海洋微生物研究

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海洋微生物研究范文第1篇

关键词 药物；微生物；放线菌；基因组学；研究；研发

中图分类号 Q939.93 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）21-0284-02

在临床药物学研发中，针对中药、化学药物及生物技术药物研究较多，而微生物药物方面的研究并不多。随着微生物次级代谢产物研究的增多，有关微生物新药的开发也越来越多，而且微生物药物还具有条件温和、易工业化生产及污染小等优点，加强微生物类药物研究和开发具有现实意义。

1 微生物药物的发展历程

人类认识微生物的历史悠久，但研究微生物药物的历史并不长，尤其是对微生物次生代谢产物方面的药物研究历史更短，至今不过70年。微生物药物中的青霉素是由英国的细菌学家在1929年发现的，20世纪40年代初学者Chain与Florey将青霉素应用到了临床治疗中。随后，从微生物次生代谢产物中发现了庆大霉素、红霉素、螺旋霉素及林可霉素等药物。随着医药学的发展，人们对疾病分子基础与药物作用机制越来越了解，还能在体外构建各类药物筛选的模型，极大地提升了微生物药物研制。微生物所筛选的生理活性物质中，除了抗生素外，在抗肿瘤用药、免疫抑制剂及酶抑制剂等领域也具有很大的药物开发价值。在近70年的微生物药物研究中，科学家从土壤、动物、植物、海洋中获取微生物，还有些微生物来自高寒、高温及高压等极端环境，而人类对微生物的了解仍然较少，还不到3%，在微生物代谢的产物当中，还存在着大量待开发的药物，需要人们进一步研究与开发。

2 微生物药物的特点

微生物药物是指微生物在生命活动过程中，产生的具有生理活性的次生代谢产物及其衍生物。近些年，随着其微生物次生代谢产物生理活性的研究，微生物中靶位确切的多糖及蛋白分子等活性物质被发现[1-2]。次级代谢产物难以用化学法进行合成，即使能合成也无法有效实现工业生产，若把小分子的物质进行化学修饰之后，可获得含有使用价值更高的微生物药物。与化学药物相比，微生物药物具有以下特点：一是微生物的生长周期较短，易选育菌种，易控制，可经大规模发酵进行工业化生产；二是微生物的来源非常丰富，筛选时不用特别考虑先导化合物，筛选几率也比较大；三是通过微生物药物合成改造，微生物药物生产能力得到很大提升，便于新微生物药物合成。微生物多样性使得临床医药的应用前景更为广阔。

3 微生物药物资源的研究

3.1 海洋微生物药物

在整个地球，面积最大的是海洋，海洋具有高压、高盐、高温及无阳光等自然特点。海洋中的微生物具有较特殊的遗传背景与代谢方式，可能产生功能及结构特殊的活性物质[3]。研究表明，海洋微生物中，近27%可产生抗菌类的活性物质，其分离出的代谢产物大多数含有生物活性。例如，Koyama等学者从海洋真菌中获得了新二萜药物。当前，从海洋微生物代谢产物当中，发现了很多结构特殊、新颖的活性物质，这些活性物质在陆地微生物中未发现过，因此海洋微生物药物是非常具有开发潜能的天然药物。

3.2 稀有放线菌微生物药物

多数活性物质源于普通的放线菌，但从普通放线菌当中获取新的活性物质几率下降，研究范围逐步拓展至稀有放线菌中。自20世纪50年代开始，有些稀有放线菌的代谢产物已应用到临床中，例如，庆大霉素、红霉素与安莎类等物质。目前，人类认知的放线菌种类不到实际种类的10%，放线菌微生物药物的研发还具有很大发展空间。

3.3 极端环境下的微生物药物

在高温、高酸、高盐及严寒等极端环境下，长期生长的微生物，其生理机制及基因类型均较为独特，代谢产物也比较特殊。现代所知的微生物药物资源种类占实际种类资源不到10%，而极端环境下的微生物更少，在极端环境中，更能发现未知的微生物药物资源。如近些年云南大学对青海及新疆等地区中极端环境下的微生物进行了系统研究，并获得了很多未知微生物，有效推进了微生物药物的研究和开发。

4 基因组学研究下的微生物药物开发

随着人类和微生物基因组学的深入研究，近5 000种蛋白或功能基因被认成潜在药物的靶标，这给微生物药物筛选及发现打下了基础，其药物靶标和基因组学研究发展紧密相关。根据统计可知，在2009年之前，整个世界有2 500余种病毒，其中，完成基因测序的真菌有100余种，细菌约600种。随着微生物基因组学计划和蛋白基因组学研究的不断深入，建起了相应的蛋白质数据库，对一些重大疾病的蛋白质结构进行了系统测定，剖析了蛋白质三维结构，并发现了一些具有药物作用的靶标[1]。从病原微生物看，功能性基因组的研究为致病基因及必需基因的确定奠定了基础，尤其是一般性病毒，整个基因组能编码约10个蛋白基因，而功能蛋白中4～6个是药物靶标。从细菌方面看，细菌基因组要比病毒基因多，细菌基因组多在4 Mbp左右，编码蛋白基因约数千个，独特必需基因有数百个，为潜在药物的靶标奠定了基础，对于真菌来说，有些致病真菌基因组已完全测序出来，因此具有真菌生长的基因为人类非同源基因预测提供了可能性，如假丝酵母基因组的序列当中，就发现了200余个基因，但人的基因组当中有些没有同源性，运用其潜在靶标可寻找到药物的靶点[4-5]。

5 我国微生物药物研发思考与展望

随着我国生命科技不断发展，医学领域对微生物资源越来越重视，微生物药物研发不断增多，其药物靶点不断被发现，在现代化学实体当中，超过10%为微生物药物，并且属于新衍生物研发。我国微生物资源非常丰富，但对微生物认识有限，尤其是海洋、植物及极端环境下的微生物研究较少，运用基因组学技术获取微生物衍生物中的药物，这已成为微生物新药获得的重要方式[6-8]。与发达国家比较，我国在微生物药物方面的研究比较欠缺，政府部门也应给予重视与支持，加强我国微生物药物方面的研究与开发，为人类的生命安全做出贡献。

6 参考文献

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海洋微生物研究范文第2篇

关键词：微生物多糖；产多糖菌株；发酵条件优化

1 概述

多糖是一类天然大分子物质，由于具备优良的生物活性，大量的活性基团，因此在众多研究领域有广泛的应用[1][2][3]。微生物多糖是由微生物在发酵过程中产生，具备各种不同的生物活性，已经在抗肿瘤，抗感染以及石油化工等领域有了诸多的应用，并可以作为各种化学品，如絮凝剂，保鲜剂等在食品、医药、化工领域等发挥作用[4][5]。从海洋中筛选获得产多糖微生物，目前也是产多糖微生物研究领域的研究热点，在本课题中，以海水和秦皇岛海域野生海藻进行取样，筛选出产多糖的海洋微生物，并对该产多糖微生物的多糖发酵条件进行研究，获得最佳的发酵条件，为多糖微生物的筛选及发酵研究提供了新的研究思路。

2 材料与方法

2.1 培养基

筛选固体培养基：酵母粉5g/L，蛋白胨10g/L，NaCl 10g/L，琼脂20g/L。

摇瓶液体培养基：蛋白胨5g/L，葡萄糖5g/L，K2HPO3 2g/L。

2.2 试验方法

2.2.1 产多糖菌的筛选

从海水及海藻取样。各自称量约10g海水和海藻块，溶解于无菌水中，磁力搅拌作用得到菌悬液。分别标记为A和B。吸取稀释液均匀涂布到已经灭菌的筛选固体培养基上，进行培养。观察菌落形态，选择粘稠菌落进行划线分离纯化保藏。将活化后的菌种接种到液体摇瓶培养基中，转速为150r/min，震荡培养48小时，选择胞外多糖含量最大的菌种为后续研究菌种。

2.2.2 产多糖菌的发酵实验

设定不同的发酵温度，接种量，培养时间，确定最佳发酵条件。

2.2.3 胞外多糖含量的测定：

苯酚硫酸法[6]

2.2.4 菌株生理特征分析：

方法对照手册。

3 结果与讨论

3.1 产多糖菌的筛选

经过前期的培养实验，挑选不同菌落并进行划线分离培养后，本次试验分离纯化出6株菌落粘稠且不同形态的菌种。他们的培养基编号分别是A1号、B1号、B2号、A3号、B3号、B4号。并通过摇瓶发酵，取出发酵液进行观察。经苯酚硫酸法测定后，B1的多糖产率最高，为后续研究菌种。

