CN109321501B - 一种产晒后修复作用多糖的类芽孢杆菌属菌株及其应用 - Google Patents
一种产晒后修复作用多糖的类芽孢杆菌属菌株及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种产晒后修复作用多糖的类芽孢杆菌属菌株及其应用。该菌株分类命名为多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)PYQ1,保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏编号为CGMCC No.16444。本发明包括菌株的分离培养及16S rDNA鉴定;菌株发酵产物胞外多糖的获得以及该菌株所产胞外多糖在晒后损伤修复上的应用。本发明公开的类芽孢杆菌PYQ1所产多糖能显著提高晒后损伤细胞的增值活性,具有明显的晒后损伤修复作用,其作为微生物发酵的天然产物具有成本低廉、简单易获得等特点,可应用于相关晒后修复剂的制备,且具有良好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于新菌种筛选技术及微生物技术领域,特别涉及一株能产具有晒后 修复功效的胞外多糖的芽孢杆菌属菌株及其应用。
背景技术
根据波长的不同,紫外线可以分为三类:波长为320-400nm的长波紫外线 (UVA)、波长为280-320nm的中波紫外线(UVB)以及波长为200-280nm的短 波紫外线(UVC)。位于地表上方十几公里以上的臭氧层可以吸收对人皮肤损伤 最大的全部的UVC以及绝大部分的UVB,是地球上生物生命活动的天然屏障。 但是,随着大气污染逐年加重,臭氧层遭到严重破坏,辐射到地球表面紫外线显 著增加,影响人们的生活质量。因此,UV对生物体的损伤作用及其防护已成为 全球普遍关注的热点问题。
皮肤是人体抵御外界各种理化刺激的第一道防线及生物屏障,其中UV是皮 肤接触的重要有害因素之一。研究表明,过度暴露于紫外线辐射,是造成皮肤光 损伤的主要原因,可引起红斑、炎症、色素沉积等。此外,UV可能会诱导细胞 产生过量的活性氧(ROS),破坏自身抗氧化防御系统,引起脂质过氧化反应, 影响相关信号传导通路,损伤细胞结构或功能,从而诱发免疫抑制、恶性肿瘤等 疾病。
值得注意的是,近年来,皮肤护理产品用于保养健康皮肤的主要作用正在增 加。然而,目前晒后修复市场上的护肤品功效成分大多是化学品或植物来源的天 然提取物。而微生物来源的天然提取物正成为这个领域的新起之秀。与前者相比, 消费者更青睐天然提取物,与后者相比微生物来源的天然提取物比植物来源的成 本更低廉,且简单易获取,因此具有良好的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以生产用于晒后损伤修复的多糖的菌株及其 应用方法,为晒后修复领域提供成本低廉、简单易获取的,不同于化学品以及植 物提取物的微生物发酵来源材料,具有广阔的应用前景。
本发明公开了一株能产多糖,且所产多糖具有促进晒后损伤细胞增殖,起到 晒后损伤修复效用的微生物菌株。该菌株通过革兰氏染色呈紫色,为革兰氏阳性 菌,同时通过测定16S rDNA的序列来进行菌种鉴定。将该菌种的所测得到的序 列在NCBI数据库中进行BLAST对比分析,发现与多粘类芽孢杆菌 (Paenibacilluspolymyxa)的16S rDNA序列具有高度同源性。可确定该菌种为多 粘类芽孢杆菌,命名为Paenibacilluspolymyxa PYQ1。该菌株的生物保藏信息为: 中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址:北京市朝阳区北辰西路 1号院),菌种保藏号CGMCCNo.16444,保藏日期为2018年9月10日。
