生物質(zhì)色素的微生物合成研究進(jìn)展

鞏繼賢 ， 王富邦 ， 任燕飛 ， 李 政 ， 李秋瑾 ， 張健飛

（1.天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387；2.天津工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387）

生物質(zhì)色素的微生物合成研究進(jìn)展

鞏繼賢1，2， 王富邦1，2， 任燕飛1，2， 李 政1，2， 李秋瑾1，2， 張健飛1，2

（1.天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387；2.天津工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387）

生物質(zhì)色素在來源的可持續(xù)性方面、在制備過程的環(huán)保性方面和所染色紡織品的生態(tài)性方面都遠(yuǎn)優(yōu)于目前正在使用的合成染料。生物質(zhì)色素是由生物體合成的色素物質(zhì)，相比較植物和動(dòng)物中提取色素，微生物色素在工業(yè)化應(yīng)用方面更具潛力。選擇幾種重要生物質(zhì)色素，對(duì)其微生物合成制備進(jìn)行了綜述，分析了色素物質(zhì)生物合成所用前體、介紹了能進(jìn)行色素合成的微生物種類、闡述了色素的生物合成途徑及所用的酶、分析了色素微生物合成的效率和應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)色素微生物合成的前景進(jìn)行了展望。

生物質(zhì)色素；生物合成；生物轉(zhuǎn)化；微生物

微生物合成是利用微生物細(xì)胞工廠的作用，在細(xì)胞內(nèi)外酶系的作用下，實(shí)現(xiàn)前體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化或通過從頭合成制備目標(biāo)產(chǎn)物的過程。微生物合成從本質(zhì)上看是一系列生物催化過程[1]。生物技術(shù)是21世紀(jì)三大核心技術(shù)之一，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有巨大的推動(dòng)作用。微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)是利用微生物產(chǎn)生的酶或酶系的催化作用，對(duì)微生物體內(nèi)的某些物質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，最終建立在生物催化基礎(chǔ)上的新物質(zhì)加工體系的過程，對(duì)發(fā)展綠色制備和清潔生產(chǎn)有重要意義[2]。

生物質(zhì)色素是由生物體合成的色素物質(zhì)，可由動(dòng)植物色素的提取和微生物發(fā)酵法獲得[3]。生物質(zhì)色素在來源的可持續(xù)性方面、在制備過程的環(huán)保性方面和所染色紡織品的生態(tài)性方面都遠(yuǎn)優(yōu)于目前正在使用的合成染料。生物質(zhì)色素在制備生態(tài)紡織品方面具有天然的、獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，將生物質(zhì)色素對(duì)有機(jī)棉染色[4]，用于內(nèi)衣等貼身衣物及要求更為嚴(yán)格的嬰幼兒服裝面料，將具有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)為高端生態(tài)紡織品的制備提供了新的契機(jī)。在生物質(zhì)色素的來源中，微生物色素比源于植物和動(dòng)物中提取色素在工業(yè)化應(yīng)用方面更具潛力[5]。

作者對(duì)幾種重要生物質(zhì)色素的微生物合成制備進(jìn)行綜述，闡述色素的生物合成途徑及所用的酶、分析了色素微生物合成的效率和應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)色素微生物合成的前景進(jìn)行展望。

1 靛藍(lán)

靛藍(lán)類色素是人類最早使用的色素之一。幾千年來傳統(tǒng)的靛藍(lán)生產(chǎn)，一直是從被統(tǒng)稱為“藍(lán)草”的靛藍(lán)植物或產(chǎn)靛藍(lán)植物中提取，如菘藍(lán)、蓼藍(lán)、馬藍(lán)、木藍(lán)等[6]。化學(xué)合成的靛藍(lán)在1897年問世后，就迅速取代了植物靛藍(lán)（天然靛藍(lán)）的市場(chǎng)地位，現(xiàn)在印染加工中使用的幾乎所有靛藍(lán)都是化學(xué)合成的。合成靛藍(lán)的生產(chǎn)過程會(huì)對(duì)勞動(dòng)者健康帶來?yè)p害，排放的廢水對(duì)環(huán)境也造成嚴(yán)重的污染[7]。人們開始探索利用微生物生物合成靛藍(lán)，以實(shí)現(xiàn)靛藍(lán)合成的清潔生產(chǎn)。

