细菌脂肪酸Word文档格式.docx

1、在这个领域里为了更好的评价可利用的数据和避免一些与这种研究有密切关系的易犯的错误，注意几个细菌脂肪酸特有的特性是很重要的。最重要的在数量和质量上细菌脂肪酸的组成是显著地受培养基的特性和培养条件的影响。许多学者在这个现象上也已经进行了详细的评论。他们已经报道了影响细菌脂肪酸成分的有各种营养的和环境的因素是大量的相对于醋酸盐，甘油，糖类，脂肪和目前存在于培养基中的含氮物质，氧气的提供，PH和收获时的培养阶段。这些因素给脂肪酸成分造成的持久的影响是不知道的。他们已经导致相当大的混淆，在细菌脂肪方面的文献报道中已经出现了许多矛盾和明显的分歧。许多年来，在脂肪组陈中这些变化似乎很大程度上是随机地和不可预

2、测的，肯定的是仍然需要大量的研究在这方面。然而，关于细菌新陈代谢方面的只是在增加，不同的条件下生长的细菌的脂肪组成上有很多的变换莫测，变得更加可以理解。相反地，在某些情况下，在不同的条件下，细胞脂肪酸组成的生长上的仔细研究，但是认真地定义的条件已经导致对新陈代谢过程的理解。这方面的一个例子是Hofmann 和他的同事得到了一个对生化合成乳酸菌的深刻的见解：在不同的培养基中的脂肪酸成分与在每种培养基中发现的细菌生长的脂肪酸想关联。这方面工作的预见的精确性后来被很多其他的过程所证实。从上文所述，所利用的培养基和培养条件的详细知识是至关重要的对于任何有效的对关于细菌脂肪的数据的理解，对比而言，连续的

3、实验必须精确的重复条件，这也意味着一个有机体的最初的研究尤其是化学定义和精确地再生培养基对于有意义的结果是很必须的。在头脑中应该怀有，然而合成培养基可能显著的不同于有机体的自然的环境被研究，这种不同可能影响细菌细胞的成分。Asselineau和Lederer和Lovern指出脂肪组成，例如“人造的细菌”是相当的与在自然环境中生长的相同种不同。例如，已经观察到的，在相对的脂肪组成和各种脂肪酸的利用方面，生长在肺组织中的Mycobacterium tuberculosis的细胞不同于生长在实验室培养基中的相同的菌株（127）。因此，在合成培养基中任何给与的微生物生长的脂肪酸的仔细研究后，可能仍需要

4、进一步的读在更接近自然条件下的生长的有机体进行研究，比如说病原体，需要体内机体的生长。另外一个与细菌脂肪酸的研究密切相关的问题是在目前所有脂肪酸从细胞中提取都遭遇着一个困难。在每种细菌属中，脂肪酸的某一部分出现游离，通过使用一个合适的有机溶剂很容易从细胞中移出被提取，游离脂肪酸的比例随着种的不同而变化，可能相对较高。然而，脂肪酸的明显的部分是与多种蛋白质和糖类化合物结合的非常牢固，这些物质不能溶解在有机溶剂中。结果，仅仅提取一些脂肪溶解的细菌细胞，将不会收回到大量的脂肪酸部分，为了获得所有的脂肪酸组成，首先让目标细胞稍微水解是有必要的。这步是让所谓的游离的脂肪酸“键”结果是他们能被提取液去掉，

5、细菌脂肪酸的研究事实上没有考虑到有限的价值，因为他们必须考虑的只有这些出现在细胞内的游离的酸。在数量上和质量上都没有证据显示游离酸代表脂肪酸的总的细胞成分。一个将来的形式值得一提在一般的戏剧脂肪酸的讨论中是，值得注意的是除了Azotobacter chroococcum，没有真正的细菌表现出有确定的包括类固醇。事实上，大多数细菌包含很少的不能皂化的各种物质。在细菌中类固醇的缺乏尤其有价值在多种种类中表现合成或要求生长的甲瓦龙酸。纵所周知是生命其他形式的固醇先导。2.提取方法。试图一个详细的细菌脂肪的研究，研究者有点进退两难。如果提取条件太温和的，他将不会提到所有的成分；另一方面，条件太苛刻，他

