微生物天然产物的提取
化学先生 / 2019-07-25
生物也是化学多样且具潜在应用价值代谢物的重要来源，迄今，大多数链霉南(放线南)的红状细菌种及青霉菌属和曲霉菌的真菌已用于其代谢物的提取和分离，这些代谢物具有重要的医学应用价值(如抗生素、免疫抑制剂、抗低胆固醇血症和抗癌剂等)。对现有抗微生物制河具有耐药性的致病微生物数量的不断增大，一直迫使人们寻找能作为新抗生素来源的新的微生物代谢物。
当选择微生物代谢物的提取方法时，要牢记下列需要考虑的事实，微生物代谢物经常产率很低且一个菌株能产生包含许多化合物在内的混合体质。代谢物可能被细胞全部或部分分泌出细胞进人培养液(胞外),也可能存在于细胞内(胞内)。如果期望得到某种类型的代谢物，可以参考以前发表的实验方案。当研究对象为新菌株时，将更为困难,因其代谢物至今不明，研究目的将要求提取尽可能多的代谢产物、与植物原料相同，能与水混溶和不混溶的有机溶剂，如乙酸乙酯、二氯甲烷、正丁醇、甲醇等也可用于微生物代谢物的提取。
多种方法可用于 从发酵液中提取微生物代谢物。如果所需代谢物不仅与细胞结合，也存在于培养液中，则通常需要将所有培养物进行溶剂提取以使细胞内与细胞外的化合物都能提取出来。某些情况下,发酵液在提取前可以进行冷却干燥。也可以在提取前先进行澄清，将微生物细胞从培养液中分离出去。根据培养液的物理性质(如稠度)和细胞的形态及大小可以选择过滤式离心达到澄清的目的。如果代谢物完全存在于液相，或者吸附在细胞上或存在于细胞内，提取则更为简单。对于与细胞结合的代谢物建议在提取前先进行澄清,除去培养介质的成分和其他污染物。如果所研究的代谢物主要在细胞外，那么预先除去固态的培养物(如细胞、细胞碎片、不溶性介质成分等)也是非常必要的。然后，将培养液(水相)与水不溶的有机溶剂进行分配以提取培养液中的化合物。改变水相的pH并选择合适的有机溶剂可以依据化合物的pKa值和分配系数进行选择性的分离。吸附分离也能用于从培养液中提取代谢物，采用这种分离必须保证当培养液通过装填于色谱柱中的疏水吸附剂后，其中所含的代谢物能够在吸附剂上得到保留。采用水冲洗去无机溶剂和大极性成分(脱盐步骤)后,利用有机溶剂(如甲醇、丙酮)或有机溶剂和水的混合溶剂洗脱得到代谢物富集物。有时，也可以把吸附剂直接加入培养器中吸附富集代谢产物。
植物和微生物产生复杂的天然产物混合物，选择最佳方案提取这些物质并不是一个简单的任务。尽管“经典”的溶剂提取法(如浸渍法、渗漉法、索氏提取法、回流提取法、水蒸气蒸馏法等)存在重复性差、费时费溶剂的缺点，它们仍然广泛应用于天然产物化学研究中。这主要是因为它们只需要基本的玻璃器皿就能方便地用于初试提取和大量提取。加速溶剂提取(accelerated solvent extraction)是一种更新的仪器提取技术。 尽管这种技术对常规方法而言具有某些优势(主要是提取效率和重现性),但它更适合于初试提取而非大规模提取。到目前为止，天然产物化学所研究的代谢物主要来源于植物和微生物。其他类生物(如海洋生物、昆虫等)的研究才刚刚开始，即使是植物和微生物也有大量品种尚未研究,作为天然产物化学研究者要谨记在心。
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