番茄红素培养酵母的生物学效应研究

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　　摘要：以酵母菌为材料，在固体和液体培养基中添加不同浓度的番茄红素（０、１０、２０、３０、４０、５０、６０ｍｇ／Ｌ），进行４轮连续培养，对所得后代测定多种生理生化特征。结果表明，培养基中番茄红素浓度在５０ｍｇ／Ｌ以下时，随着番茄红素浓度的增大，酵母菌细胞的体积、繁殖能力和内含物（可溶性糖、蛋白质和核酸等）含量均增长；当超过这一浓度后，上述特征都有所下降。
　　关键词：番茄红素；啤酒酵母；生物学效应
　　中图分类号：Ｑ４９３．９９文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）05－0921-03
　　
　　The Biologic Effect of Lycopene on Cultured Saccharomyces cerevisiae
　　
　　ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ－ｍｉｎ
　　（Ｍａｒｉｎｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｔ Ｗｅｉｈａｉ， Ｗｅｉｈａｉ ２６４２０９， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： The physiological characters of yeast （Saccharomyces cerevisiae） after 4 generations of continuous cultivation in solid and liquid medium added with different concentrations of lycopene such as 0，10，20，30，40，50 and 60 ｍｇ／Ｌ were assayed. Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｙｃｏｐｅｎｅ ｗａｓ ｂｅｌｏｗ ５０ｍｇ／Ｌ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ， ｔｈｅ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ， ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｖｏｌｕｍｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍａｎｙ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ （ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ， ｐｒｏｔｅｉｎ， ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ， ｅｔｃ） ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｏｆ ｙｅａｓｔ ｗｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｙｃｏｐｅｎｅ ｓｕｐｐｌｙ． Ｂｕｔ ｔｈｅｓｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃ ｉｎｄｅｘｅｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｌｙｃｏｐｅｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｅｘｃｅｅｄ ５０ ｍｇ／Ｌ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌｙｃｏｐｅｎｅ； Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ； ｂｉｏｌｏｇｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ
　　
　　番茄红素是一种类胡萝卜素，主要存在于番茄等其他新鲜蔬菜中。研究发现，番茄红素清除自由基的能力最强，是胡萝卜素的２倍多，是维生素Ｅ的１００多倍［１－３］。不少专家认为番茄红素在肿瘤的预防和治疗中可能起着决定性作用［４－７］。此外，它还具有保护心血管、增强机体免疫力、保护皮肤等多种生物学功能［８，９］，因而番茄红素广泛用于食品、医药和化妆品领域。本研究以酵母为材料，将一定浓度的番茄红素加入到酵母培养基中，对多轮培养后代进行生理生化指标测定，以探讨番茄红素对酵母的生物学效应，为合理利用番茄红素提供理论依据。
　　１材料与方法
　　１．１材料
　　啤酒酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ），来自山东大学威海分校微生物学实验室。
　　番茄红素（Ｌｙｃｏｐｅｎｅ，ＬＰ），纯度８０．５％，橙红色粉末，购自绿谷生物制品有限公司。