本发明所述菌株在产糖固体培养基上的单菌落呈圆形、白色且粘稠。
本发明提供了上述菌株发酵所产胞外多糖的获得方法:
1)多粘类芽孢杆菌PYQ1在产糖固体培养基上生长,挑取上述菌株接种到 产糖发酵培养基中,在30℃-37℃,摇床中振荡培养24-48h;
2)将上述发酵液离心以除去菌体得到上清液,上清液脱蛋白4-6次后,加 入无水乙醇使多糖析出;析出的多糖复溶后透析除去小分子物质,之后冷冻干燥, 即可得到多糖。
其中作为优选的方案,其中的摇床转速为150rpm,步骤2)中将发酵液4000g 离心10min以除去菌体得到上清液。上清液用Sevage法脱蛋白后,加入3倍体 积无水乙醇使多糖析出。
作为优选,所述产糖固体培养基组分为:蔗糖10-20g/L、胰蛋白胨5-10g/L、 酵母粉5g/L、Na2HPO4·12H2O 3g/L、琼脂15-20g/L,余量为蒸馏水。
作为优选,所述产糖发酵培养液的组分为:蔗糖50g/L、胰蛋白胨5g/L、酵 母粉1g/L、Na2HPO4·12H2O 3g/L,余量为蒸馏水。
本发明还提供了上述多糖作为晒后损伤修复剂的应用方法。将过膜除菌的多 糖溶液添加到护肤品中。在人体皮肤受到UV损伤之后,将含有多糖的护肤品涂 膜在皮肤表面以起到晒后修复效果。所述护肤品中多糖的浓度为 100μg/mL-1000μg/mL。
多糖溶液的晒后修复功效可通过人永生化表皮角质细胞(HaCaT细胞)的 MTT实验进行测试。
本发明提供的菌株能在产糖培养基上发酵产生大量多糖,且所产多糖能有效 修复晒后损伤。此外,作为微生物发酵产物,与晒后修复领域内常见的化学品类 和植物提取物类物质相比,其具有活性成分简单易得、价格低廉等优势。
附图说明
图1本发明菌株PYQ1的平板培养性状;
图2本发明菌株PYQ1的革兰氏染色结果;
图3本发明菌株PYQ1的16S rDNA序列Neighbor-Joining系统发育树;
图4本发明菌株PYQ1发酵所产多糖对HaCaT的保护效果。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,但下述的实施例不用来限制本发明的保 护范围。
实例1:上述菌株所产胞外多糖的提取及含量测定
从产糖固体培养基上挑取适量的上述菌株接种到产糖发酵培养基中。在 30℃,转速为150rpm的摇床中振荡培养48h得到发酵液。图1为本发明菌株PYQ1 的平板培养性状。
其中,所使用产糖固体培养基组分为:蔗糖20g/L、胰蛋白胨10g/L、酵母 粉5g/L、Na2HPO4·12H2O 3g/L、琼脂20g/L,余量为蒸馏水。所使用产糖发酵培 养液的组分为:蔗糖50g/L、胰蛋白胨5g/L、酵母粉1g/L、Na2HPO4·12H2O 3g/L, 余量为蒸馏水。
将上述发酵液4000g离心10min以除去菌体得到上清液。在上清液中加入 1/4体积的Sevage液(正丁醇:三氯甲烷=1:4),振摇15min后4000g离心10min 以除去分界面上变性的蛋白质。重复5次后,取上层液体,加入3倍体积无水乙 醇使多糖析出。析出的多糖复溶后采用3500D透析袋透析,以除去小分子物质。 透析完成之后的多糖溶液减压浓缩之后进行冷冻干燥,即可得到上述菌株发酵所 产胞外多糖。
采用苯酚-硫酸法可测得上述菌株发酵所产胞外多糖的产量为10.14g/L。
实例2:本发明所述微生物菌株的鉴定
