氣體流速500 L/h，錐孔氣體流速為50 L/h。

1.5 試驗方法

1.5.1 抗生素發酵 取低溫（-20 ℃以下）保藏的WS-24926甘油管1支，在嚴格無菌條件下用吸管取1 mL甘油-菌絲懸浮物轉入種子培養基中，在旋轉式搖瓶機上28 ℃、140 r/min培養4 d后轉入發酵培養基中，接種量為10%（V/V），相同條件下培養 5 d后結束發酵。

1.5.2 發酵液處理 將WS-24926發酵液用稀鹽酸調pH至5.0，5 000 r/min離心10 min，將菌絲體和上清液分開。

1.5.3 活性物質的提取 用乙酸乙酯分別提取WS-24926發酵液上清液和菌絲體3次，合并3次提取液。再分別將上清液提取液和菌絲提取液減壓濃縮至干，用適量體積色譜級甲醇溶解、離心，備用。

1.5.4 活性物質的制備 取10 mL甲醇溶解的提取物樣品進行活性物質的制備。首先，采用分析液相探索出適合活性化合物分離的流動相梯度。然后將此梯度直接放大到制備液相中，分離純化出活性物質單組分，制備時所用色譜柱為美國SunFire Prep C18反相柱（5 μm，19 mm×250 mm），進樣體積2 000 μL，柱溫為室溫，流速為27 mL/min。流動相為乙腈、水，采用梯度洗脫，收集有活性的組分。endprint

1.5.5 WS-24926主要活性物質的確定 將“1.5.4”分離純化到的單組分化合物干燥，溶于色譜級甲醇中，在“1.4.3”質譜檢測條件下進樣，根據樣品中化合物的正負離子峰、碎片離子、紫外吸收光譜鑒別樣品中主要活性化合物。

1.5.6 標準溶液的配制 精密稱取刀豆霉素標準品10.53 mg于10 mL容量瓶中，用色譜級甲醇溶解、定容，配成1.0 mg/mL的標準儲備液，后用色譜級甲醇稀釋成2-1、2-2、2-3、2-4、2-5 mg/mL系列濃度的標準溶液。將系列濃度刀豆霉素（Concanamycins）標準品溶液分別進樣3 μL，在液相色譜儀上測定峰面積，用測得的峰面積與對應的標準溶液的刀豆霉素濃度繪制標準曲線。

1.5.7 WS-24926發酵提取物樣品中活性物質含量的測定 取1 mL“1.5.3”樣品在“1.4.1”色譜條件下進樣3針，根據其平均峰面積，采用外標法對樣品進行定量分析，計算其含量。

2 結果與分析

2.1 WS-24926發酵提取物的活性測定

結果（表2）表明，WS-24926發酵提取物對番茄灰霉菌、小麥穎枯病菌、小麥赤霉病菌、水稻紋枯病菌均具有較強的抑制作用，對水稻稻瘟病菌具有一定的抑制作用。

2.2 放線菌WS-24926產生的活性物質的分離純化

檢測結果（圖1）表明，在22～27 min保留時間段集中了峰23.63、24.12、24.71、24.83、26.61、26.83這6個較大峰，這些峰的紫外最大吸收值均為245、285 nm；可能為類似物或者同系物，屬于中等偏弱極性化合物。峰24.71、24.83、26.61和26.83這4個組分的分離度較小，因此先采用梯度1條件收集到4個樣品組分。然后根據梯度1的保留時間段流動相配比，設計出梯度2[4，5]，將梯度1條件下收集到的組分再進一步分離純化，得到6個單一組分的化合物。

2.3 放線菌WS-24926發酵提取物中的各組分LC-MS歸屬

對6個化合物進行LC-MS質譜分析（表3），明確其中5個化合物的分子質量分別為851.9（組分1）、660.6（組分2）、823.0（組分3）、866.0（組分4）、837.0（組分6）。組分5分子離子峰不明顯，還需要核磁進一步明確。組分1的最大紫外吸收值為244、285 nm；組分2的最大紫外吸收值是228、284 nm；組分3、組分4的最大紫外吸收值均為243、284 nm；組分5的最大紫外吸收值均為236、284 nm；組分6的最大紫外吸收值為241、283 nm；6個組分在甲醇中均為白色晶體。對比這些化合物的分子質量、紫外吸收光譜、物理性狀、來源及生物活性，查詢天然產物化合物詞典（DNP）和文獻[6]，可確定此5種化合物為刀豆霉素B（組分1）、G（組分2）、C（組分3）、A（組分4）、E（組分6）。表明刀豆霉素是由鏈霉菌屬（Streptomyces diastatochromogenes）產生的18元大環內酯抗生素，已經分離出A～G多種組分[7-9]。

2.4 刀豆霉素HPLC分析方法的確定

對色譜柱、流動性組成、流動相配比進行對比篩選，確定分析條件。檢測波長為243、285 nm。刀豆霉素的保留時間在22～27 min，峰形尖銳、對稱，無拖尾現象（圖2）。

2.5 HPLC分析方法的線性相關測定及發酵提取物中刀豆霉素的含量測定

在上述確定的色譜條件下進行相同體積的進樣，以濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標作圖，刀豆霉素的濃度在0.031 25～1.000 00 mg/mL，有較好的線性相關性，線性方程如表4所示。分別取1 mL甲醇溶解的菌絲及上清液的提取物樣品進行活性物質的含量測定，將活性組分的峰面積帶入方程中，采用外標法計算活性物質的含量，結果見表4。由表4可知，刀豆霉素主要分布在菌絲中，菌絲提取物總含量為92.85 mg/L，上清液提取物總含量僅有2.66 mg/L。因上清液在提取過程中具有較大的體積，需要用較多的乙酸乙酯進行提取，較為費時費力，且相比菌絲提取物，上清液提取物中分布的刀豆霉素含量較低，所以上清液可以不再進行提取。在菌絲提取物中，刀豆霉素B含量最高，為29.20 mg/L，刀豆霉素G含量為2.72 mg/L；刀豆霉素C的含量為0.92 mg/L；刀豆霉素A的含量為12.83 mg/L；刀豆霉素E的含量為18.67 mg/L?；衔?還未明確歸屬，但含量較高，為28.51 mg/L。

3 小結與討論

1）從WS-24926的發酵提取物中分離得到的6個組分，組分1、組分2、組分3、組分4、組分6與化合物刀豆霉素相似，具有較強抗真菌作用。刀豆霉素由鏈霉菌屬產生的18元大環內酯抗生素，已經分離出A～G多種組分。具有抗病毒、免疫制劑、細胞毒等活性，是V型ATP酶的特異性抑制劑，是生化研究的重要工具[10-13]，研究多集中于醫用價值上。由于該提取物具有較強的抗真菌活性，在農業生物防治方面具有一定的應用價值。

2）建立的HPLC分析方法及分離純化方法，能較好地將WS-24926提取物中的活性組分刀豆霉素分離純化。同時，通過此方法可對WS-24926提取物中的6種刀豆霉素進行含量測定。刀豆霉素主要分布在菌絲提取物中，刀豆霉素B含量最高，為29.20 mg/L；刀豆霉素G含量為2.72 mg/L；刀豆霉素C的含量為0.92 mg/L；刀豆霉素A的含量為12.83 mg/L；刀豆霉素E的含量為18.67 mg/L。化合物5還沒有明確歸屬，但含量較高，為28.51 mg/L。本方法操作簡便、準確、快速、成本低，可為其在農業生物防治上的研究提供一定的理論基礎。

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