3.2 菌种生理特征

分析显示B1为革兰氏阳性菌，淀粉水解试验阳性，V-P试验阴性，柠檬酸盐实验阴性，油脂水解实验阴性。

3.3 发酵条件优化

对产多糖菌B1的发酵条件进行优化，以期达到最佳的发酵效果和最大的多糖产量。

本课题中采用的是恒温发酵过程，选择不同的发酵温度，并判断其对产多糖效果的影响，20℃多糖产量为0.77g/L，25℃多糖产量为0.94g/L，30℃多糖产量为0.82g/L，35℃多糖产量为0.71g/L，40℃多糖产量为0.52g/L，多糖产量随着发酵温度的升高，先增加后减少，且当发酵温度为25℃时，多糖产量达到最高，温度高于30℃后，多糖产量明显下降。在最佳的发酵温度条件下，选择不同的接种量，判断海洋产多糖微生物发酵产量随接种量的变化规律，2%接种量时，多糖产量为0.88g/L；5%接种量时，多糖产量为0.94g/L；8%接种量多糖产量为0.76g/L；10%接种量时，多糖产量为0.75g/L；15%接种量时，多糖产量为0.7g/L。接种量为5%时，多糖产率最高，接种量继续增加，多糖的产量有所下降。在确定发酵温度和发酵接种量的基础之上，对发酵时间进行研究。24小时，产物浓度为0.47g/L，发酵产物的浓度随在48小时达到最高为1.04g/L，而发酵36小时的产物浓度为0.94g/L，基本接近最高值，考虑到发酵时间的优化，最终确定发酵36小时为最佳的发酵时间。

4 结束语

本课题筛选一株能产生多糖的海洋微生物B1，对B1菌进行了生理生化特征分析，且对其发酵条件进行了研究，为进一步的应用研究提供了一定的理论基础。

参考文献

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海洋微生物研究范文第3篇

【摘要】 海洋生物中存在许多天然活性多糖，由于生长环境特殊，这些海洋来源的多糖与陆地生物的多糖在结构和组成上存在明显差异，因此具有很多独特的生物学活性。海洋多糖抗肿瘤活性是其众多生物学活性中的研究热点，文章综述了国内外海洋多糖抗肿瘤作用的研究进展。

【关键词】 海洋多糖; 抗肿瘤; 海洋植物; 海洋动物; 海洋微生物

海洋中蕴藏着丰富的生物资源，海洋生物的种类约占地球生物总量的87 %。这些生物生活在一个具有一定水压，较高盐度，较小温差，有限溶氧，有限光照的海水化缓冲体系中。由于特殊的生活环境，导致海洋生物体内多糖的合成过程与陆地生物不同，并产生许多结构新颖作用特殊的活性物质[1]。多糖是其中一大类海洋生物活性物质，由各种海洋生物中分离的多糖，从来源可分为海洋动物多糖、海洋植物多糖和海洋微生物多糖。海洋多糖已证明其具有抗肿瘤、抗病毒、抗心血管疾病、抗氧化、免疫调节等多种生物活性和药用功能[2]。抗肿瘤海洋药物研究在该领域研究中一直起着主导作用，现已发现海洋生物提取物中至少有10%具有抗肿瘤活性，从海洋植物获得的化合物中3.5%具有抗肿瘤或细胞毒活性[3]。海洋多糖物质的抗肿瘤活性也越来越受到关注。本文就海洋多糖在治疗肿瘤疾病方面的研究进展作一综述。

1 各类海洋多糖的抗肿瘤活性

1.1 海洋植物多糖的抗肿瘤活性 王辉等[4]研究了香港海域12种海藻的水提物抗HL-60和MCF-7细胞株增殖的活性，8种海藻提取物能抑制HL-60细胞的增殖，10种提取物能抑制MCF-7的增殖。其中，网胰藻Hydroclathrus clathratus具有较好的抗肿瘤细胞增殖作用，从该藻中提取的一些多糖组分对能抑制HL-60和MCF-7的增殖。从网胰藻中提取的抗肿瘤细胞增殖的多糖组分H3-a 能显著抑制腹水型肉瘤S180的增殖。

螺旋藻多糖Polysaccharide of Spirulina， PS是从钝顶螺旋藻Spirulina platensis中提取的具有多种生物活性的天然糖蛋白类物质，与其他多糖一样具有抗癌，抗辐射和提高机体免疫功能等作用，因而得到广泛的应用。1991年刘力生等[5]证明它对腹水型肝癌细胞及肉瘤S180有杀伤抑制作用;2000年张以芳等[6]证明经长时间作用， 螺旋藻多糖可逐渐解体肺癌细胞、胃癌细胞和白血病细胞。

褐藻多糖具有较强的生物学活性，不仅有免疫促进和抗病毒作用，而且还具有抗肿瘤活性。亨氏马尾藻Sargassum henslowanum硫酸多糖对小鼠艾氏腹水瘤和腹水型肉瘤S180有较明显的抑制作用[7]。羊栖菜Sargassum stenophyllum中提取的多糖成分SargA具有抗血管生成活性和抗癌细胞的细胞毒活性[8]。鼠尾藻Sargassum thunbergii多糖具有抗癌，驱虫，抑病毒和抗溃疡的作用[9]。从鼠尾藻中提取的多糖组分GIV-A是一种岩藻多糖，该多糖在20 mg/kg的剂量下能显著抑制埃利希腹水瘤，该多糖能够增强巨噬细胞的噬菌作用，说明岩藻多糖的抗癌活性与其免疫增强作用有关[10]。结合超临界萃取技术、超声提取技术、膜过滤技术和离子交换技术从海蒿子中提取出两个高硫酸化的低分子量多糖组分SP-3-1 和 SP-3-2。这两个多糖组分对HepG2细胞，A549细胞和MGC-803细胞具有很好的抑制活性 [11]。

用热水从海藻Capsosiphon fulvescens中提取的多糖Cf-PS剂量依赖性地抑制人胃癌细胞株AGS细胞的增长，显著升高caspase-3的活性，降低Bcl-2的表达，诱导细胞的凋亡。实验表明，该多糖是通过抑制IGF-IR介导的PI3K/Akt途径诱导肿瘤细胞凋亡的[12]。从蛋白核小球藻中分离的两个多糖组分CPPS Ia 和CPPS IIa在体外对人肺腺癌细胞A549的增殖具有很好的抑制活性。其中，CPPS Ia活性较好，在1 mg/ml浓度下对A549的抑制率达68.7%与阳性对照5氟尿嘧啶(68.5%)相当[13]。

从黄褐盒管藻Capsosiphon fulvescens多糖中提取的一个水溶性的多糖组分可以剂量依赖性地抑制人胃癌细胞AGS的增殖。该多糖组分处理AGS细胞使细胞中的caspase-3活性升高，Bcl-2活性降低，同时使胰岛素样生长因子-受体的磷酸化水平降低，通过抑制IGF-IR信号途径和PI3K/Akt途径抑制癌细胞的增殖，诱导癌细胞的凋亡[14]。Umemura等[15]从微藻Dinoflagellate Gymnodinium sp.中提取的多糖组分GA3P可以抑制拓扑异构酶Ⅰ和拓扑异构酶Ⅱ的活性，对多种肿瘤细胞具有细胞毒活性。叶红等[16]从中药海藻海蒿子Sargassum pallidum中提取的多糖组分SP-3-1和SP-3-2对癌细胞株HepG2，A549和MGC-803细胞表现出很好的抑制活性。这两个组分具有较高的硫含量，它们的抗癌活性与其分子量和含硫量有关。

1.2 海洋动物多糖的抗肿瘤活性甲壳素(Chitin)，即几丁质、甲壳质，是来源于海洋无脊椎动物、真菌、昆虫的一类天然高分子聚合物，属于氨基多糖，学名为β- (1，4) -2-乙酰胺基-D-葡萄糖。甲壳素具有良好的抗肿瘤活性，特别是甲壳六聚糖。1985年，Suzuki等[17]就用甲壳六聚糖对小鼠进行抗肿瘤测试，结果显示该多糖可刺激免疫系统，诱导产生抗肿瘤细胞因子，其作用机理为：N-乙酰-D-糖胺(GlcNAc)或D-糖胺(GlcN)残基与巨噬细胞表面受体结合后，激活巨噬细胞释放IL-1，同时引起T细胞表面IL-2受体表达，而这又加速了T细胞分化成熟为细胞毒性T细胞从而产生抗肿瘤作用。另外，壳多糖表面多带正电荷，可中和癌细胞表面的负电荷，具有直接抑制肿瘤细胞的作用[18]。鲨鱼骨中含有的软骨素是一种硫酸多糖，在髻鲨和姥鲨中均含有这种软骨成分，经处理提取到以氨基半乳糖和 Pro、Gly为主的肽葡聚糖，经动物实验证明，该成分能抑制肿瘤周围血管的生长，使肿瘤细胞缺乏营养而萎缩[19]。

刘春晖等[20]从大连紫海胆Strongylocentrotus nudus的卵中提取了一个水溶性的多糖组分SEP，该组分对可以显著抑制腹水型肉瘤S180的增长。SEP也可以刺激荷S180肉瘤小鼠脾淋巴细胞的增殖，表明该多糖的抗肿瘤作用可能与其免疫调节作用有关。从菲律宾蛤仔Ruditapes philippinarum中提取出两个水溶性的多糖PEF1和PEF2，分子量分别为2.0×106 和5.0×103。两个多糖组分对肝癌细胞SMMC-7721都有很好的抑制活性，且PEF1的活性比PEF2的活性好。PEF1和PEF2也能剂量依赖性地抑制腹水型肉瘤S180的增殖[21]。