如图2所示该菌株通过革兰氏染色呈紫色,为革兰氏阳性菌。根据宝日医生 物细菌基因组DNA提取试剂盒(TakaraBacteria Genomic DNA Extraction Kit)步 骤提取本发明所述菌株的总DNA,以通用引物27F和1492R扩增该菌的16S rDNA 基因,回收扩增产物后进行测序,通过测定16S rDNA的序列来进行菌种鉴定。 获得的序列结果在NCBI进行Blast比对,从GenBank的数据库中获得与该菌株16S rDNA同源的公认标准序列数据,使用MEGA软件计算序列相似性并采用领位相 连算法(Neighbor-Joining)作系统发育分析。
构建完成的该菌株的系统发育树如图3所示,与多粘类芽孢杆菌 (Paenibacilluspolymyxa)同源性最高,可确定本发明所述菌株为多粘类芽孢杆 菌(Paenibacilluspolymyxa),并命名为Paenibacillus polymyxa PYQ1。
实例3:上述多糖作为晒后损伤修复剂的应用
收集对数期的HaCaT细胞接种于96孔板,每孔5000个细胞,置于37℃、 5%CO2培养箱中培养。细胞分为对照组、UV模型组、多糖组(1mg/mL)、奥 克立林组(8%)以及Vc组(1mg/mL),其中后两组为阳性对照,每组重复3孔。 细胞培养24h后,将培养基换成磷酸盐缓冲液(PBS)后用UV进行辐照,其中 对照组用锡箔纸包裹避光。吸出PBS,加上培养基,其中多糖组的培养基内 含1mg/mL的上述菌株多产胞外多糖,奥克立林组培养基内含8%的2-氰基-3,3- 二苯基丙烯酸异辛酯,Vc组培养基内含1mg/mL的Vc。在培养箱中继续培养24h 后,用MTT法检测UV辐照后细胞活率,评价晒后修复组合物作用后细胞增殖 活性是否提高。
MTT法是一种检测细胞存活和生长的方法。其检测原理为活细胞线粒体中 的琥珀酸脱氢酶能使外源性MTT还原为水不溶性的蓝紫色结晶甲瓒(Formazan) 并沉积在细胞中,而死细胞无此功能。二甲基亚砜(DMSO)能溶解细胞中的甲 瓒,用酶标仪在490nm或570nm测定其光吸收值,可间接反映活细胞数量。
细胞存活率(%)=实验孔OD值/对照孔OD值*100%
根据图4所示,UV处理下HaCaT细胞存活率大大降低,只有空白对照组的 65.97%,但多糖处理组能够显著提高UV辐照后细胞的存活率至86.58%。说明 上述菌株所产胞外多糖有显著的晒后损伤修复效果。
Claims (5)
1.一种产晒后修复作用多糖的类芽孢杆菌属菌株,其特征在于:其保藏名称为多粘类芽孢杆菌(Paenibacilluspolymyxa)PYQ1,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号为CGMCCNo.16444,保藏日期为2018年9月10日。
2.一种基于权利要求1所述类芽孢杆菌属菌株的多糖制备方法,其特征在于:
1)多粘类芽孢杆菌PYQ1在产糖固体培养基上生长,挑取上述菌株接种到产糖发酵培养基中,在30℃-37℃,摇床中振荡培养24-48h;
2)将上述发酵液离心以除去菌体得到上清液,上清液脱蛋白4-6次后,加入无水乙醇使多糖析出;析出的多糖复溶后透析除去小分子物质,之后冷冻干燥,即可得到多糖;所述透析步骤采用3500D透析袋,先流水透析24h,再用蒸馏水透析48h,并每隔8h换一次蒸馏水。
3.根据权利要求2所述制备方法,其特征在于所述脱蛋白步骤采用Sevage法,具体为:配制正丁醇:三氯甲烷体积比为1:4的Sevage液,向所述上清液中加入其1/4体积的Sevage液,用力振摇15min使蛋白充分变性,4000g离心10min以除去分界面上变性的蛋白质。
4.利要求2所述方法制备得到的多糖用于制备防晒类护肤品的应用。
5.权利要求4所述应用,其特征在于:所述护肤品中的多糖的添加量为100µg/mL-1000µg/mL。
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