6、可能破坏活损害更多的易变的成分。当目的是研究特殊的脂肪复合物的组成时尤其是个问题。幸运的是，脂肪酸相对地抵制水解过程，确保他们被从细胞中完整的移除。不管怎样，暴露在任何极端的条件下都能减少预防更不稳定的酸转化为像不饱和和环状的包含化合物的机会。尤其是避免暴露在氧气中，无论何时都应该在含氮的空气中进行操作。这种谨慎应该包括用含氮的溶解液清洗以出去溶解氧。 有几篇参考文献讨论了更多的细节是在目前的文章中，一般原则和脂肪、脂肪酸化学包括提取步骤的方法，这些都应该作为背景信息查阅。应用到细菌脂肪酸的提取技术是典型的Hofmann et al .使用的方法。一般的都有许多满意的结果。在这个过程中，干物质

7、细胞被在2N的硫酸悬浮，高压蒸汽灭菌法水解90min.水解产物被冷冻，用滤纸过滤掉不溶性碎片，粗脂肪物质被从乙醚水解产物中提取出来。然后，脂肪类物质在乙醇中用氢氧化钾被皂化形成水溶性的脂肪酸钾盐。添加水，不被皂化的物质出现，在用一次乙醚提取液移除，最后，水相中只包括脂肪酸盐被重新酸化转变成脂肪酸盐后形成游离的脂肪酸。然后酸在被乙醚提取液收复。出现在细菌细胞中的混合脂肪酸的乙醚产物被脱水。另外一种方法被几个研究者成功的使用。用含乙醇的氢氧化钾代替硫酸（61）。第一步都是水解和皂化，产生细胞脂肪酸的钾盐，像上面描述的那样，这个方法的优点是因为操作的减少节约时间。然而，更重要的优势是最近由Law提出

8、的，应用到埃希氏菌属的各种提取步骤发现酸水解有时产生人工制品，在恢复脂肪酸的时候。他发现引起最少脂肪酸的转变的过程是用来进行水解的甲醇氢氧化钾的使用，接着通过未皂化物质的提取、酸化和混合酸的还原。在头脑中必须有总细胞脂肪酸恢复的方法，不管他们出现是多么的复杂。自然地，特殊的脂肪混合物如甘油酯、磷酸酯、糖脂，蜡等更多温和的选择性的步骤被使用。最初在细菌中脂质的分类分馏法是优雅的设计被设计为分支杆菌脂质的研究。B、细菌脂肪酸的分离和鉴定 正如上面提到的方法，许多年来不易得到和稳定的分离和鉴定脂肪酸一个主要的原因限制了脂质研究的进程。幸运的是，今天大量的技术是可用的，彼此之间都有多种组合和分析有机化

9、学的标准方法，使得脂肪酸混合物的分析相对的精确了。在这边综述中分离和鉴定的方法将被讨论，因此在很多情况下，这些特性使它可能从其他的物质中分离出一种脂肪酸，而其他物质。1.蒸馏。根据他们碳链的长度高效的蒸馏法被用来分离脂肪酸。通常它将脂肪酸转化为低沸点的甲基酯类。在温度尽可能的低的真空中完成蒸馏。各种类型的器械为这个而使用。他们的操作由Bowman和Tipson和Murray描述。得到每种成分的温度表明在被蒸馏分子中碳原子出现的数目，然而，唯一一个就是不能区分相同碳链长度的是饱和和不饱和成分。因此，每次蒸馏必须用其他的技术进行检测以测定是否是只有一种成分存在。因为一般的蒸馏曲线的形状能够被预见，

10、从预见曲线中任何不寻常的部分能帮助发现新的和不寻常的成分。用这种方法环丙烷环状脂肪酸首次在细菌脂肪中被发现。另外，为了使用分离和分析脂肪酸，蒸馏也是一种有价值的获得大量的单独蒸馏产物的方法，足够大能被进一步用来化学和生物目的。大多数其他的方法被描述，产量的总量实际上是很小的对于进一步的操作。然而，相反的，它的相对大的量是蒸馏在细菌脂肪酸研究上的主要的缺点。也就是说，在细胞的量方面脂肪酸样品的大小要求是相当重要必须积累。因为它的样品要求对比其他的蒸馏组合和半微量纺纱带来说相对地更温和些，尤其是皮罗斯-格洛弗模型，宁愿选择这种类型。Lucas已经详细描述这种设备用在细菌脂肪的分析。然而，即使是纺纱