1.3 海洋微生物多糖的抗肿瘤活性海藻表面生活菌 Flawbacterium ugliginorinactan MP-55产生的，主要由葡萄糖、甘露糖和素角藻糖组成的中性杂多糖marinactan能抑制腹水型肉瘤S180细胞的生长[22]。给小鼠每天注射Marinactan10～50 mg/kg，10 d就对实体瘤S180的生长有抑制作用，抑瘤率为70%～90%。Masahiro等[23]从海洋Pseudom onas SP .WAK2 1菌株的培养液中分离和纯化的硫化多糖B-1，对人类肿瘤细胞具有细胞毒性，对39株细胞系作用的平均半数抑制浓度为63.2 μg/ml，对中枢神经肿瘤和肺部肿瘤细胞系尤其敏感。

梁静娟等[24]从广西北部湾红树林海洋瘀泥中筛选到一株短小芽孢杆菌Bacillus pumilus PLM 4，该菌的发酵液对人喉癌细胞Hep22、肝癌细胞BEL27404和舌癌细胞TCA8123的生长都有抑制活性。发酵液经乙醇沉淀和凝胶柱层析纯化可得到具有抗肿瘤活性的多糖纯品。从海洋真菌YC (Keissleriella sp. YC4108， 代号: YC)中得到的多糖YCP 可显著提高荷瘤小鼠的免疫功能，对小鼠Lewis肺癌移植瘤的生长有显著抑制作用[25]。

2 展望

海洋生物的多样性决定了海洋多糖的多样性，从海洋植物、动物和微生物中都分离到了具有抗肿瘤活性的多糖类物质。随着研究不断深入，相信会有更多的具有抗肿瘤活性的多糖被发现。由于多糖的结构不同，其抗肿瘤的机理也不尽相同：有的多糖通过增强机体的免疫活性产生抗肿瘤活性;有的多糖直接具有细胞毒活性或诱导肿瘤细胞的凋亡;有的多糖抑制肿瘤细胞中的拓扑异构酶活性;有的多糖抑制血管的生成。研究海洋多糖的抗肿瘤机制，对于海洋多糖的开发具有重要的意义。有些海洋多糖的抗肿瘤活性不强或具有一定的毒副作用，可以通过人工修饰的方法对其进行改造。抗肿瘤海洋多糖的研究正处在发展时期，正从一般药效学向作用机制深入，由细胞水平向分子水平、基因水平深入。随着海洋生物活性多糖筛选技术的发展，将会有很多特异、高效和结构新颖的抗肿瘤活性多糖被发现和利用。

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海洋微生物研究范文第4篇

【关键词】海洋生物;天然产物;先导化合物

近代人类疾病谱的进化和改变给药物学家和药物化学家提出新的难题。随着中国进入WTO,中国医药界也面临着国际药业的激烈竞争和严峻挑战。在合成药,天然药和生物药的三大支柱药业中,最具有发展潜力并最可能形成中国自主知识产权的新药应首推天然药物。组合化学与高通量药物筛选技术的结合为快速发现有新药开发潜力的先导化合物开辟了新的研究途径。但是从天然资源中寻找具有显着生物活性的天然产物仍然是发现新药先导化合物的主要途径。因此加强从天然药用资源中发现对治疗人类重大疾病高效低毒的创新药物研究,具有其特殊的重要性和迫切性。

在天然药物资源中,海洋生物资源是保留最完整,来源最丰富,最具新药开发潜力的领域。由于海洋生态环境的特殊性(高盐度,高压,缺氧,避光),使得海洋生物产生的次生代谢产物的生物合成途径和酶反应系统与陆地生物相比有着巨大的差异,导致海洋生物往往能够产生一些化学结构新颖、生物活性多样、显着的海洋药物先导化合物,为新药研究与开发提供了大量的模式结构和药物前体。海洋生物资源是一个巨大的、潜在的、未来新药来源的宝库已成为一种共识。

海洋生物活性物质的研究是海洋药物研究的核心和基础。近30年来,科学家已从海洋植物、无脊椎动物等不同海洋生物中发现近万种海洋天然产物,其中结构新颖、具有显着生物活性和重要应用前景的化合物有数百种,如从海绵Luffariellavariabilis中得到的manolide具有选择性抑制与很多炎症疾病有关的磷酸酯酶A2的活性;而由海绵Halichondriaokadai中分得的okadaicacid则对蛋白磷酸酯酶具有高度的选择性抑制作用,可用于探测细胞磷酸化过程,进而阐明炎症性疾病的发病机理。这两个海洋生物分子现已商品化正式生产。美国国立卫生研究院(NIH)癌症研究所(NCI)每年投于海洋药物研究的科研经费占全部天然药物研究经费的一半以上,他们的巨大投入已获得丰厚的回报。仅目前正在NCI进行临床疗效评价的海洋抗癌药物就至少有6个,例如Ecteinascidin743,Dolastatin10,HalichondrinB等。此外还有一些很有前景的海洋药物候选物正在进行临床前研究。海洋生物活性物质不仅是对治疗癌症,而且在治疗其他多种疾病方面亦具有巨大的潜力和美好的应用前景。例如加勒比海鞘Pseudopterogorgiaelisabethae中发现的活性成分Pseudopterosins具有很强抗炎活性而被用于皮肤过敏性疾病的治疗。

我国海域辽阔,海洋生物资源丰富。据初步统计,我国海洋生物经分类鉴定的有2万多种,其中,仅我国近海发现的具有药用价值的海洋生物就有700多种。许多具有免疫、抗炎、抗肿瘤、抗病毒以及作用于心血管系统和神经系统的生物活性物质先后被分离、提纯,其中部分先导化合物已进入临床前研究,一些海洋新药已进入临床研究。

但与先进国家相比,我国目前能形成自主知识产权的海洋新药仍寥寥无几。主要原因是我国海洋先导化合物的应用基础研究力量薄弱,未能提供足够的结构新颖化合物供生物活性筛选,导致新药先导化合物发现的几率低。

故从海洋生物中发现大量结构新颖的先导化合物,建立与重大疾病相关的生物筛选模型,并以生物筛选为导向,是发现可供临床前及临床研究的海洋先导化合物,进而开发具有中国自主知识产权海洋新药的关键。

本文根据作者几年来从事海洋天然产物研究的体会,认为我国海洋动植物作为药物开发需要考虑如下几点:

1海洋生物资源的选择

我国海洋生物资源丰富,但可供新药开发的药用资源却十分有限。因此,在选择药用资源时应考虑资源的群落分布和滋养采集的可持续性,包括资源的可培养和可种植。此外,海洋生物的传统药学用途和民间药用的调查是开发海洋药物的重要捷径。其中,海洋中药在我国传统中药中占有一定的地位,根据中药理论对其药性、药味及其物质基础进行研究,可快速开发出海洋中药的新药产品。

此外,我国民间海洋用药如红树林植物具有多种疾病治疗作用,我国红树植物有12科15属27种,广布于我国东南沿海海岸线。据对民间红树植物的药用考证,我国民间具有长期药用红树植物的历史,如正红树为治疗肾结核,尿路结石等的特效药;红茄冬用于治疗血尿病;木榄果治疗糖尿病;老鼠勒根具有抗白血病和抗乙肝活性,海莲树皮提取物具有抑制肉瘤S180和Lewis肺癌活性。在“全国中草药汇编”(1978)中记载3种红树植物(老鼠勒,海芒果和黄槿)及其药用功效。据统计,我国近一半的红树植物对多种疾病具有治疗用途。然而,对红树药用植物的活性成分及其作用机理研究在国内少见报道。而国际上,特别是东南亚国家近年在国际杂志相继发表与红树植物的化学成分和生物活性的论文,表明国际上对红树植物的化学成分多样性及其生物活性已引起高度重视。该类药用资源具有可种植再生的优点,一方面可作为陆地保护植物,另一方面可作为药用资源,并可充分利用我国盐碱地和滩涂资源。近年研究结果表明,我国丰富的藻类资源具有各种药学功效包括抗糖尿病和抗病毒,由于藻类资源可作为大规模仿生养殖培养,对资源的可持续性应用存在巨大潜力。

2海洋药用天然产物的快速分离和鉴定系统的建立

现代色谱和波谱技术及其联机技术如HPLC2MS/MS,HPLC2NMR技术的推广和应用,改变了传统植物化学技术研究海洋天然产物的方法,加快了结构新颖天然化合物的发现速度。因此,建立快速分离和鉴定系统是开发海洋药物和快速发现药物先导化合物的关键瓶颈。

3靶向药物筛选体系的建立

引进新的筛选技术,如高内涵筛选(HighContentScreening,HCS)是指在保持细胞结构和功能完整性的前提下,同时检测被筛样品对细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导各个环节的影响,在单一实验中获取大量相关信息,确定其生物活性和潜在毒性。经典的高通量筛选(HighThroughputScreening,HTS)对创新药物的研究起到了不可替代的作用,虽然其结果较为准确,易于评价,但其检测模型均建立在单个药物作用靶分子的基础上,无法全面反映被筛样品的生物活性特征,只得到有限的数据,初筛得到的阳性结果需要进一步确认。而HCS是基于个体细胞对细胞表型的多次测量,有更多的生物学信息和多个终点的定量资料,可用于筛选和确认先导化合物。通过同步应用报告基因、荧光标记、酶学反应和细胞可视化等高内涵筛选常规检测技术,研究人员可以在新药研究的早期阶段获得活性化合物对细胞产生的多重效应的详细数据,包括细胞毒性、代谢调节和对其他靶点的非特异性作用等,从而显着提高发现先导化合物的速率,减少开发后期的失败率。因此,HCS将成为HTS的发展方向。显微荧光标记、数码影像分析以及图象数据处理技术的快速发展,使以高通量方式对细胞的多个生理环节进行检测成为可能,有力推动了药物筛选技术由高通量筛选向高内涵筛选方向的革命化转变。

