纳他霉素概述

第一章 纳他霉素概述

纳他霉素早在1955年被Struyk 等人发现，他们从南非纳他州的土壤中分离到的纳塔尔链霉菌（Streptomyces natalensis ）培养液中分离出了一种新的抗真菌物质，当时称为Pimaricin （匹马菌素）；4年后美国人Burns 等从土壤中分离到了一株恰塔努加链霉菌Streptomyces chattanoogensis ，并从其培养物中分离到了Tennecetin （田纳西菌素）。此后的研究证明匹马菌素和田纳西菌素为同一物质，并被世界卫生组织WHO 统一命名为纳他霉素（Natamycin ）。

第一节 纳他霉素的性质

一、纳他霉素的分子结构

纳他霉素为四烯大环内酯，四烯系统呈全顺式，内酯环上C 9－C 13部位为半缩醛结构，含有一个由糖苷键

连接的碳水化合物基团，即氨基二脱氧甘露糖（Mycosamine ）。其化学结构式如图1-1所

示。纳他霉素是两性物质，分子中含有一个碱性基团和一个酸性基团，其电离常数pKa 值分别为8.35和4.6，等电点为6.5，熔点为280℃。纳他霉素存在两种构型：烯醇式和酮式，这就使得其难溶于多种溶剂。

图1-1 纳他霉素的分子结构

二、纳他霉素的理化性质

纳他霉素是一种多烯大环内酯类抗真菌物质，呈白色或乳白色结晶粉末，含3个结晶水，几乎无臭无味。分子式为C 33H 47NO 13，分子量为665.75。纳他霉素的紫

外光谱如图1-2所显示，分别在290nm 、

303nm、318nm处有强吸收峰，280nm处有峰肩，220nm处有宽峰。由于纳他霉素含有四烯环，因此在280～320nm之间出现吸收峰，而在220nm的最大吸收是由于纳他霉素含有发色团。纳他霉素的四烯发色团给分子一种高不饱和特性，可与溴和含活性氧的化合物如高锰酸钾、高硫酸盐及过氧化物相互作用；另一方面，它以环氧族形式保持弱氧化性，纳他霉素在冰醋酸中用热的碘化物处理后会析出碘。纳他霉素酸解可以释放出海藻糖氨，内酯可以通过图1-2 纳他霉素的紫外光谱

碱水解作用皂化。纳他霉素在水中或低级醇中的溶解性

随着pH的降低或升高而增加，中性时溶解度最低，而在pH低于3或高于9时溶解度增大。纳他霉素在各种常见溶剂中的溶解度如表1-1所示。

表1-1 纳他霉素的溶解度

溶剂溶解度%

水0.005~0.01

乙醇0.01

乙醇80%+水20% 0.07

甲醇 3.3

丙二醇 1.4~2.0

甘油 1.5

二甲基亚砜 5.0

冰醋酸18.5

纳他霉素干粉在避光避潮下较稳定，室温下保存几年只有很小一部分失活。其三水合物同样稳定，但其无水形式不稳定，在室温封闭的瓶子中保存48小时失去15%的活性。中性的纳他霉素水溶液几乎和干粉一样稳定。纳他霉素的稳定性受pH值、温度、光照、氧化剂和重金属等条件的影响。

纳他霉素在pH4.5～9之间非常稳定，在极端pH值下纳他霉素迅速失活，形成不同的分解产物。低pH值时其主要的裂解产物是海藻糖胺；高pH值时，如pH12，由于内酯皂化可形成纳他霉酸，用强碱处理导致进一步分解，产生一系列的后醛醇反应。pH对纳他霉素的抗真菌活性没有明显的影响。纳他霉素在pH5~7的范围内，30℃储存三周，其活性仍保持100%，pH3.6时保持大约85%，pH9.0时大约为75%，但在大部分食品所在的pH范围内，纳他霉素十分稳定。

纳他霉素的稳定性好，50℃放置几天或100℃短时处理，其活性几乎无损失。120℃条件下加热不超过1h仍能保持部分活性。

纳他霉素在紫外光下分解，失去四烯结构。γ辐射也能使纳他霉素分解。纳他霉素不宜与氧化剂如过氧化氢、漂白粉等接触，否则抑菌活性会明显下降。一些金属离子可以促进纳他霉素的氧化失活，尤其是铁、镍、铅、汞等重金属。因此，纳他霉素适宜存放在玻璃、塑料或不锈钢容器中，也可以添加EDTA或聚磷酸盐来防止失活。

第二节纳他霉素的生理功能和毒理性

一、纳他霉素的抑菌功能

纳他霉素是一种广谱抗生素，对霉菌、酵母菌、某些原生动物和某些藻类有抑制作用（表1－2），但对细菌没有抑制。纳他霉素的抑菌机理一般认为是：真菌的细胞膜含有麦角固醇，而细菌细胞膜中不含这种物质，多烯大环内酯类抗生素能有选择的和固醇结合，结合的程度与膜的固醇含量成正比，结合后形成膜-多烯化合物，引起细胞膜结构的改变，导致细胞膜渗透性的改变，造成细胞内物质的泄漏。纳他霉素对于抑制正在繁殖的活细胞效果很好，而对于休眠细胞则需要较高的浓度。纳他霉素对真菌孢子也有一定的抑制效果。有人测试过纳他霉素对500种霉菌的抗性，所有菌种都被1～10mg/L的纳他霉素抑制。Klis 比较了纳他霉素、山梨酸、放线菌酮、制霉菌素、龟裂霉素等的抑菌效果，发现纳他霉素对16种在肉汤和琼脂中培养的霉菌是最有效的抑制剂，绝大多数霉菌在0.5～6mg/L的纳

他霉素浓度下被抑制，极个别霉菌在10～25mg/L的纳他霉素浓度下被抑制，1.0～5.0mg/L 的纳他霉素能抑制多数酵母。

表1-2 纳他霉素对常见微生物的抑制作用

微生物名称MIC（mg/L）

梨头霉菌25.0

链格孢菌10.0

黑曲霉 5.0

灰质葡萄孢菌 1.0

镰刀菌10.0

蜂毛霉菌 5.0

乳念珠菌10.0

指状青霉菌 5.0

膨大青霉菌10.0

青霉菌 1.0

根霉菌 5.0

细小红色根隐球菌 5.0

啤酒酿酒酵母菌 5.0

镰刀麦角菌 3.0

红色凸孢子菌 5.0

伯克力孢子酿酒酵母 5.0

酒香酵母菌 1.5

白色念珠菌 1.5~2.0

吉利蒙氏念珠菌 3.00