11、带设备仍然必须从1到10g的脂肪酸酯类。因为大多数细菌的总脂肪含量是少的，通常少到不足10%的干细胞重，例如样品需要要求大量的细菌搜集。尽管这可能是合理的预备目的，很显然对于常规分析不方便。2.结晶。许多年在脂肪酸化学方面，通过他们的盐的不同的结晶从不饱和酸中分离饱和酸有一个标准的过程。当今，低温度蒸馏结晶游离脂肪酸日益增加。这一步可能从不饱和酸中分离饱和酸得到相当满意的分离产物。解决这两个主要大问题。低温结晶有一个相当大的简便优势，只需要能工作到-20-40摄氏度的设备和合适的溶剂。同时，在结晶过程中减少出现任何化学的脂肪酸转化物的危险。然而，简单的化合物可能会出现重结晶的问题，在一些情况下

12、可能使精确分离变得困难。早期的方法要求大量的初始物质，现在技术被设计只需要20mg的样品即可。另一个有用的关于尿素的构成的结晶技术包含复杂的混合脂肪酸。这些包含的结合体，或者加合物比游离脂肪酸在高温下通过结晶能被分离。在分馏后，单体的脂肪酸的加合物通过加热能够很容易被腐烂，因此释放出不饱和脂肪酸。另外解决脂肪酸关于不饱和度，尿素加合物是有效的用在从支链产物中分离直链产物。3.逆流分布：在Craig and Craig和Dutton和Ahrens的文章中都大量的描述了逆流分布和在脂肪酸方面的应用。实质上，这种方法包括装在复合的管中的大量的目标样品连续的放入液体-液体提取液装置中，这种装置允许溶剂

13、中的一种向前到一系列管中的下一个有独立的另外的溶剂。样品的组成根据他们对每个溶剂的相对的溶解度被分配。通过逆流分配和其他的液体-液体分隔程序对脂肪酸进行分离都被样品的链长和化合物的不饱和度而影响。一个双键的出现有相同的溶解影响与减短两个碳原子的链一样。因此，18-碳单不饱和酸将会改变以同样的方法得到16碳饱和酸。除了这个问题，有许多的修复包括结晶过程，逆流分配能分离复合的混合物进入他们的多种成分以高纯度。在温和的条件下完成这个分离有很多优势，可能得到相对大量的样品成分应该需要出现。逆流分配有需要复杂的和精密的设备以及大部分单体脂肪蒸馏物的产量必须被进一步的处理的缺点。4、层析法/色谱法：令人吃

14、惊的大量的色谱法已经用来脂肪酸鉴定，许多作家也发表了很多综述。（8、15、17、74、90）这些技术，广泛的应用而且效率高，基于我们目前的目的主要分为三类：吸光色谱法、分隔色谱法、气相色谱法。吸光技术使用木炭，硅酸，矾土被广泛应用在脂类复合物的分离（38）。然而，这种方法在脂肪酸自身的分析中没有证明是成功的，结果是因为这个原因他们没有像分离色谱法和气相色谱法那样普遍被使用。吸光色谱法的一个变动成功的被使用在脂肪酸的分析是有Holman（74）和其他人使用的取代技术。这两个新的方法似乎相当有前景在脂肪酸酯类的色谱法应用在玻璃纤维纸中填充硅胶方面。和所谓的“薄层色谱法”曾经已经被用在欧洲和现在法相