4针对重大疾病的创新海洋药物研究

411海洋抗肿瘤活性物质从海洋生物中寻找海洋抗肿瘤活性化合物一直是海洋天然产物研究的重点之一。从海洋动物中获得的次生代谢产物10%具有抗种瘤活性,从海洋植物中获得的化合物315%具有抗肿瘤或细胞毒活性。目前已从海绵,海鞘,珊瑚,海洋软体动物,海洋红树植物等海洋生物中获得数百种具有明显抗肿瘤活性的化合物,结构类型包括核苷类、酰胺类、聚醚类、萜类、大环内酯类、多肽类等。目前至少已有15个海洋抗癌药物进入临床或临床前研究阶段。

已进入Ⅱ期临床研究的抗肿瘤海洋活性化合物如从加勒比海鞘中分离的didemninB,ecteinascidin743,用于治疗肺癌和皮肤癌,具有显着的疗效;从总合草苔虫中分离的草苔虫素bryostatins和从海兔中分离的海兔毒素dolastatin对白血病、乳腺癌等多种肿瘤有很好的疗效;膜海鞘素didemninB是第一个进入临床试验的抗癌海洋药物;从被囊动物Tri2didemnum中分离出来的环肽化合物aplidine,dehydrodidemninB,curacinA,discoclermolide,eleutherobin,halichondrinB,具有强烈的抗白血病和黑色素瘤活性。目前应用最广的抗癌药氟尿嘧啶,是隐南瓜海绵中的海绵核苷的结构修饰产物。最近,科学家从海绵Aplysiasp1中发现了一种新的抗癌活性物质aplyronineA,体外实验结果对P338白血病细胞,肺癌细胞在低浓度下具有显着的抑制活性,T/C为544%,显示出显着的延长生命的效果,是具临床应用前景的药物先导化合物。从海绵获得的callystatinA对KB细胞显示出极强的活性(IC50=0101ng·kg-1)。大田软海绵酸(okadaicacid)为聚醚衍生物,能抑制致癌基因,使它逆转为正常表现型,现已成为研究生命科学的重要工具药。

此外,已在临床应用的鲨鱼软骨制剂(Scatp)可克服放化疗引起的副作用,增强患者机体免疫力;昆布多糖、海带多糖等8种多糖制成的复方海藻多糖是抗癌中药制剂;从海洋昆布和麒麟菜中提取的多糖类药物海力特,临床上用于治疗慢性乙肝和各种肿瘤有一定的疗效。

目前我国研究开发的抗肿瘤海洋药物,已进入临床研究或批准生产应用于临床的有62硫酸软骨素、脱溴海兔毒素、海鞘素A、B、C,膜海鞘素B、扭曲肉芝酯、刺参多糖钾注射液、海王金牡蛎、909胶囊、海洋宝胶囊、长棘海星苷、三环半萜C2Ⅱ,大田软海绵酸制剂、Hs272片、海兔毒素10、海力特、羊栖菜多糖制剂、海福康之侣等近30种。

412抗病毒活性物质病毒感染性疾病近年无论是在发病率上、还是在病种上均呈现快速上升趋势。然而,长期以来病毒性疾病的相关治疗药物却发展缓慢,迄今为止,仅有为数不多的几种药物如泛昔洛韦、齐多夫定、阿糖腺苷、六环鸟苷、干扰素等限制性地应用于临床。迄今已从海绵,海鞘,海藻等海洋生物中获得核苷类、生物碱类、萜类、多糖类、杂环类,多肽和蛋白类等抗病毒活性化合物。其中阿糖胞苷是从加勒比海生活的隐瓜海绵中获得第一个海洋抗病毒药物。

从同种海绵中还分离到对病毒L2G多聚酶活性有抑制作用的阿糖胸腺嘧啶。NCI发现了抗HIV蛋白化合物cyanovirin2N,并已成功完成了基因表达。我国近期开发的“PV2911”、珍珠贝壳酸性提取物等具有抗病毒感染功效。

另外,从地中海贪婪倔海绵中分离到的倍半萜类化合物对NO+逆转录酶的活性有强抑制作用,无细胞毒性,是一种十分理想的抗病毒先导化合物。从山海绵中分离的对单纯疱疹病毒、疱疹性口炎病毒在低浓度下即有显着抑制效果。这些海绵产生的活性物质主要是生物碱类、萜类、大环内酯类、核苷类、甾醇类、肽类和脂肪酸类化合物。

从藻类中发现的抗病毒活性物质主要是多糖类,多糖类物质能强烈干扰病毒的初始侵染过程,并最终与病毒颗粒形成无感染力的多糖病毒复合物,对病毒在宿主细胞中的复制和包装也有一定的抑制作用。藻类多糖能够激活机体的免疫系统或改善机体的生物应答功能,从而与保护正常细胞,提高整体免疫力有关。从加勒比海被囊动物三膜海鞘中分离到的一组环缩醛酸多肽,在抗肿瘤、抗病毒、抗感染等方面都表现出很强的药理活性,并在体外实验中发现该化合物对骨髓细胞病毒的逆转录酶有很强的抑制作用。

通过分离编码抗病毒活性物质的基因,将该基因转入高效表达体系,是大规模生产海洋肽类药物的一新的研究方向。通过克隆基因在载体上的表达,还可以产生系列酶合成的同系物,为新药筛选提供新的候选化合物。这方面工作目前正在我国开展,如利用自建的海带遗传转化模型,在海带中稳定表达了乙肝病毒表面抗原的转基因海带,其蛋白的平均表达量高,且表达产物具有天然表位。

另外,发展海洋生物技术,对药源生物进行人工培养是保护自然资源、解决样品短缺和采样重复性差的重要途径。

413海洋抗心血管疾病活性化合物对具有抗心血管疾病活性化合物的研究是海洋天然产物研究的另一重点。目前已对数千种海洋生物的代谢产物进行了活性筛选,发现一批具有显着活性的化合物,其化学结构类型包括萜类、多糖类、高不饱和脂肪酸类、喹啉酮类、生物碱类、肽类和核苷类等。但目前进入临床应用的抗心血管海洋药物仍然较少,我国拥有自主知识产权的药物有藻酸双酯钠(PSS),甘糖酯等。

在软体动物麝香蛸中分离出麝香蛸毒素,具有持续的降压作用,是迄今所知活性最强的降压物质,其效应比硝酸甘油强数千倍。另有50多种海洋生物毒素在心血管系统具有相当的活性,如海葵素thalassin和congestin,海葵毒素具有强心作用,对心率却无影响,可望开发成一种取代洋地黄毒苷的生化药物。海兔毒素不仅有强心作用而且有很强的降压作用。河豚毒素(TTX)的抗心律失常作用目前研究较多。海星酸性粘多糖有明显降低胆固醇及温和的抗凝血作用。从中国南海棘皮动物多棘海盘车分离获得海星甾醇(3β2羟基雄甾252烯2172酮)具有增强记忆及抗氧化作用,海星甾醇经结构修饰得化合物CO1,具有抗心律失常作用。从中国南海短指多型软珊瑚分离出的一种喹啉酮具有明显的心血管活性,作为抗心律失常药物开发是很有前途的。从中国南海小棒短指软珊瑚中分离到的柳珊瑚甾醇(gorgosterol)具有明显的抗心律失常和抗心肌缺血作用,能舒张血管、降低血压、减慢心率及减少心肌耗氧量作用,有望开发成心血管疾病药物。以牡蛎为主要原料的“东海三豪”等保健品具有降血脂、软化血管和改善微循环作用。利用海藻加工成的“脉怡康”、“必索”及螺旋藻制剂等对高脂血、动脉粥样硬化具有良好的预防和治疗作用。以合浦珠母贝提取物制成的珍珠精母注射液,治疗子宫出血疗效显着,已被国家计生委推荐为计划生育用药。

以上实例使人们看到海洋药物产业化的希望。

414海洋生物抗菌、抗炎活性化合物从海洋生物中提取分离的抗菌、抗炎化合物有脂肪酸类、糖酯类、丙烯酸类、苯酚类、溴苯酚类、吲哚类、酮类、多糖类、多肽类、N2糖苷类和β2胡萝卜素类等。最早一批海洋药物是抗菌药物,如头孢菌素类抗生素早已用于临床。

我国在开发海洋抗菌抗炎药物方面取得较显着成就,已开发了系列头孢菌素、玉足海参素渗透剂等海洋抗菌药物,海参中提取的海参皂苷抗真菌有效率达8815%,是人类历史上从动物界找到的第一种抗真菌皂苷。从刺参中分离得皂苷毒素holotoxinA,B已用于治疗脚癣和白癣菌感染。

