全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·综述与专论· 2008年第5期
收稿日期:2008-03-03
基金项目:山东省自然基金资助项目(Y2006D08)
作者简介:马福荣(1981-),女,硕士研究生,专业方向:微生物发酵;E-mail:mafurong123@163.com
通讯作者:贾乐,男,博士,副教授,硕导,研究方向:真菌学和环境微生物学;Tel:0538-8249958,E-mail:jiale9015@163.com
钼 (Molybdenum,Mo)是动物及人体所必需的
微量营养元素,是多种酶的组成成分,参与和影响
机体内多种物质代谢过程[1],同时对癌症、肝脏疾
病、心脑血管疾病、以及克山病、龋齿、小细胞低色
素性贫血和区域性脱发等地方病有很好的防治作
用[2],但过量的钼也可以导致动物和人体中毒并引
起多种疾病。
微生物可通过培养基中的盐类,经过反应将其
中所含微量元素富集于微生物细胞组织中,改变微
量元素的有机形态,提高生物利用率和稳定性,并
降低毒性。富钼微生物在医药、保健和环保等领域
将具有广阔的应用前景,同时也可作为饲料添加剂
应用于畜牧业中,具有可大规模生产、成本低廉等
优点。因此,微生物富集微量元素钼的研究将成为
国内外研究的课题之一。
1 钼的组织分布、代谢与人体需求量
1.1 钼的组织分布与代谢
无机形式存在的钼元素主要在动物及人体胃
肠道中随食物和水吸收,吸收后进入血液,大部分
与蛋白质结合并运送全身。一般来说水溶性强的钼
化物,如钼酸钠和钼酸铵等能被迅速吸收。水溶性
低的钼化物,如三氧化钼和钼酸钙等的吸收效果却
并不理想。吸收的钼多数与酶分子结合,以较低浓
度在骨骼、皮肤、被毛和肌肉等器官中储存,其它组
织器官中则存留极少。摄入的钼的排泄途径主要有
2种,一种是由尿排出,放射性核素试验表明动物
由尿排泄的钼占进入机体总量的 37%～45%,排出
的速度也最快;另一种是胆汁,但受食物中钼、铜、
硫水平的影响。这两种途径起着调节和维持动物体
内钼平衡的作用[3]。
1.2 钼的人体需求量
人体内微量元素有一定的适宜的浓度范围,高
富集微量元素钼的研究及在微生物中的应用
马福荣 贾乐 杨凤苓 任轩 李明才
(山东农业大学生命科学学院,泰安 271018)
摘 要: 钼是动物和人体所必需的微量营养元素,是固氮酶、硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶和亚硫酸氧化酶等多种酶
的重要组成成分,参与和影响机体内多种代谢过程,如细胞内的电子传递、机体内铁代谢、醛氧化等。钼对癌症、肝脏疾病、
心脑血管疾病以及克山病、龋齿、小细胞低色素性贫血和区域性脱发等地方病有很好的防治作用。
关键词: 钼 富集 富钼微生物 生物学功能
ReseachonMolybdenum andMolybdenum-richMicroorganism
MaFurong JiaLe YangFengling RenXuan LiMingcai
(ShandongAgriculturalUniversityColegeofLifeScience,Taian271018)
Abstract: Molybdenum isoneofesentialtraceelementscontainedinbodiesbothofanimalsandhumanbeings.
Itisthemostimportantpartofenzymes,suchasnitrogenase,nitratereductase,xanthineoxidaseadnsulfiteoxidase.It
invdvesinmanymetabolism activities,suchaselectrontransferofcel,ironmetabolism andoxidationofaldehyde.
Molybdenum playsaroleinpreventingandtreatingcancer,liverdiseases,cardio-/cerebrovasculardiseaseandKeshan
disease,decayedtooth,hypochromicmicrocyticanemia,andregionalalopecia.