15、在这个国家的热情的支持者。对于脂肪酸的研究，在柱状和纸张上面分离色谱法一直是非常有效的。尤其是这是一个反相过程，Boldinghs基本的技术（16），使用粉末橡胶作为一种非极性固定相和丙酮水作为洗脱溶剂的混合物的支持物，已经发现有很多应用。这个方法设计被Hofmann和他的同事修改，在许多细菌的脂肪研究方面已经取得了杰出的成果。在样品中不饱和脂肪酸被水解为了他们能够从更短的饱和酸中被分离出来，否则他们将会被洗提出来。洗出液被每个分馏的滴定监测。另外一个有效的Boldinghs技术的变化是Hrisch的甲基酯类而不是游离酸通过更长的柱。在这个过程中洗出液连续地被一个记录的不同的折射所监测。当处理

16、非常小的样品时反相层析纸是有用的。不幸地是，它需要用如下多种物质填充纸片如胶乳，碳氢化合物，硅等引入其他的多种物质到一个已知的复合操作中。定量发展是更加复杂比其他类型的纸层析。（7，124）到目前提到的所有色谱法，尽管展示出了与其他的色谱法过程习惯上有相同的效能的次序，一般而言，不能分离从少于两个碳原子的饱和酸中分离出不饱和酸（例如油酸不能从棕榈酸中分离出来）。由于这个原因，在色谱法前有必要移除一组酸，或者是转化成不饱和酸为了他们能被分解。一种化学的转换被利用水解在Hofmanns反相柱层析。几种其他的方法也已经被设计。设计者的目的是仅仅是为了分析脂肪酸混合物，例如化学转换剂没有问题。但是，如

17、果进一步使用单一的脂肪酸，化学的改变可能令人讨厌。气液色谱法实际上是另外一种分区色谱。这个技术首先是由James和Martin（78）引进。被脂类化学家广泛的采用作为目前可利用的分析脂肪酸最理想的分析方法。一些文献已经出现来讨论这个技术的标准尤其是它在脂肪酸分析方面的应用（10、54、77、94、115）。在这个方法中，脂肪酸的甲基酯类被介绍用微量加入到包含非极性固定相涂层上，例如矽藻土的热柱中，甚至是简单的柱层。酯类被蒸发通过一股气流移到柱中比如氮气或氦气。作为单个的酯类有时出现在柱中反映了他们的密切关系对固相层，他们通过一个检测设备，这个设备与记录机相连的。在样品加入后出现在记录器上的每个

18、点鉴定酯类，定量的数据能从每个峰点的高度和区域得到。单个的酯类在离开检测器能被恢复。每个不同的应用程序和效率都有可利用的几种类型的检测器和许多柱。（54，116） 气相色谱仪设备能够得到非常高的效率不仅能检测到脂肪酸的轨迹含量，而且还可以从没有初步的化学改变的饱和酸中分离出不饱和酸。这个方法的有点是：非常少的样品需求量，在执行速度和易用性上同时进行质和量的分析，不可改变的样品成分的恢复。只要的缺点是：小样品的结果是只有微量的成分能被恢复。因此，气相色谱法是一种主要的分析方法，尽管预备的规模气相色谱法能被形成，能力被增加以效率为代价。5.红外光谱：今年来这项技术已经变成一种主要的脂肪酸分析工具（

19、104，148）。红外线的吸收光谱检测主要有三方面的应用：测定单细胞化合物的结构，检测在复杂混合物中不确定的物质的出现，通过与已知的化合物对比他们的光谱鉴定单独的化合物。这种方法有许多优点包括这个事实即相当大量的信息被得到即不影响样品（接下来能被恢复，被用来其他的目的），如果必要使用量非常少（少到0.5mg）有很容易地辨别顺式和反式异构体的能力，最重要的是研究脂肪酸包含双键或者碳环。是很普遍的应用红外光谱到气相色谱法蒸馏最为一种方式，对于任何明显的处理通过传统的“湿”的分析过程获得最大的信息量从只有微量的物质中。6.其他的程序：另外这些方法已经描述，仍然有几个其他的操作过程在使用活这现在为了其