从环节动物毛乳蛰虫中分离到的含溴化合物结构与灰黄霉素相似,已用于临床,商品名为平。国外临床使用氨基葡萄糖硫酸酯盐(glucosaminesulfate)治疗骨关节炎,能显着减轻患者的炎症和疼痛,毒副作用少。另外作为传统的民间药用植物—半红树药用植物杨叶肖槿中的man2sonones类化合物是高度氧化的倍半萜醌类化合物,和其树皮中提取到一种含棉酚(gossypol)具有很强的消炎作用,证实其在伤口治疗上有效。

从多棘海盘车中分离的海星皂苷能治疗胃溃疡,商品名为“胃可安”,及其配合中药制成的“海洋胃药”已应用于临床。褐藻多糖硫酸酯(FPS)在国内首先用于治疗慢性肾衰,尿毒症患者,现已按国家二类新药获准进入临床,商品名为“肾海康”。海螵蛸具有止血、涩经止带、制酸吞酸、剑疮等功效。

壳聚糖对格兰氏阳性菌的敏感性高于格兰氏阴性菌。

对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,壳聚糖均显示出快速而显着的杀菌作用。壳聚糖的抗菌活性随分子量的下降而增强,并随脱乙酰度的增加而增大。且抗细菌活性比抗真菌活性更强,而水溶性壳聚糖的抗真菌活性要强于其抗细菌活性。从泥鳅中分离到一个21肽Misgurin,具有较强的体外广谱抗菌活性,且没有明显的溶血作用,其抗菌活性是蛙皮素的2～6倍。鲶(Parasilurusasotus)受伤后上皮粘膜细胞层分泌一种分子量为200014Da的抗菌肽parasinI,具有广谱抗菌性,其抗菌活性是蛙皮22的12～100倍。从虹鳟鱼皮中分离得到一种具有抗菌作用的白肽,在抵御胞内或胞外病毒方面起着关键作用。该肽对B1subtilis,P1citreus及E1coli等细菌的抑制作用非常强,远远超过昆虫抗菌肽的抑菌作用。研究表明,海绵中存在的环肽Diso2derminA具有抑菌活性,在浓度为3～116μg·mL-1时可分别抑制枯草杆菌和奇异型杆菌;加勒比海棉Discodermiasp1中分离得到的环肽PolydiscamideA也具有显着的抑菌活性,它对枯草杆菌的MIC为3μg·mL-1。海藻类中存在许多有抗菌活性的物质,如琼脂低聚糖、海藻糖等。

5海洋生物大分子的药学用途

海洋生物大分子指海洋生物中的多糖类、多肽类和蛋白类化合物。多数海洋生物能够产生多糖类聚合物,海洋多糖已证明具有各种各样的生理调节功能。目前国内外已从多种海洋动物中分离到活性多糖成分,如甲壳类动物的甲壳素;软骨鱼骨中的硫酸软骨素;多孔动物海绵,棘皮动物海参、海星中的硫酸多糖,软体动物扇贝、文蛤、鲍鱼、海兔等中的糖蛋白或糖胺聚糖等。另外,多糖在海藻中含量丰富,约占干重50%以上,是海洋多糖药物开发的重要资源。从海藻中还可分离到含微量元素多糖,如碘多糖、硒多糖、锌多糖等。微量元素多糖既可发挥微量元素有机态的营养作用、减少毒性,又可发挥多糖本身的生理活性,因此成为一个新的研究方向。如硒多糖能清除自由基、防治肿瘤;碘多糖能促进神经末梢细胞生长,具有增智作用;锌多糖能调节血液物质平衡,防止皮肤病等。目前有关海洋微生物活性多糖的研究报道很少。从海洋生物中分离的多糖往往具有高度硫酸化的特点,是开发抗病毒特别是抗HIV的重要资源,如从海藻中提取分离的硫酸多糖911和PS2870具有显着的抗HIV作用。硫酸多糖911能通过抑制逆转录酶活性、干扰吸附,来抑制HIV21对MT4细胞的急性感染和对H9细胞的慢性感染。

由于海洋生物生存的特定环境,导致海洋生物中存在的肽类化合物的结构和组成与陆生动植物有很大不同。

很多海洋肽类具有抗肿瘤、抗艾滋病、抗真菌、抗病毒及免疫调节等生理活性。其中抗癌多肽具有活性高、稳定性好等特点。如从海兔中分离到的小分子肽dolastatins,其抑制癌细胞的活性显着,是目前已知来源的抗肿瘤制剂中活性最强的一类;我国科学家从海葵中获得多种强心活性多肽物质和神经调节肽。肽类毒素研究是海洋活性物质研究中发展最迅速的领域之一。海洋动物肽类毒素作为一种攻击或防卫的武器,往往含多种神经、心血管和细胞毒素,一般以神经毒素为主,具有很强的麻醉、强心,抗癌、抗菌和抗病毒作用,是开发研制用于神经系统、心血管系统疾病治疗特效药物的重要来源。海洋生物肽类毒素具有毒性作用强、药效高、作用剂量小等特点,而且分子量相对较小,容易通过基因工程技术进行大批量生产。目前已知的肽类毒素有40余种。海洋抗菌肽是近10年来发展起来的一个研究热点。

抗菌肽具有广谱抗细菌、真菌、病毒、原虫和抗肿瘤功能及独特的作用机理,极有可能成为抗菌、抗病毒以及抗肿瘤药物的新来源。日本学者Nakamura等从亚洲鲎(Tachypleustridentatus)纯化出鲎素(tachyplesin),这是首次从海洋生物中发现的抗菌肽,能显着抑制革兰氏阴性和阳性菌生长。从对虾(Penaeusvannamei)中分离得到对虾肽pe2naeidins,该类肽由富含脯氨酸N端和3个分子内二硫键的C端结构域组成。它们对革兰氏阳性菌有强烈的抑制作用,MIC为016～215μmol·L-1,对革兰氏阴性菌抑制活性较弱,对真菌也表现出抑制作用。

目前许多海洋抗菌肽的基因结构已被确定。用异源大量表达载体(酵母系统)成功重组表达了P2和P32A两种对虾肽。重组肽有显着的抗真菌活性,抗细菌的活性主要集中于革兰氏阳性菌。从鲎血细胞中分离含小颗粒的血细胞与系统应答有关。当用微生物产生物质(如LPS)刺激时,这些血细胞会自发脱颗粒,将抗菌肽(如defensins)释放到胞外体液中。

我国是海洋大国,开发和利用海洋动物抗菌肽资源,将为研制肽类新药提供理想分子设计骨架和模板,为发展新的抗感染药物奠定重要基础。

6海洋极端生物的开发

极端生物的开发利用是海洋生物技术应用的又一个重要领域。具有耐高温、低温、抗压、耐盐碱等功能的极端生物是筛选和分离不同酶类、生物活性物质及次级代谢产物的重要资源。这些极端生物的开发利用将会形成很大的产业。日本计划在未来几年,在极端微生物开发利用上的产值将达到30多亿美元。另外,很值得一提的是海洋生物技术在新能源开发方面的应用。我国目前正在开展海洋极端微生物药学应用的相关研究。

7海洋生物产生的基因药物

海洋生物技术研究的快速发展得益于基础生命科学技术的创新和进步。全基因组测序与结构基因的分析及生物技术应用、DNA提取纯化和分子分析的自动化等无疑大大提高和扩展了海洋生物技术的研究水平和应用范围。

要缩短与国际海洋生物技术研究发展的差距,一项重要的措施是加大基础生命科学的研究和先进技术的发展,加大与水产养殖、天然产物、海洋环境保护、甚至与生物氢研发等应用领域密切相关的海洋分子生物学的研究。在当前选择1～2种有代表性的海洋生物(包括微生物)开展功能基因组学的研究是十分紧迫和必要的,同时,应用基因工程手段研制能替代海水养殖业中广为应用的抗生素的绿色生物药物也是非常急需的。另外,还应进一步扩展海洋生物技术在我国的应用领域,例如加强生物技术在海洋环境保护领域的应用研究,以便真正能够利用高新技术手段解决日益增多的海洋生态环境问题。

海洋药物基因工程主要是指将来自陆地的药物基因转入海洋生物中进行表达,或将海洋药物基因转入陆地微生物、植物或动物中表达,或将海洋药物基因转入海水养殖生物中表达。如海葵多肽毒素具有显着的强心作用,并有降血脂、抗血凝、抑制血栓形成等作用,活性强于毒毛旋花苷,临床前景十分看好。但由于海葵中的多肽毒素含量极微,难以满足临床前及临床试验用药的需要。故科学家们将人工合成的Ap2B基因与E1coli噬菌体基因构建成融合基因,在T49E1coli中表达,得到了融合蛋白,经过分离纯化、蛋白酶切等技术处理,获得高表达,其理化性质及生物活性与天然Ap2B肽毒素完全一致。