早在1928年研究人員就發(fā)現(xiàn)假單胞菌（Pseudomonas indoloxidaes）能夠氧化吲哚合成靛藍(lán)[8]。1983年Ensley等發(fā)現(xiàn)，吲哚可被雙加氧酶轉(zhuǎn)化成3-羥基吲哚（吲哚酚），而3-羥基吲哚在接觸空氣后被氧化成靛藍(lán)，見圖1。由此，初步闡明了靛藍(lán)生物轉(zhuǎn)化的機(jī)制[9]。

圖1 以吲哚為底物合成靛藍(lán)Fig.1 Synthesis of indigo via indole as substrate

與靛藍(lán)生物轉(zhuǎn)化有關(guān)的酶主要是單加氧酶和雙加氧酶。有的單加氧酶，通過參與甲苯和1-萘酚的代謝，形成靛藍(lán)，有的單加氧酶，將吲哚催化為3-羥基吲哚，然后二聚化為靛藍(lán)[10]。在靛藍(lán)生物轉(zhuǎn)化中，其催化機(jī)制為催化吲哚形成雙羥基酚，然后脫水形成吲哚酚，最后在空氣中氧化聚合形成靛藍(lán)[11]。

目前已發(fā)現(xiàn)多種微生物能夠合成靛藍(lán)，如以萘為碳源的Pseudomonas putida菌株P(guān)pG7[12]、有能夠降解甲苯-二甲苯或甲苯其它衍生物的P.putida菌株mt-2、降解甲苯的P.mendocina菌株KR1、降解苯乙烯的 P.putida 菌株 S12 和 CA-3、以 1，2，3，4-四氫化萘為碳源的Sphingomonas macrogolitabida[13]等。

當(dāng)前，靛藍(lán)生物轉(zhuǎn)化的研究已經(jīng)從篩選自然界中能夠合成靛藍(lán)的菌株，發(fā)展到進(jìn)行工程菌的構(gòu)建，并從實(shí)驗(yàn)室研究開始進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)[14]。但是在構(gòu)建高效工程菌株、優(yōu)化發(fā)酵參數(shù)、簡(jiǎn)化靛藍(lán)提取過程等方面，仍然有待進(jìn)一步的研究與開發(fā)。

植物靛藍(lán)是合成染料問世之前常用的藍(lán)色染料，色澤濃艷，牢度較好。靛藍(lán)的染色機(jī)理與還原染料類似。靛藍(lán)的染色是先將不溶于水的靛藍(lán)在堿性溶液中還原成可溶于水的隱色體靛白，使隱色體上染纖維，然后將織物透風(fēng)氧化，使隱色體變?yōu)榈逅{(lán)與織物牢固結(jié)合[15]。靛藍(lán)的隱色體靛白對(duì)棉纖維的吸附等溫線符合Freundlich型，即屬于多分子層物理吸附模型。

微生物法制備的靛藍(lán)與植物靛藍(lán)及合成靛藍(lán)具有相同的結(jié)構(gòu)，因此染色性能也相同。在工業(yè)化生產(chǎn)中使用的靛藍(lán)基本上都是合成靛藍(lán)，植物靛藍(lán)在部分地區(qū)的手工染色中仍有應(yīng)用，尤其是在一些地區(qū)的特色旅游紀(jì)念品加工中。微生物法制備的靛藍(lán)因?yàn)楫a(chǎn)量極低，目前還不能用于生產(chǎn)。相信隨著育種技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)的進(jìn)步，微生物合成靛藍(lán)有望取代植物靛藍(lán)，進(jìn)而代替合成靛藍(lán)用于紡織品加工。

2 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素（Carotenoid）是由共軛雙鍵構(gòu)成的一類40碳的碳?xì)浠衔铮ê}卜素，Carotene）及其氧化衍生物（葉黃素，Xanthophyll）的總稱。類胡蘿卜素目前多被用作食用色素和保健品[16]，某些色素，除了作為食品色素外，還是天然抗氧化劑[17]，其中β-胡蘿卜素、蝦青素、番茄紅素、玉米黃質(zhì)、角黃質(zhì)等是較為常見的類胡蘿卜素[18]，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖2、圖3[19]。