20、他特殊的目的在脂肪酸的分析方面来使用。这些程序包括X-光衍射、紫外光谱、微波分析、原子核、核磁共振、共振，质谱分析等。空间限制妨碍了任何详细的这些程序的描述比复杂的方法，但是最近仍然被OConnor（109）和Ryhage和Stenhagen （120）讨论。任何为了鉴定脂肪酸的研究，到目前为止都应该进行描述，当然，被用来与酯类化学的分类方法和有机的分析相结合达到一个不含糊的鉴定（50、53、58、144）.这些方法包括很多，各种为了分离的脂肪酸和合适的衍生物的物理特性的测定;基本分析;碘酒数字；水解吸收；和水解产物的鉴定。在研究化合物包含双键，环形的结构、其他的稳定的结构特征，分子应该被降级

21、确定由此产生的碎片来鉴定其原分子结构。在很多情况下，微生物分析过程能被用来作为脂肪酸的定量和定性的研究的优点（61、70）。无论何时只要可能，在那些研究测定的同时，最好是与已知的化合物的高纯制剂对比一下脂肪酸的各种特性。（比如真正的样品）而不是专门地依赖文献中出现的数值。结构的最高的证据被得到通过合成某种假定的分子构成。表明合成产物与初始的分离物是相似的（42.49）。这个程序尤其重要在新的或者不寻常的脂肪酸的研究中，当真正的样品不能得到时。7.评价：根据不同的考虑在已给的研究中分离和鉴定的特殊方法应该被利用。在这些中突出的是：可利用样品的量，每个样品被恢复的量是否显著，一些化学成份的改变的化

22、学物是否可以接受，每种方法使用的信息是否有提供的能力，最重要的是，信息量有必要确定明确地，任何已成分的鉴定报告。 这个最后一点的考虑的重要性不能被太多强调，因为在脂肪酸鉴定方面缺乏充足的严格的准则已经损坏本领域大量文献的价值。例如，在很老的文献中有很多报道油酸出现在多种细菌属中。如果没有那么多的例子，这种成分的“鉴定”是根据不充足的数据很少超过一个中立的当量，氢气吸收的测定，氢化作用产物硬脂酸的鉴定。实际上，先验的的假设即在本研究下的物质是一个直链，一元羧的脂肪酸，这些信息只表明这个化合物是一个含有一个双键的18碳酸。这种描述是对于几种18碳酸的阵地同分异构体相当的易于接受，只是油酸的一种（例

23、如：顺- 9 -油酸）。多数详尽的调查研究双键的位置被确定在许多细菌中表明是单一的或者是主要的不饱和脂肪酸如顺vaccenic酸在11-12号位置上有双键而不是像油酸那样在9-10位置上有。更不用说油酸不会在细菌中出现了，但是它也指出在制定一个特殊的鉴定前排除其他的化合物的必要性。文献报告了许多脂肪酸已经被鉴别错误或者是由于不充足地数据分析评价标准而本来有机会发现一个不寻常的或者是重要的化合物被错过的的例子。因此，调查研究者给与已给化学物的明确鉴定的满意标准和他所使用的每个方法的限度和能力一个连续的考虑。III.细菌脂肪酸许多关于细菌脂肪的研究由于各种有机物总脂肪百分数的测定被限制。依靠菌株的

24、研究和培养条件的利用许多种属的数据是非常广泛的，数据的有限的价值和显著性。然而，从这些研究中可能得出一般的结论是，除了一些例子外，总脂肪含量在大多数细菌属中其范围是占干细胞重的1%-10%（83.117）。细菌脂肪的化学组成的报道是很有用和功效的，尤其是关于脂肪酸组成。Porter（117）综述了直到1946年这方面的工作，更多关于细菌脂肪酸的信息被包含在几个最近的脂肪综述里（9、11、12、60、153）。也有关于酵母菌和霉菌的脂肪酸的平行利益方面的综述。（40）当前综述的目的是分类和主要描述那些脂肪酸，根据一些合理满意的证据，被认为出现在细菌中。读者应该在头脑中怀有大量相同的分析信息，不能