　　液体基本培养基：马铃薯培养基（马铃薯２００ ｇ，葡萄糖２０ ｇ，去离子水１ ０００ ｍＬ）灭菌后分装入６０ｍＬ三角瓶中，每瓶３０ ｍＬ培养液；固体基本培养基：在上述液体基本培养基中添加２％琼脂，倒入培养皿中（直径９ ｃｍ）；处理培养基：在基本培养基中按不同浓度添加番茄红素，浓度分别为：０（对照）、１０、２０、３０、４０、５０、６０ ｍｇ／Ｌ。依据各种浓度将配制成的固体培养基分别接种于７只培养皿中，用于菌落的培养；液体培养基分别接种于７只三角瓶中，用于菌悬液培养和生长量的检测。
　　１．２方法
　　酵母菌种先进行液体活化，待液体中菌细胞密度达到１０６个／ｍＬ时，取０．１ ｍＬ活化的酵母菌转入１０ ｍＬ无菌水中制成菌悬液，每次吸取０．１ ｍＬ注入液体培养基中、摇匀，在２６℃±１℃，５０ ｒ／ｍｉｎ条件下摇床培养；同时吸取０．１ ｍＬ菌悬液注入固体培养基平板上，涂布均匀，培养３ ｄ。随后分别从第一轮（记为Ｒ１）培养所得各处理组和对照组的酵母菌悬液中取０．１ ｍＬ重复上述步骤，继续培养即为第二轮，记为Ｒ２。以此方法再连续培养２轮，分别记为Ｒ３、Ｒ４。每轮所得的酵母菌的菌落或菌悬液除了接种下一轮外，其余均用于生理和生化指标的测定。
　　１）酵母细胞直径的测量。从摇匀后的各种处理和对照组的菌悬液中吸取一滴菌液，置于干净的载玻片上，盖上盖玻片，以显微测量技术测定酵母菌细胞的直径，各种处理和对照均测定２０个细胞，计算平均数。
　　２）菌悬液细胞密度的测定。从摇匀后的各种处理和对照组的菌悬液随机吸取一滴，置于干净的血球计数板上，利用血球记数法统计菌悬液中细胞密度，测定２０次，计算平均数。
　　３）可溶性糖含量测定。在固体培养基上用干净盖玻片刮取０．１ ｇ鲜酵母，快速研磨，加入２５ ｍＬ去离子水，转移至５０ ｍＬ锥形瓶中，沸水浴１０ ｍｉｎ。待溶液冷却后，定容至１００ ｍＬ。取１ ｍＬ于试管中，加入５ ｍＬ蒽酮，沸水浴１０ ｍｉｎ，在６２５ ｎｍ波长下比色测定可溶性糖含量。
　　４）蛋白质含量测定。同上取０．１ ｇ鲜酵母，加入４ ｍＬ蛋白质抽提Ｂｕｆｆｅｒ，快速研磨，６ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心２０ ｍｉｎ，上清液以双缩脲法在５５０ ｎｍ波长下比色测定蛋白质含量。
　　５）核酸含量测定。同上取０．１ ｇ鲜酵母，加１０ ｍＬ ５％冷过氯酸，冰上快速研磨，３ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心１０ ｍｉｎ，取沉淀，加入５ ｍＬ的乙醇∶乙醚∶氯仿为
　　２∶２∶１的混合液，摇匀后静置１５ ｍｉｎ，３ ０００ ｒ／ｍｉｎ再离心１０ ｍｉｎ。取上清液，加５ ｍＬ ５％的三氯乙酸，９０℃水浴３０ ｍｉｎ，在２６８ ｎｍ波长下测定核酸含量。
　　２结果与分析
　　２．１番茄红素对酵母菌体积的影响
　　当酵母菌培养在含有不同浓度的番茄红素的培养基后，并经多轮连续培养，酵母菌的细胞体积产生了较大的变化（表１），基本趋势是随着培养基中番茄红素的增加，细胞直径也增大，但均未达到显著差异水平；当培养基中番茄红素浓度超过５０ ｍｇ／Ｌ时，细胞体积的增大就不再明显。可见，酵母菌在生长时吸收了番茄红素，减少了细胞内的自由基等有害物质对细胞的损害［１］，使代谢活动更加顺利。
　　２．２番茄红素对酵母菌液体培养物细胞密度的影响
　　分别对液体内培养的酵母菌细胞密度进行测定，结果（表２）表明，培养基中番茄红素浓度为0~50 ｍｇ／Ｌ时，细胞密度逐渐增大。在浓度为60 ｍｇ／Ｌ时，细胞密度有所下降，但相比对照仍高出很多。这可能是由于酵母菌在含有番茄红素的环境中生存时，番茄红素有利于个体的代谢，使细胞分裂加快，同时细胞的寿命也可能得以延长，这就使细胞密度明显大于对照［８］。而在４轮的试验中，差距均不太明显，只是到第４轮培养时，变化趋势不如第２轮，这可能是由于经４轮连续培养，酵母菌细胞已繁殖了数十代，基本适应了环境的变化。
　　２．３番茄红素对酵母菌内含物的影响
　　测定了用含有番茄红素培养的酵母菌细胞内含物（总可溶性糖、蛋白质、核酸）含量，结果（表３、表４、表５）表明，用番茄红素培养酵母菌后，细胞的３种内含物含量均发生了不同程度的变化，总体变化趋势是在番茄红素浓度在５０ ｍｇ／Ｌ以下时，变化较显著，与对照相比基本上都是随着番茄红素浓度的增加，内含物含量也随之增加。当培养基中番茄红素的浓度超过这一数值时，细胞内含物含量与对照的差距就不再明显，这可能是因为番茄红素浓度太高对细胞内部代谢有一定的抑制作用。
　　３讨论
　　从试验结果来看，番茄红素具有明显的抗氧化作用，无论是对单细胞生物，还是对多细胞个体，都能很好的清除其体内的高氧化态物质［９］，令机体保持旺盛的新陈代谢；试验证明番茄红素对细胞ＤＮＡ损伤具有保护作用［１０］，显然它具有抗氧化、抑制突变［１１］及预防癌症等功能，能延缓衰老。另外，酵母在含有不同浓度的番茄红素的培养基中进行多代连续培养后，发现酵母菌并未表现出明显的副作用，证明这种天然的物质安全可靠，从而说明番茄红素将会成为最值得期待的抗衰老物质之一。
　　但是，对于人类来讲，番茄红素的摄入量并非越多越好。据报道［３］，正常健康的人每天摄入番茄红素的量在５～７ ｍｇ时最有利于各级循环，足以对付氧化应激和防止慢性疾病。在患病的情况下如患癌症和心血管疾病时，应适当加大摄入量，每天摄入３５～７５ ｍｇ即可。
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