圖2 β-胡蘿卜素與蝦青素的分子結(jié)構(gòu)Fig.2 Molecular structures of β-carotene and axtaxanthin

圖3 番茄紅素、玉米黃質(zhì)和角黃質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)Fig.3 Molecular structures of lycopene，zeaxanthin and canthaxanthin

利用生物轉(zhuǎn)化技術(shù)制備合成類胡蘿卜素是獲得天然資源型類胡蘿卜素的最重要的途徑，用于生產(chǎn)類胡蘿卜素的微生物主要有霉菌類（如三孢布拉氏霉）、酵母菌（如紅酵母）、細(xì)菌（如光合細(xì)菌）以及微藻（如杜氏藻）[20]。

圖4 類胡蘿卜素的生物合成途徑Fig.4 Biosynthetic pathway of carotenoid

目前，利用生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)類胡蘿卜素基本上都是類異戊二烯途徑，且生產(chǎn)過程都是有氧發(fā)酵。其生物合成途徑見圖4[21]。研究表明，不同微生物發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)生的類胡蘿卜素含量皆有所不同[22]。其中，單位培養(yǎng)液中三孢布拉氏霉產(chǎn)生的類胡蘿卜素的含量最多，光合細(xì)菌產(chǎn)生的含量最少。三孢布拉氏霉和杜氏藻生產(chǎn)類胡蘿卜素[23]已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，雖然紅酵母的生產(chǎn)周期較短，但是其產(chǎn)量較低[19]。

由于β-胡蘿卜素、蝦青素、番茄紅素等主要類胡蘿卜素均為脂溶性物質(zhì)，在水中溶解性較差，而且對(duì)熱和光都不穩(wěn)定，易氧化。這使得它們?cè)诩徔椘啡菊庸ぶ械膽?yīng)用有很大局限性。目前類胡蘿卜素在紡織方面的應(yīng)用還很少。有研究曾用番茄色素對(duì)羊毛和絲綢染色，番茄色素染色羊毛上在皂洗前后都是橙色，色牢度是4級(jí)；番茄色素染色的蠶絲為黃色，色牢度能達(dá)到5級(jí)[24]。

如何構(gòu)建合適的染色加工體系，以實(shí)現(xiàn)類胡蘿卜素與紡織纖維的牢固結(jié)合及類胡蘿卜在紡織品上的穩(wěn)定存在，是將類胡蘿卜素成功用于紡織品染整加工的關(guān)鍵。相信隨著工業(yè)微生物技術(shù)的進(jìn)步和生物分離技術(shù)的發(fā)展，類胡蘿卜素生產(chǎn)技術(shù)會(huì)更加成熟，成本也會(huì)下降，屆時(shí)類胡蘿卜素將會(huì)成為極具潛力的紡織品用生物質(zhì)色素。

3 茶色素

茶色素是在茶的發(fā)酵過程中形成的水溶性酚類色素[25]。研究表明，茶色素的主要成分是茶褐素，約占其總量的85%以上。臨床研究證實(shí)，茶色素亦有抗癌、降血脂等多種藥物功效[26]。通常認(rèn)為茶色素主要包括茶黃素（TFs）、茶紅素（TRs）以及茶褐素（TB）等色素成分，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖5[27]。

茶多酚是一種天然的抗氧化劑[28]，具有抗癌降血糖等多種藥物功效[29-30]。一般認(rèn)為，茶色素的前體茶多酚在多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）的催化作用下形成醌類物質(zhì)[31]，繼而再經(jīng)非酶促反應(yīng)合成茶黃素，茶黃素和茶紅素進(jìn)一步氧化聚合會(huì)形成茶褐素[26]。茶色素的相對(duì)分子質(zhì)量較大，結(jié)構(gòu)相對(duì)不穩(wěn)定。其轉(zhuǎn)化途徑見圖6。

圖5 茶黃素、茶紅素和茶褐素的分子結(jié)構(gòu)Fig.5 Molecular structures of theaflavin，thearubigins and theabrownin