Keywords: Molybdenum EnrichmentMolybdenum-richmicroorganism Biologicalfunction
2008年第5期
于或低于特定的浓度都会引起疾病。美国推荐的钼
安全摄食范围从青少年到成年人每日均为 0.15~
0.5mg,儿童 1至 3岁为 0.05~0.1mg,4至 6岁为
0.06~0.15mg,7至 10岁为 0.11~0.3mg[4]。
2 钼的生物学功能
2.1 钼是多种酶类的主要成分
1953年,Richert等[5]研究证明钼是黄嘌呤氧化
酶(xanthineoxidase,XO)的组成成分,并与该酶的
活性密切相关后,确认钼是动物营养必需的微量元
素。随着对钼生化功能研究的深入,现已证明,钼是
固氮酶(Nitrogenase)、硝酸还原酶(nitratereductase,
NR)、黄嘌呤氧化酶和亚硫酸氧化酶等多种酶的重
要组成成分,参与和影响机体内蛋白质、脂肪、含硫
氨基酸和核酸的代谢,是动物营养中必需的微量元
素,对动物的生长、发育和遗传起着重要的作用[6]。
到目前为止,已知钼的生理功能是通过存在于生物
体内的各种钼酶的活性来实现的。
2.1.1 固氮酶和硝酸盐还原酶与无机氮的利用有
关 固氮酶是一种重要的酶类,可以促进微生物的
固氮过程,加速微生物对无机氮的利用[7]。钼在固
氮菌中的转运以及钼嵌入到固氮酶中的过程包含
了如钼结合到细胞表面,钼从钼酸盐中游离出来并
参与形成固氮酶的辅助因子—铁钼辅助因子等多
种钼的代谢步骤。
硝酸盐还原酶可以使硝酸盐还原成为亚硝酸
盐,这一过程是生物合成 NH3的开端。另一些具有
呼吸功能或异化作用的硝酸盐还原酶,可在无氧条
件下,利用硝酸盐作为产生能量的电子传递系统的
终端电子受体[7]。
2.1.2 黄嘌呤氧化酶和醛氧化酶与醛的氧化有关
黄嘌呤氧化酶和醛氧化酶可氧化机体内形成的有
毒的醛,解除其对机体的毒害[1]。在核酸代谢过程
中均可以催化次黄嘌呤氧化成黄嘌呤,黄嘌呤氧化
酶还可进一步使黄嘌呤生成尿酸,并与核黄素衍生
物从肝铁蛋白中释放到血浆有关。
2.1.3 亚硫酸盐氧化酶与含硫氨基酸的代谢有关
在蛋白质代谢过程中将含硫氨基酸 (半胱氨酸)代
谢产生的有毒的亚硫酸盐氧化成硫酸盐,并使其
能够从尿中排出,也可催化蛋氨酸最后降解为丙
酮酸[8]。
2.2 钼参与电子传递及铁的释放和运输
钼与铁代谢有密切的关系,能催化肝脏铁蛋白
中的铁释放,加速铁进入血浆的过程[9],并能使所释
放的 Fe2+在血浆内氧化成 Fe3+,从而迅速地与 β1-
球蛋白形成运铁蛋白,使铁能顺利地运送至肝脏、
骨髓及其它细胞去利用[2]。
2.3 钼与其它微量元素之间的相互作用
由于钼元素有+6、+5和+4三种价态,所以钼
酶在催化反应中由于底物和反应特点的不同,在钼
的催化部位及钼原子处,可形成多种不同状态的金
属复合物。钼可与硫、铜、硒、氟等多种微量元素有
一定的拮抗或协同作用。
2.3.1 钼与硫 硫影响机体对钼的吸收。由于竞争
性吸收的结果,硫酸盐影响钼在体内的的排泄途径
而促进其排泄,从而阻断肾小管对钼的吸收以及减
少钼在钼在组织中的蓄积。
2.3.2 钼与钨 同族同价态的钼与钨能相互竞争
载体系统而相互产生拮抗作用,钨能取代钼在相关
酶中所占据的位置从而导致吸收的相互抑制,高钨
的环境可导致钼酶的活性显著下降甚至消失。
2.3.3 钼与铜 钼与铜在吸收上存在着明显的拮
