从斯里兰卡红树林沉积物中分离的 Kocuria flava PUTS1_3 黄色素：生物活性与应用潜力的新发现

为探究微生物色素的应用潜力，研究人员对从斯里兰卡普特拉姆泻湖红树林沉积物中分离的 Kocuria flava PUTS1_3 进行研究。发现其黄色素含 β - 胡萝卜素等 3 种类胡萝卜素，有抗菌、抗氧化等特性，在纺织等领域有应用前景，为天然色素开发提供参考。

　　在色彩斑斓的微生物世界里，微生物产生的色素犹如一颗颗璀璨的宝石，吸引着科研人员的目光。在食品、化妆品、制药和纺织等众多行业中，色素的应用极为广泛。曾经，天然染料在各领域占据重要地位，然而随着合成染料的兴起，因其价格低廉、易于获取，天然染料逐渐被冷落。但近年来，消费者对合成色素危害的担忧与日俱增，使得天然色素再次成为研究热点。微生物作为天然色素的重要来源，具有诸多优势，比如生产成本低、可在可控条件下培养，且其生长不受季节和地理因素限制。其中，类胡萝卜素作为微生物色素的重要成员，不仅颜色多样，从黄色到红色不等，还具有保护微生物细胞免受紫外线辐射、抑制竞争微生物等重要生物学功能，部分类胡萝卜素还参与光合作用，甚至具有维生素 A 原活性，可作为膳食补充剂。

Kocuria flava 是一种能产生亮黄色细胞内色素的细菌，以往研究虽发现其色素具有一定抗氧化和抗菌活性，在织物染色方面也有潜力，但对其研究仍相对不足。在此背景下，来自斯里兰卡凯拉尼亚大学（University of Kelaniya）的研究人员展开了深入探究，旨在全面了解 Kocuria flava PUTS1_3 产生的色素特性及其潜在的生物技术应用。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为微生物色素的开发利用提供了重要参考。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过标准平板技术从普特拉姆泻湖红树林沉积物中分离色素产生菌；利用 16S rRNA 基因测序及系统发育分析鉴定菌株；采用多种有机溶剂萃取色素，并通过 UV - 可见光谱、薄层层析（TLC）、高效液相色谱（HPLC）等技术对色素进行纯化和表征；运用琼脂孔扩散法、DPPH 自由基清除试验等测定色素的生物活性；使用特定数学公式计算色素的防晒系数（SPF），并对多种织物进行染色实验，测试染色织物的色牢度和抗菌活性 。

研究结果

1. 黄色素产生菌的分离与鉴定：研究人员从普特拉姆红树林生态系统的沉积物样本中成功分离出多种色素产生菌，其中一株黄色菌落形态不规则、边缘完整的菌株 PUTS1_3 被选中深入研究。经革兰氏染色、生化特性分析及 16S rRNA 基因测序和系统发育分析，确定 PUTS1_3 为革兰氏阳性球菌，属于 Kocuria flava。
2. PUTS1_3 黄色素的提取：在添加 1.5%（w/v）D - 葡萄糖的营养肉汤中振荡培养 PUTS1_3，可促进黄色素产生。通过比较不同有机溶剂的萃取效果，发现甲醇对色素的提取效率最高，表明目标色素具有极性特征。
3. 黄色素的纯化与表征：TLC 分析显示色素提取物有 3 个不同斑点，对应的 R_f值分别为 0.88、0.78 和 0.61，表明色素提取物含有多种成分。UV - 可见光谱呈现出类胡萝卜素特有的 “三指” 形状光谱，在 409nm、437nm 和 466nm 处有吸收峰。HPLC 色谱图证实了色素提取物中存在 3 种不同极性的化合物，并通过与标准 β - 胡萝卜素对比，鉴定出其中一种相对非极性化合物为 β - 胡萝卜素，另外两种相对极性化合物可能属于 C₅₀类胡萝卜素。
4. 粗色素提取物的生物活性测定
   • 抗菌活性：采用琼脂孔扩散法测试色素提取物对 6 种细菌和 3 种真菌的抗菌活性。结果显示，该色素对革兰氏阳性细菌如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）有抑制作用，其中对单核细胞增生李斯特菌的抑制效果最强，抑菌圈直径可达 17.00 ± 0.00mm，但对革兰氏阴性细菌和测试的真菌无抑制作用。
   • 抗氧化活性：通过 DPPH 自由基清除试验评估色素提取物的抗氧化活性，以丁基羟基甲苯（BHT）为参考。结果表明，色素提取物的抗氧化活性呈剂量依赖性增加，IC₅₀值为 181.95 ± 4.57μg/ml，而 BHT 的 IC₅₀值为 14.91 ± 0.16μg/ml 。
   
   
5. 色素提取物的生物技术潜力测定
   • 防晒系数（SPF）：根据曼苏尔数学方程计算色素提取物的 SPF 值，结果显示其 SPF 值为 7.69 ± 0.01，表明该色素具有轻度防晒能力，相比之下，参考防晒霜的 SPF 值为 28.54 ± 0.02。
   • 作为织物着色剂的应用：研究人员选取 10 种不同织物进行染色实验，结果表明该黄色素在不同织物上均呈现出较高的视觉质量，但在紫外线照射下会出现褪色现象。此外，染色织物在 pH 稳定性和耐洗性测试中表现良好。
   • 染色织物的抗菌活性：对染有黄色素的织物进行抗菌活性测试，结果显示染有色素的平纹细布和生丝织物对金黄色葡萄球菌有良好的抗菌效果，对大肠杆菌（Escherichia coli）的抗菌效果有限，而未染色的对照织物细菌生长明显更多。
   
   

研究结论与讨论

研究表明，从斯里兰卡普特拉姆泻湖红树林沉积物中分离的革兰氏阳性土壤细菌 Kocuria flava PUTS1_3 产生的黄色色素含有 3 种类胡萝卜素化合物，包括 β - 胡萝卜素。该色素提取物对测试的革兰氏阳性细菌具有抗菌活性，同时具有自由基清除能力，可作为潜在的抗氧化剂。尽管其 SPF 值较低，但抗氧化特性使其在防晒霜配方中具有一定潜力，有望中和紫外线损伤产生的自由基，增强整体光保护效果。在纺织应用方面，该色素在染色时表现出良好的上色率和对洗涤及 pH 处理的稳定性，但紫外线引起的褪色问题仍有待解决。此外，染色织物对革兰氏阳性细菌的选择性抗菌活性，为其在功能性织物行业的应用提供了新的研究方向。该研究为微生物来源的天然色素在生物技术领域的应用提供了重要依据，有助于推动相关产业对天然色素的开发和利用 。