圖6 茶色素的生物合成途徑Fig.6 Biosynthetic pathway of tea pigments

具有多酚生物轉(zhuǎn)化能力的真菌有黑曲霉、酵母菌、根霉、產(chǎn)黃青霉以及冠突散囊菌等[32]；細(xì)菌有枯草芽孢桿菌等。在微生物發(fā)酵過程中，茶多酚總量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)顯著降低，這是由于微生物分泌代謝產(chǎn)生胞外酶，催化茶多酚氧化聚合形成茶色素。多酚的生物轉(zhuǎn)化是在微生物產(chǎn)生的單寧酶的催化作用下完成的[33]，單寧酶是一種具有水解催化能力的誘導(dǎo)酶。

在茶多酚與茶色素的生物轉(zhuǎn)化過程中，不同種類的微生物對(duì)茶多酚的轉(zhuǎn)化能力有所不同。有研究表明，在液體發(fā)酵時(shí)，用黑曲霉和酵母菌對(duì)普洱茶進(jìn)行混菌發(fā)酵，只需6 d茶多酚的含量就從最初的31.16%減少到5.32%[34]，減少的茶多酚轉(zhuǎn)化成了茶色素，在這一轉(zhuǎn)化過程中，黑曲霉起主要作用，酵母菌起次要作用。在黑曲霉、日本根霉和產(chǎn)黃青霉三種真菌對(duì)烏龍茶的混菌發(fā)酵過程中，經(jīng)過25 d發(fā)酵后，多酚含量下降了45.4%，色素含量增加了34.8%[35]，減少的多酚大部分都轉(zhuǎn)化成了色素。

因?yàn)楹剌^多的紅茶和黑茶是經(jīng)發(fā)酵制成的，因此作為色素應(yīng)用的茶色素屬微生物發(fā)酵色素。在微生物轉(zhuǎn)化制備的生物質(zhì)色素中，茶色素是被用于紡織品染色研究較多的色素[36-37]。研究表明，茶色素對(duì)蛋白質(zhì)纖維的染色性能較好，而對(duì)纖維素纖維的染色性能較差。茶色素上染羊毛織物后，染色織物的摩擦和皂洗牢度較好，但日曬牢度較差[38]。此外，茶色素能賦予織物良好的防紫外性能和抗菌性能，其中，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果較好。

為研究對(duì)纖維素纖維染整的問題，我們團(tuán)隊(duì)以鐵觀音茶梗為原料，提取天然功能物質(zhì)作為整理劑，采用氧化縮合法及蛋白質(zhì)絡(luò)合法對(duì)紡織品進(jìn)行仿生功能整理，整理后的織物不僅有一定的抗菌和防紫外線功能，而且實(shí)現(xiàn)了織物染色，其中氧化縮合法處理的棉織物，其耐水洗和耐摩擦牢度能達(dá)4-5級(jí)[39]。我們團(tuán)隊(duì)以烏龍茶提取液為染料對(duì)純棉織物染色，以小檗堿、可可堿及咖啡堿3種生物堿和酒石酸及檸檬酸兩種有機(jī)酸為固色劑，分別對(duì)染色后織物進(jìn)行固色處理，染色后織物的摩擦牢度能到4-5級(jí)[40]。生物堿和有機(jī)酸在茶染色中不僅具有固色效果及一定的拼色效應(yīng)，而且還可以增強(qiáng)織物的紫外線吸收功能。因此，將茶生物質(zhì)色素應(yīng)用于紡織品染色，能實(shí)現(xiàn)染色和功能整理的一體化加工，對(duì)簡(jiǎn)化工序和清潔生產(chǎn)具有重要意義。

4 黃酮

黃酮（flavone）是指2個(gè)具有酚羥基的芳香環(huán)通過中央三碳鏈連接而成的一系列酚類化合物[41]。類黃酮即黃酮類化合物（flavonoids）是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的低分子多酚類物質(zhì)，是黃酮的衍生物，在植物體內(nèi)多以游離態(tài)或糖苷的形式存在[42]。