8加强海洋生物毒素研究

海洋生物毒素是海洋天然产物的重要组成部分,是海洋生物活性物质中研究进展最迅速的领域,它们具有结构特异、活性广泛且活性强等特点。许多高毒性海洋毒素对生物神经系统或心血管系统具有高特异性作用,可发展成神经系统或心血管系统药物的重要先导化合物,有的已被FDA批准为正式药物,如多肽类海葵毒素已作为强心药物的重要先导化合物。芋螺毒素在临床上用作特异诊断试剂,作为镇痛药疗效确切,不成瘾;ω2芋螺毒素用于癌症、艾滋病晚期的顽痛治疗,成本比鸦片类止痛剂大大降低,它比常用强万倍以上;α2芋螺毒素在小细胞肺癌的治疗中显示极好的应用前景。河豚毒素亦是一种较强的镇痛剂,可代替吗啡、杜冷丁等治疗神经痛。聚醚类毒素PTX(岩沙海葵毒素)、CTX(西加毒素)、MTX(刺尾鱼毒素)等分别具有强抑癌、高强心等作用,已成为新药开发的特殊模式结构。水母毒素有望研制成独特心血管药及神经分子生物学工具药,头足毒素(也称章鱼毒素)可望开发成抗心绞痛药物,海胆毒素和海蛇毒素在心血管、抗血栓药方面将大有作为。

9海洋中药现代化研究

近年,我国海洋生物研究的另一侧重点为海洋中药的现代化研究。海洋中药系指以中医药理论为指导的传统海洋药物。我国最早的医学文献《黄帝内经》中就有“乌贼骨作丸,饮以鲍鱼汁治血枯”的记载。我国的《神农本草经》、《本草纲目》等收载的海洋药物已达百余种。《中药大辞典》收载海洋中药134种;《海洋药物与效方》收载我国常见海洋药物208种,海药效方1197首;《中华本草》亦收载了海洋药物802种。海洋中药传统药材如昆布、海带、紫菜、乌贼骨(海螵蛸)、海马、海龙等涉及的海洋生物包括绿藻、褐藻、红藻等藻类以及腔肠动物、环节动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、脊索动物等。以海洋生物制成的单方药物有22种,以海洋生物配伍其他药物制成的复方中成药有152种。我国对海洋中药的研发已逐渐形成产业。如应用于临床的双海止咳膏、复方褐藻酸胶囊、海力特、复方全牡蛎胶囊、海珍玉液、珍珠精母口服液、海蛇祛风湿灵胶囊、海蛇海龙口服液等,在临床上发挥了重要作用。海洋中药的制剂涉及传统剂型和新制剂的各剂型。新晨

我国从藻类中提取得到具有抗艾滋病活性的一类药物聚甘古酯,可认为是海洋中药现代化研究的实例之一。

10结语

近十几年来,我国海洋药物的研究工作不断向广度和深度发展,发现了数百种新化合物,开发了数种海洋新药,有些已达国际先进水平。近年来,我国政府和少数地方政府对中国海洋药物事业高度重视,正在开展“科技兴海技术”的海洋药物专题研究,尤其是各种基金给予大力资助,以海洋药物为中心的专业化药业逐渐形成。

海洋微生物研究范文第5篇

 

【关键词】微生物；制药；进展；发展远景

 

1微生物制药的特点

 

多样性是微生物最明显的特点，也是因为这个特点，临床医学的生物制药也有了更加广泛的应用前景，而且随着现代医学的发展，微生物制药的方法也得到了更进一步的开发,从目前的情况来看，其主要包括了微生物转化制药、直接利用微生物菌体制药、利用微生物酶制药这几种类型。与化学制药相比，微生物药物具有以下一些特点:首先，微生物本身的生长周期一般都比较短,而且选育菌种比较容易，可以进行大规模的工业生产；其次，微生物药物具有专一有效的特点，其可以完成有机合成难以实现的反应；再次，微生物的来源非常丰富,在筛选的过程中不用特别考虑先导化合物，而且筛选的几率也比较大；最后，通过微生物药物合成改造可以提升微生物药物的生产能力,也更加便于新微生物药物合成。

 

2微生物制药的研究应用

 

2.1微生物在生产维生素类药物方面的应用

 

维生E的生产VE是一种脂溶性维生素,其生理活性相对显著,可以在光合细菌中进行合成，纤细裸藻能将一生育酚有效的聚集在一起,并且能获得高密度细胞,而且，由其合成的生育酚提取也比较容易。尤其在光照充足的情况下,生产力可以得到更好的提高，而且与其他微生物比起来,裸藻的开发潜力和发展前景更好,当然，随着科技和医疗技术的发展，相信将来通过代谢和基因工程等手段以及在培养系统和反应器等方面上的优化可以有效生产生育酚,必将实现维生素E的工业化生产；其次就是维生素C的生产，现阶段，微生物在生产维生素C的技术上已经相对成熟了，在这其中“二步发酵”法中生物合成的优势尤其令人瞩目，固定化细胞技术的应用,大大提高了VC的收率，且目前细菌合成VC法的研究正仍然受到外界的大量关注，发展前景是比较好的，但是与之相比，在利用真核微生物生产VC的研究方面，仍然存在这一些空白,这也是今后业界研究的重点。

 

2.2抗癌药物的生产

 

许多微生物的次级代谢产物都具有抗癌的活性，比如紫杉醇，该化合物现在抗癌药物中被广泛的应用,最新的科技研究成果表明：来源于纤维堆囊菌的埃博霉素紫杉醇有着相似的作用,而且与紫杉醇相比，其水溶性更佳,且分子量相对较小,结构也比较简单,不仅如此，其对耐紫杉醇类的肿瘤细胞还具有比较高的活性,一度被认为是紫杉醇的更新换代最佳产品。在国内,陈良华等人通过对黑曲霉和构巢曲霉两种真菌对福建绞股蓝皂苷的微生物转化研究发现,这两种真菌转化产物有着明显的抗癌活性。不仅如此,近年来社会关注的D一阿洛糖对治疗癌症的效果也比较显著，而且现在的科研工作者在利用微生物酶法生产D一阿洛糖上也有了一定的研究进展,将来有希望实现D-阿洛糖的大量生产,从而将抗癌药物的研发进程推向另外一个阶段。

 

2.3医用酶制剂的生产

 

医用酶与人的身体健康有着密不可分的联系，如果人多的体内缺乏某种酶的时候,人的新陈代谢反应及其发展就会受到不同程度的阻碍,且一旦这种阻碍发展到一定程度，就会引发人类的一些疾病。所以,医用酶及其制剂用于临床研发也是酶工程发展中一个重要热点课题。不仅如此，微生物等均产生溶菌酶在清除致病菌方面还有着良好的效果,这也是一项行之有效的生物技术措施。在未来的时间内，如果能实现其与抗生素的联合使用,抗生素的疗效相应的也会提高。此外，微生物只要还在高效溶栓酶的生产研发方面有着比较显著的推进作用。根据相关资料统计，现阶段中国每年患血栓病的人数总计达上百万余人，而且由这类疾病引发的死亡率非常高,对人类的健康产生了重大的威胁。这些年来,各国致力于研发高效溶栓酶,微生物本身的某些酶都是治疗血栓的有效药物,并已进入临床实用,并且已经产生了较大的社会效益和经济效益，发展前景看好。

 

2.4多价不饱和脂肪酸的生产

 

现如今，多价不饱和脂肪酸在医药等方面的应用越来越广。此外，二十二碳六烯酸(DHA)是一种多价不饱和脂肪酸,也是人体内所必需的元素。就目前来看,DHA还主要来源于鱼油,但是随着科学技术的发展，其也可以通过微生物产生DHA，而且，海洋微生物被医学界认为其是潜在的DHA的重要来源。此外，一些生物可以在无光条件下实现异养生长,并且这种生长过程比较容易控制,在一年中也可以产生恒定质量的DHA。

 

3研究展望

 

可以说,微生物制药在新药研发中所占的比重越来越大,当然，除了上文提到的维生素生产以外,其在抗癌药物、医用酶制剂及多价不饱和脂肪酸等领域也有着很大的药用开发价值。而且随着我国可持续发展战略的落实,微生物制药作为一种新型的制药技术,其可以在帮助我国解决资源危机和生态环境危机方面有着很好的作用,利于我国科学发展观的践行。就目前的情况来看，微生物制药在医药领域的份额与传统的制药技术相比,还存在着一定的差距，尤其是在国内,仍然处于刚起步的阶段,尽管如此，微生物制药在医药领域上的地位还是不可撼动的。而且，根据现有的研究我们可以发现,微生物制药与传统的一些制药方法相比已经取得了更好的收益，所以说，微生物的制药的发展空间还是比较大的，我们对微生物继续深入研究也是非常有必要的。

 

参考文献

 

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[2]吴俊杰.微生物制药研究状况及应用展望[J].科技展望,2016(17):311.

 

[3]陶阿丽,苏诚,余大群,郭乔乔,曹玲玲,曹殿洁,冯学花.微生物制药研究进展与展望[J].广州化工,2012(16):17-19.