25、加速每种脂肪酸被列出来。这些成分中的大多数是同一的，已经被明确地确定，但是有一些仍然需要进一步的研究和可能在后来的调查结果中受到修改的。随着，更新的分析方法的出现，在细菌中出现的已知的脂肪酸的数目迅速增加。由于这个原因，很可能到时候这篇综述发表时细菌脂肪酸的分类可能不完全。脂肪酸根据他们的化学特性被分列为几组。他们的结构形式在表1被给出。 A.饱和直链酸已知这些化学成分一直出现在细菌中与发现在其他形式的生命中的饱和脂肪酸是同一的。实际上，在他们研究的所有种属中酸被检测出有不少于12个碳原子的链。这组包括以下酸：蚁酸、乙酸、丙酸、丁酸。己酸以及癸酸。高度脂肪酸占细胞总脂肪酸成分的大部分比例。在这

26、组的酸包括月桂酸（C12），肉豆蔻（C14），棕榈酸（C16），硬脂酸（C18）、花生四烯酸（C20）、behenic （C22）, lignoceric （C24）,and octacosanoic （C28）。除了在分枝杆菌中，没有报道直链饱和酸的长度多于28个碳的。在细菌中棕榈酸出现的频率比其他的饱和酸次数多。硬脂酸，肉豆蔻酸和月桂酸也是普遍的尽管是微生物脂肪较少的成分，因此20-28个碳的酸仅在一些物种中出现。花生四烯酸被报道出现在绿脓杆菌中（117），behenic出现在白喉棒状杆菌中（6）、lignoceric出现在C.diphtheriae（3,6）和乳酸菌嗜酸杆菌（30）中。o

27、ctacosanoic 出现在 C. Diphtheriae（6）。这将是指出以上列出的所包含的所有高度酸偶数个碳原子。普遍被认为是从生物物质中提取的脂肪酸。然而，很少有报道在细菌中出现奇数个碳原子的脂肪酸。从P. aeruginosa, James 和Martin（79）的培养基中恢复的脂肪酸的研究发现C15和C17直链饱和酸的证据。Goldfine和Bloch（45）表明在 酪酸梭菌中这种类型的C15酸。这些化学组成还没有被完全鉴定。B.羟基酸羟基丁酸已经在若干种细菌中被发现，如固氮菌（39、92）、芽孢杆菌（91、146、151）、假单胞菌（39）、微球菌（131）。甲羟戊酸（- 5 -

28、二羟基- 3-甲基戊酸）已经从乳酸菌和其他的微生物中分离出来（137、138）。因此总所周知，一些细菌只需要这种成分很少的量就能进行很大的生长，它可能在很多有机物中逃离检测。羟基丁酸出现在大肠杆菌中（87），沙雷氏菌属（23）和假单胞菌的各种属中（14.80）。羟基丁酸的少量能被在假单胞菌只能够检测出。（14）,B-Hydroxymyristic酸被Ikawa et al 和Law等在大肠杆菌中发现（76）.在乳酸菌种Dihydroxystearic酸很明显是游离酸。自从这种成分被Crowder和Anderson（31）发现以来已经过去30来年，羟基组的位置仍然还不是很清楚。几种复杂的羟基酸在

29、C. Diphtheriae.中是特有的。这些化学成分由Asselineau （9）和Asselineau and Lederer （12）很详细的讨论。Corynomycolic酸（C32H6403）,它的单一不饱和油脂形成所谓corynomycolenic酸（C32H6203）,corynolic酸，一种二羟化合物总所周知育哼宾（C52H104O4）。在分枝杆菌中发现这些物质正如他们的名字表示那样有许多相似烟酸。事实上，棒状杆菌的复杂的脂质成分在许多方面与在爱德华菌和假单包杆菌科中的物种有很大的相似性。从棒状杆菌中分离出来的许多脂质的物质的一个有意义的总结是Pustovalov（118）.C.分支链状酸甲羟戊酸在前一部分羟基脂肪酸中已经被讨论，在这它也作为一个分支成分被提到。Hausmann和Craig （56）已经表明isooctanoic酸或者说是methylheptanoic酸由芽孢杆菌产生作为一种多粘菌素B的成分。同一篇文章也报道了构成多种多粘菌素的大多数脂肪酸是methyloctanoic酸。大量研究者累计的结果表明这个成分是（+）-6-（L）methyloctanoic酸。Akashi and Saito （2）检测了一个八叠球菌菌株脂质的分支链C15酸。这个化合物是实验性地命名为八叠球菌酸。一个相似的C15酸和