天然黃酮類化合物是難溶于水的黃色結(jié)晶體，且種類繁多，至少可分為15種，顏色各異，因而為生物質(zhì)色素的種類增添了幾分色彩[43]。由于黃酮具有抗氧化、抗菌、抗衰老等多種功效，因此在食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用[44]。其基本骨架結(jié)構(gòu)見圖7。烷酮以及查耳酮等物質(zhì)為原料[45]。在微生物合成黃酮化合物的代謝途徑中，苯丙氨酸（Phe）或酪氨酸（Tyr）在苯丙氨酸解氨酶（PAL）或者酪氨酸解氨酶（TAL）的作用下轉(zhuǎn)化為肉桂酸或者香豆酸，肉桂酸在P450羥化酶的作用下形成香豆酸[46]。其經(jīng)典的生物合成途徑見圖8[47]。

圖7 黃酮的基本骨架結(jié)構(gòu)Fig.7 Basic skeleton structure of flavone

圖8 黃酮類化合物的微生物合成途徑Fig.8 Microbial synthetic pathway of flavonoids

目前，利用生物轉(zhuǎn)化法合成黃酮類化合物的限制因素在于黃酮骨架結(jié)構(gòu)的合成，黃酮骨架結(jié)構(gòu)無法由可再生原料代謝合成得到，利用微生物法合成黃酮骨架結(jié)構(gòu)需添加昂貴的前體[48]，如芳香族氨基酸（苯丙氨酸/酪氨酸）或苯丙素（肉桂酸/香豆酸）。因此微生物法合成黃酮的骨架結(jié)構(gòu)，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。如Miyahisa等將香豆酸CoA連接酶（4CL）與苯丙氨酸解氨酶（PAL）以及查爾酮合成酶（CHS）導(dǎo)入到大腸桿菌（E.coli）表達(dá)[41]，實(shí)現(xiàn)了較高含量的黃酮骨架結(jié)構(gòu)。

利用基因工程從某些生物中克隆得到某種基因[49]，并分別轉(zhuǎn)入大腸桿菌，從轉(zhuǎn)基因大腸桿菌中提取的酶能催化黃酮前體的轉(zhuǎn)化[46]，且具有較高的區(qū)域選擇性。除原核微生物外，一些真核微生物亦可合成黃酮類化合物，如酵母菌。微生物易于培養(yǎng)，利用發(fā)酵技術(shù)可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。對(duì)黃酮等生物質(zhì)色素[50-51]以及天然產(chǎn)物的生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)意義和實(shí)用價(jià)值。

黃酮類色素是一直較重要的生物質(zhì)色素，以黃、紅色調(diào)為主，可溶于水。黃酮類染料對(duì)紡織品染色的各項(xiàng)牢度都比較好。目前用黃酮類色素對(duì)紡織品的染色研究主要集中在植物黃酮和異黃酮方面，微生物黃酮染色研究則鮮有報(bào)道。黃酮類色素在植物細(xì)胞中以配糖體存在，像楊梅、蘆亭、黃岑、紅花等均含有這類色素，其基本骨架結(jié)構(gòu)為2-苯基色酮。

有研究者從牡丹花花瓣中提取黃色色素物質(zhì)用于紡織品染色研究[52]，這類色素在結(jié)構(gòu)上屬于黃酮類物質(zhì)。將牡丹花中提取的黃色色素用媒染法對(duì)羊毛織物染色，能夠染得色澤純正的黃色，耐洗牢度較好，但摩擦牢度色牢度比較差，日曬牢度更差，僅為1～2級(jí)。

桑椹中也含有豐富的黃酮類化合物，如花色素、蘆丁、槲皮素等物質(zhì)。反應(yīng)型陰離子改性劑和丁二酸對(duì)棉織物進(jìn)行改性處理后[53]，用桑葚中提取的花色苷染料進(jìn)行了染色，染色織物的水洗牢度、汗?jié)n牢度和摩擦牢度能達(dá)到3.5級(jí)，日曬牢度能達(dá)4級(jí)。另外，染色后織物還有一點(diǎn)的抗氧化能力，其DPPH自由基清除率大于90%，經(jīng) 5次標(biāo)準(zhǔn)洗滌后，仍保持著60.32%的DPPH自由基清除率。桑葚提取物染色的織物還具有抑菌性，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均達(dá)到90%以上。