海洋微生物研究范文第6篇

此前，超新星爆炸也被用来解释大规模的灭绝。在上新世——更新世交界时期海生浮游生物世界范围灭绝的例子中，存在着一些支持的证据：在对那个时期的海洋沉积物的研究中发现了超量的铁—60，超新星爆发产生的一种放射性同位素。天文学家所不知道的是，那时候是否有离地球足够近的超新星爆发。

现在，Benítez认为，那个毁灭性的超新星可能产生于由炽热、年轻的恒星组成的天蝎—人马座星协，一个充斥着恒星爆发的小集团。现在，这个星协距离地球450光年，但是对于欧洲喜帕恰斯天文卫星观测数据的最新分析表明，在过去它可能距离地球很近。Benítez认为，有一颗超新星在仅仅100光年外爆发——近到产生的高能宇宙射线足以损害地球，破坏地球的臭氧层。此外，根据已知的类似于天蝎—人马座星协中超新星的产生率，巴尔的摩市空间望远镜研究所的合作者Jesús Maíz-Apellániz计算出在过去1千1百万年中那里至少有大约20次爆发。

尽管海洋沉积物中铁—60的总量大致上与Benítez所认为100光年外超新星爆发（的假设）相符合，Benítez认为还要进一步研究以确认绝大多数的铁元素沉积在灭绝发生的时期。

几位德国天文学家近日表示，他们在对一些天文学和地质学资料进行研究之后发现，200万年前一颗正处于爆炸期的星球差一点儿就将地球上的臭氧层炸飞并导致地球面临一场生态灾难。

天文学家表示，他们首先发现了一个由数千颗极不稳定的大型星球组成的恒星群曾在几百万年之前与太阳系“擦肩而过”，组成这一恒星群的星球寿命较短，外部均包裹有高温气体，很容易发生爆炸。

海洋微生物研究范文第7篇

[关键词]页岩，孢粉相，沉积环境

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0397-01

前言

所有孢粉有机质的组合都可以称为孢粉相，孢粉相（palynofacies）是指“用HCl和HF孢粉分析技术从沉积物或沉积岩中获得的在显微镜下可观察的所有抗酸有机质”。包括特定孢型以及所有的有机碎屑。孢粉相与页岩油气密切相关，通过对孢粉相的研究，可以提高生物地层的对比精度，对古沉积环境进行解释，以及对其成烃潜力进行评价。

页岩孢粉相分析方法

所有样品进行观察描述岩性后在撞击式岩石粉碎机上粉碎至细微颗粒状，页岩中有机质丰富，只需取2～5克置于塑料容器内，按以下步骤进行孢粉学处理：

第一步：盐酸 先往容器内加入适量的稀盐酸（浓度10%～15%），待反应结束时（不起泡）再加入适量浓盐酸，直至反应彻底结束。容器内加满清水，搅拌均匀后静止沉淀4小时以上。弃去上清液后再加水至满刻度，搅拌均匀后静止沉淀4小时以上。反复操作直至液体呈中性为止。

第二步：氢氟酸 彻底清除上部澄清液体，加适量氢氟酸（浓度40%），搅拌均匀，待反应结束时再加入适量氢氟酸，每隔半小时搅拌一次，直至反应彻底结束（12小时以上）。水洗至中性，方法同上。

第三步：热盐酸 彻底清除上部澄清液体后将样品移入玻璃容器内，加入适量稀盐酸（浓度10%～15%），加热至液体透明为止。水洗至中性，方法同上。

第四步：重液浮选 试样移入离心管内，离心除去多余的水分，加入碘重液（d=2.1），离心（n=1500r/min）浮选两次，每次离心15分钟。

第五步：醋酸稀释 取离心管上部的浮出部分置入相同编号的烧杯中，加入稀醋酸（1%），充分搅拌后静止沉淀12小时以上。水洗至中性，方法同上。

第六步：离心集中 将沉淀之烧杯底部的试样移入事先准备好得离心管内，除去多余的水分即得到孢粉残留物。

孢粉有机质的分类

孢粉有机质分析鉴定是建立在孢粉分析间鉴定基础上的，通过透射光和荧光显微镜观察各种组分的形态、质地、结构、大小等。对孢粉有机质进行分类最重要依据，就是有机质的来源，如水生生物、陆源植物等。

根据孢粉相统计鉴定结果，将其分为孢型、结构有机质、无结构有机质三大类（表1）。孢型主要是指孢粉、藻类、真菌及其他生物残体（如牙形石，有孔虫内膜，以及植物果实等）。结构有机质主要为各种植物碎屑，以煤质、木质最为常见，多为经过降解碳化的木质组织，还可见一些角质层、管状物、丝状物、动物骨骼等。

孢粉相沉积环境分析

孢粉相的古沉积环境分析，包括确定陆源沉积物的数量和位置，确定沉积方向性，从而推断水进――水退趋势，区分开放湖盆或封闭型湖盆。

植物碎屑几乎全部都是陆源的，集中于湖盆边缘区，对应沉积环境为滨浅湖相。海绵状无定形主要为藻类体以及其他水生生物经微生物分解之后，经絮凝作用形成的海绵构造的松散团块，大量集中于湖盆中央地带。颗粒状无定形则包含藻类体、孢粉、各种降解的植物碎屑以及海洋生物碎片等，成分复杂，表现为细小颗粒状，聚集成团或者分散分布，由于颗粒状无定形物源复杂，它的高含量代表了盆地边缘到中央的过渡地带。

在深湖-半深湖相中，孢粉有机质以絮凝作用形成的有机质团块为主，表现为海绵状无定形的高含量；而在浅湖-滨湖相中，有机质以陆源植物碎屑为主。因此有机质组合成分与水进、水退密切相关。水进时，水体范围加大，加深，离岸较远，沉积物变细，组合以无定形为主；水退时，水体范围缩小，离岸距离变小，有利于粗粒有机质的输送。

结论

孢粉相对沉积环境有较直接的指示作用。结构有机质来源于陆源植物碎屑，代表沉积相为湖盆边缘区，生烃能力低下。颗粒状无定形来源复杂，为孢粉藻类体、降解的植物碎屑、海洋生物碎片等集合而成的细小颗粒，代表湖盆边缘到中央的过渡地带，生烃潜力中等。海绵状无定形主要是海洋微生物经过分解、絮凝作用形成的海绵状松散团块，代表沉积相为湖盆中央地带，生烃潜力较好。

参考文献

海洋微生物研究范文第8篇

关键词：纳米Co3O4；复合生物吸附剂；重金属离子；动态吸附试验

中图分类号：X712 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2011）24－5211-05

Study on Bioremediation of Heavy Metal in Cultured Seawater by Loading Sphingomonas sp． on Nano Co3O4

CHEN Wen－bina，b，YIN Leib，XU Xing－youb，MA Wei－xingb

（a． Jiangsu Institute of Marine Resources； b． Department of Chemical Engineering， Huaihai Institute of Technology， Lianyungang 222005， Jiangsu， China）

Abstract： Composite biosorbent of nano Co3O4 carrying Sphingomonas sp． was prepared， then the characteristic of composite biosorbent and its heavy metal ions adsorbing ability in aquaculture seawater was investigated． The continuous－flow experiments showed that removal ratio could arrive to 90％ after 90～130 min when the flow rate was 1．2 L／h． The effluent water met the level I of seawater quality standard． The COD value after treatment was 2.5~3．2 mg／L， equivalent to a removal ratio of about 85％.

Key words： nano Co3O4； composite biosorbent； heavy metal ions； continuous－flow experiments

海洋水域由于船舶海洋排污、倾废、事故泄油，大量陆地生活污水、工农业废污水直排，甚至一些未经任何处理的工业废料、生活垃圾倾海或填海等，使得大量的污染物质排向海洋，导致近海海域污染加剧，海水环境质量逐年下降。

徐颖［1］在全国第二次海洋污染基线调查工作基础上，研究了连云港附近海域水环境质量，结果表明，连云港附近海域已受到重金属离子和有机物污染。其中Pb2＋和Hg2＋污染较重，海水COD值一般达到20．0 mg／L以上，远超过中度污染海水水平（COD值≤5 mg／L），不能作为养殖海水使用。进入水体的重金属离子不易被微生物分解，它会通过生物富集和放大作用与水生生物体内酶的催化活性部位中的巯基结合形成难溶解的硫酸盐，抑制酶的活性，妨碍了机体的代谢作用，对水生生物易造成“三致”效应（致死、致畸、致突变）［2］。养殖水体中有机物质在微生物和温度作用下逐渐分解，并造成底层水温升高，水中溶解氧含量下降。在有机质的发酵、分解过程中产生CO2、沼气、有机酸、氨氮、亚硝酸盐等有害物质，还会滋生大量致病菌，导致水生动物致病或死亡［3］。

从理论上讲，许多常规的物理、化学、生物的废水处理方法可以应用于养殖体系。例如通过沉积、砂滤、机械过滤等方法可以去除悬浮固体；通过嵌入式或流动式生物过滤器、旋转式的生物反应器和流体化反应床等，可使有机物发生氧化、硝化及去氮化作用等，从而降低水体中COD值及氮、磷浓度。但是这些处理方法有其自身的缺陷，产生大量的淤泥，能量消耗大，保留时间短等，因此并不一定适用于水产养殖废水的处理。最近几年，国内外研究人员研究开发了许多养殖废水处理方法。

海洋底泥中的微生物长期处于高度贫营养和恶劣的环境，具有特殊的代谢调控机制以适应多变的环境（尤其是营养物缺乏的环境），能够高效调整自身的生长来抵抗不利的环境变化。并且对众多的底物，从多环芳烃类化合物、聚乙烯醇、稠环芳烃等高聚物到简单无机物氮，都具有独特的降解能力［4，5］，筛选出的菌种从生物活性、酶的结构特点等角度看，对多种重金属离子有较强的富集作用，也更适合对海洋重金属离子的净化应用［6］，这为海洋中微生物的综合利用提供了可能性［7，8］。