黃酮類物質(zhì)目前更多的是作為一種天然的抗菌劑，被用于紡織品的整理。如有研究[54]采用乙醇浸提法從廢棄洋蔥皮中提取植物黃酮類物質(zhì)，并將其作為抗菌劑用于棉織物整理。結(jié)果表明，經(jīng)過黃酮整理的棉織物具有一定的抗菌性能，且對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌效果優(yōu)于大腸桿菌。從羅布麻中提取天然黃酮并將其作為功能整理劑應(yīng)用到棉織物的整理上，整理后織物具有良好的抗紫外線性能，并對(duì)金黃色葡萄球菌與大腸桿菌具有明顯的抑制作用[55]。

5 展望

近年來，隨著社會(huì)對(duì)綠色制備和清潔生產(chǎn)的重視，微生物法合成色素越來越受到關(guān)注。目前色素物質(zhì)的微生物合成制備雖然取得了一定的研究成果，但仍存在一定的問題。比如微生物法合成色素產(chǎn)量低的問題[56]，由于相關(guān)酶活低、合成路徑長(zhǎng)、前體物或產(chǎn)物的生物毒性或?qū)γ富畹囊种谱饔玫仍?，許多微生物合成色素產(chǎn)量低[57]，與工業(yè)化生產(chǎn)距離還很大。成本問題也是制約微生物合成色素發(fā)展的關(guān)鍵問題，有的色素物質(zhì)前體的價(jià)格高[58]，比如生物合成靛藍(lán)的前體吲哚及色氨酸價(jià)格昂貴，需要篩選更為廉價(jià)原材料以替代。另外，微生物合成色素的產(chǎn)物純度低也是導(dǎo)致成本高昂的重要原因，產(chǎn)品純度低將極大地增加下游加工過程純化分離的成本。

微生物及其酶是色素生物合成的主體，因此，多尺度、深層次開發(fā)微生物及酶資源是實(shí)現(xiàn)色素制備的生物催化過程的前提及物質(zhì)基礎(chǔ)[59]?；蚪M重排技術(shù)、進(jìn)化工程等新型育種技術(shù)為高效菌株的篩選提供了新的手段。對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控也是提高生物催化效率的重要手段[60]，通過代謝工程方法可以進(jìn)行代謝通量分析和代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。

相信在將來，隨生物工程、化學(xué)工程等學(xué)科的發(fā)展，通過利用各種組學(xué)、生物信息學(xué)及系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)開發(fā)新型、穩(wěn)定、高產(chǎn)的菌株資源[61]，對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控進(jìn)行發(fā)酵過程優(yōu)化[62]，及開發(fā)高效低成本的分離提取工藝[63]，將有望使得色素物質(zhì)的微生物合成制備進(jìn)入工業(yè)化和量產(chǎn)化[64-65]。

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Research Progress of Microbial Synthesis of Biomass Pigments

GONG Jixian1，2， WANG Fubang1，2， REN Yanfei1，2， LI Zheng1，2， LI Qiujin1，2， ZHANG Jianfei1，2
（1.School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China； 2.Key Laboratory for Advanced Textile Composites of Ministry of Education，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

Biomass pigments are better than synthetic dyestuffs which are applied currently，especially the aspects concerning sustainability of source，environmental conservation during manufacture as well as ecology dyed textiles.Biomass pigments are synthesized from organism，and microorganisms pigments are more potential than dyestuffs extracted from animals and plants in the aspect of industrialized application.The paper reviews the preparation of microbial synthesis with respect to some kinds of significant biomass pigments，analyzes the precursors of biosynthesis of dyestuffs，presents microorganism species that could synthesize pigments，elaborates the biosynthesis pathways of pigments as well as relevant enzymes，analyzes synthetic efficiency of biomass pigments as well as application condition currently，and looks into the perspective biomass dyestuffs via bioconversion.

biomass pigments，biosynthesis，bioconversion，microorganisms

Q 815

A

1673—1689（2017）09—0897—09

2016-07-21

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31200719，51403152，51473122）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0400503-02）；新疆自治區(qū)重大專項(xiàng)項(xiàng)目（2016A03006）。

鞏繼賢（1975—），男，河北臨西人，工學(xué)博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事紡織生物技術(shù)與清潔染整技術(shù)研究。

E-mail：gongjixian@126.com

鞏繼賢，王富邦，任燕飛，等.生物質(zhì)色素的微生物合成研究進(jìn)展[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2017，36（09）：897-905.