纳米材料是粒径在100 nm以下的超微粉末，当物质颗粒被粉碎到大小为纳米量级（1～100 nm）时，随粒径变小而纳米材料的表面原子数、表面积、表面能和表面结合能迅速增大。由于表面原子周围缺少相邻的原子，具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定下来［9］，具有很强的吸附能力，可在较短时间内达到吸附平衡，是进行痕量元素分析的较为理想的分离富集材料［10］。

试验从连云港海域底泥中分离、筛选出对重金属离子有较强耐性的微生物，利用纳米材料对微生物进行固定化，应用于室内养殖海水中有机物、重金属离子污染的净化处理，类似的研究在国内外未见报道。因而，该研究对于保障海水养殖业健康发展，提高水产品质量，增加经济效益具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1．1 主要仪器

WFJ－7200型可见分光光度计［尤尼柯（上海）仪器有限公司］；TDL－4飞鸽系列离心机（上海安亭科学仪器厂）；SW－CJ－1D型无菌操作台（苏州净化设备有限公司）；pHSJ－5型实验室pH计（上海树立仪器仪表有限公司）；SHP－180生化培养箱（上海雷磁仪器厂）；HZQ－QX型全温振荡器（上海实验仪器总厂）；立式压力蒸汽灭菌器（哈尔滨东联电子技术开发有限公司）。

1．2 复合生物吸附剂的制备

直接使用游离细胞，虽然具有传质性能好、反应迅速、接触面积大等优点，但是由于其密度小、颗粒直径小、强度低、易被水流冲走、利用率低下、固液分离困难、培养基的带入而引起二次污染等，难以直接用于实际生产。因此可以采用微生物细胞固定化技术，利用其生物离子交换树脂的作用，而且固定化细胞比离子交换更为经济，受Ca2＋、Mg2＋、Na＋和K＋等离子的影响较小；也可以使用纳米材料负载微生物对其游离细胞进行固定化，可增加其化学稳定性和机械强度，减少吸附―解吸循环中的损耗。

试验以合成的纳米Co3O4负载鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp． XJ2）。斜面活化（2次活化），转接一次做种子，再按照10％的接种量来制备活体细胞，用250 mL锥形瓶装约60 mL的菌液，在37 ℃摇床中培养24 h，然后往不同菌悬液中加入不同量的Co3O4纳米材料，调节pH为5．5左右，磁力搅拌吸附35 min，使用磁力进行固液分离，然后倾倒掉上清液，得到纳米Co3O4负载菌的复合生物吸附剂，通过测定上清液的COD值来确定菌与纳米Co3O4的最佳比例，试验结果表明复合生物吸附剂在磁场中能快速沉降，固液分离效果好。由表1可知，当菌体与纳米材料的质量比为5∶4时，上清液COD值很低，溶液清澈，在显微镜下可观察到游离菌明显少于未负载前。

1．3 试验方法

以连云港赣榆县某养殖场海水为样品，分别测定此海水样重金属离子Ni2+、Hg2+、Pb2+、Zn2+和COD值的初始浓度。动态吸附试验装置如图1。取2．0 L已知重金属离子浓度的海水于反应器中，加入一定量的复合生物吸附剂，调节溶液pH，搅拌60 min，打开进样阀连续运行，每隔一定时间在出水口处取样，测定吸附后溶液中重金属离子浓度，计算重金属离子的去除率。

2 结果与分析

2．1 条件试验

2．1．1 时间对重金属离子吸附效果的影响 取一定量的海水，室温，控制海水流量为1．0 L／h，菌含量500 mg／L，纳米Co3O4 400 mg／L，结果见图2。从图2可以看出，前60 min吸附速度较快，60～100 min吸附速度相对减慢。这主要是由于起初纳米材料和菌体内部积累的重金属离子的浓度较低，体系对Zn2+的吸附在很短时间内完成，可能主要是由于细菌的代谢产物的作用和菌体、纳米材料的表面吸附作用，而通过参与代谢过程的重金属离子是非常少的。随着时间的推移，吸附体系胞内重金属离子的浓度增大以及生物吸附剂的聚集而导致一部分吸附位点被掩盖，使吸附速率减小；当吸附时间达到100 min时，吸附基本达到饱和，图中曲线将会出现平台的趋势。并且对重金属离子的去除率都可以达到95％以上，达到海水质量Ⅰ类标准。

2．1．2 流量对重金属离子吸附效果的影响 室温，菌含量500 mg／L，纳米Co3O4 400 mg／L，取一定量海水控制不同流量（F）考察其对重金属离子吸附效果的影响，结果如表2所示。由表2可知，在不同F值情况下，对重金属离子的去除率在150 min左右基本都可以达到80％，在110 min可以达到90％。F值为1．2 L／h，处理时间为90～130 min时去除率达到90％以上，处理海水质量达到了海水质量Ⅰ类标准。此后去除率缓慢下降。如果F值过大，运行时间太短，吸附过程还没有达到平衡就开始出水，导致去除率迅速下降；原因可能是在反应器运行初期阶段复合生物吸附剂表面有大量吸附位点，重金属离子极易吸附到材料表面上，去除效果最好；反应器运行一段时间后，材料上吸附位点减少，但是由于材料的吸附量较大，可以连续处理大量的海水，去除率下降缓慢。F值过小，运行时间太长，可能会有一部分复合生物吸附剂随出水流失，导致重金属离子去除率略有下降。

F值为1．8 L／h，第8次取样，运行时间为110 min时重金属离子去除率降至80％以下；F为0．8 L／h，第10次取样，运行100 min时重金属离子去除率降至85％以下；F为1．2 L／h、处理时间为110 min时，连续取样处理前12次重金属离子去除率均可以达到90％以上，并且去除率下降缓慢，吸附剂可重复使用7次以上。因此在处理海水重金属离子过程中F值控制为1．2 L／h，处理时间为110 min。

2．1．3 复合生物吸附剂的可再生性 用500 mL 0．20 mol／L、1 000 mL 0．10 mol／L、2 000 mL 0．05 mol／L EDTA对失效的复合生物吸附剂进行再生1 h，再生液重复使用。然后用再生后的复合吸附剂进行吸附试验，室温条件，F值为1．2 L／h，时间100 min，通过吸附剂再生后的单位吸附量q计算再生率u（％），考察再生液浓度对吸附剂再生效果的影响。由表3可知，再生液EDTA浓度对再生效果影响不大，从操作方便的角度考虑，选用500 mL 0．20 mol／L EDTA对复合生物吸附剂进行再生。

复合生物吸附剂经3次再生后，对重金属离子Ni2+、Hg2+、Pb2+、Zn2+去除率可以达到92％，第4次再生后可以达到85％，第5次再生后吸附剂对重金属离子去除效果较差。如果更换再生液进行再生，吸附剂仍具有较好的吸附性能，故每再生4次后重新更换再生液。连续测定吸附后出水的COD值都为2．5～3．2 mg／L，对海水COD值的去除率可以达到85％左右。

2．2 不同吸附剂对养殖海水中重金属离子处理效果比较

分别利用海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌、纳米材料Co3O4、纳米Co3O4负载鞘氨醇单胞菌作为处理后1、2、3处理含重金属离子的养殖海水，结果比较见表4、5，可以看到，连云港海水水质都属于Ⅲ到Ⅳ类的标准，不能作为水产养殖区和海洋渔业水域。通过试验研究，使用海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对重金属离子吸附净化后，海水水质标准可以达到II类标准，纳米材料Co3O4达到I、II类标准，纳米Co3O4负载鞘氨醇单胞菌处理效果最好，水质全部达到I类标准。

3 结论

利用Co3O4负载鞘氨醇单胞菌进行海水中重金属离子的动态吸附试验，当流速F值为1．2 L／h，处理时间为90～130 min时，对Hg2＋、Ni2＋、Pb2＋、Zn2＋的去除率均达到90％以上，达到海水质量Ⅰ类标准。连续测定吸附后出水的COD值都为2.5~3．2 mg／L，对海水中COD值去除率达到85％左右。用EDTA对吸附Pb2＋后的固定化菌体进行解吸试验，连续使用4次后再生率仍可以达到85％，可以重复利用。所以可以根据海水受重金属离子污染的程度，选择不同的处理方法净化养殖海水水质，对已被污染的水域或受损海洋生态系统进行环境净化，从而保证水产养殖业的可持续发展。

参考文献：

［1］ 徐 颖．连云港附近海域水环境质量评价［J］．海洋环境科学，2001，20（4）：54－60．

［2］ BAUDOUIN C，CHARVERON M，TARROUX R，et al． Environmental pollutants and skin cancer［J］． Cell Biol Toxicol，2002，18（5）：341－348．

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［4］ 郑天凌，鄢庆枇，林良牧，等．海洋微生物对甲胺磷农药的降解作用［J］． 台湾海峡，1999，18（1）：95－99．

［5］ KYOUNG C，ZYLSTRA K Y，GERBEN J，et al． Catabolic role of a three－component salicylate oxygenase from Sphingomonas yanoikuyae B1 in polycyclic aromatic hydrocarbon degradation［J］． Biochemical ＆ Biophysical Research Communications，2005，327（3）：656－662．

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［8］ 李秋芬，袁有宪． 海水环境生物修复技术研究展望［J］． 中国水产科学，2000，7（2）：90－92．