抗和协同作用。当钼含量过高时,能阻碍铜的吸收
利用,所以当机体内由于铜过多而引发铜中毒时,
钼可作为有效的解毒剂。但适量的钼又是机体吸收
铜所必须的[10]。
2.3.4 钼与硒 钼与硒具有一定的平行协同作用,
增加硒有利于钼酶活性的增加,如提高谷胱甘肽过
氧化物酶的活性。试验表明,补钼可减轻动物缺硒
症。
2.4 钼对机体的生长发育及免疫功能的影响
研究表明,钼对机体免疫有一定的影响。适量
的钼可抑制病菌在细胞内繁殖,增加其抵抗病菌的
能力[9]。钼对动物和人体也有明显的促生长作用,缺
钼时发育受阻,生长缓慢,严重时甚至夭折,补充钼
源后症状消失。
2.5 钼的药理作用
研究表明钼与许多癌症有一定的关系[2],如钼
能抑制乳腺癌的生长,控制食道癌,直肠癌的死亡
率,防治肝癌及胃部癌症;钼在预防癌症的同时,对
慢性肝病、病毒性肝炎、肝硬化和胆道堵塞等肝脏
马福荣等:富集微量元素钼的研究及在微生物中的应用 55
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疾病也具有一定的防治作用。钼能保护心肌,维持
动脉的弹性[11]。人体缺钼时,则会导致心肌病或动
脉弹性降低,从而引发动脉粥样硬化等心血管疾
病;钼缺乏的人群也易患高血压和糖尿病。钼可降
低克山病的发病率[12];同时,对小细胞低色素性贫
血和区域性脱发等地方病也有很好的防治作用;钼
参与氟骨症、骨质疏松症、痛风性关节变形等疾病
的病理过程[13]。钼也可增强氟的作用而坚固牙齿,
对龋齿有明显的预防作用。另外,钼还能增强某些
药物的有效成分及治疗效果,例如用于药物强心甙
等。
3 富钼微生物载体的筛选及生产的可行性
3.1 富钼微生物的种类
富集微量元素作为人体及动物营养添加剂及
药物所用的菌种,应选择工艺成熟,生物量高,周期
短,富集能力好,对人和动物无毒无害的菌种。因
此,一般选作富集微量元素钼的微生物。载体主要
有:酿酒酵母、葡萄汁酵母、汉逊酵母和假丝酵母等
酵母;平菇、金针菇及灵芝等食用菌;螺旋藻等藻
类,以及木曲霉、细菌等其他微生物。
3.2 富钼微生物生产的可行性
富钼微生物一般要选择本身富含蛋白质、糖
类、维生素以及其它对人和动物有益的活性物质的
菌体,所用菌体在富集钼的过程中可通过生物转化
的方式将无机钼转化成有机形式,这样钼元素可与
食品或动物饲料添加剂中其它有效成分很好的协
同配合,各种营养成分能被动物充分的吸收与利
用,更好地发挥其预防疾病的作用。同时,富钼微生
物的产品是天然成分,具有良好的安全性,易被用
户所接受。
4 富钼微生物的应用前景
4.1 食品工业方面
富钼微生物不仅可提供给机体较高含量的钼,
还含有其它多种营养和有益微量元素,如果制成活
性富钼微生物。这些营养物质不仅可以给与机体钼
源的补充,还可作为营养保健品,并在食品工业中
进行食品加工。
4.2 预防医学方面
近年来,癌症、肝脏疾病及心脑血管疾病的发
病率不断升高。作为人体必需微量元素钼的生物活
性制剂,富钼微生物对上述疾病起到一定的预防和
治疗的作用,可用来作为治疗疾病的药物和预防疾
病的保健品。
4.3 畜牧业方面
钼可提高动物的免疫能力,提高动物的繁殖性
能和成活率。在动物饲料中添加富钼微生物活性制
剂可促进动物对饲料中营养物中的吸收,提高饲料
利用率,促进生长,有效的提高动物体蛋白质合成
的能力,对动物增重有着显著的效果[14]。
综上所述,钼是机体必不可缺少的一种微量元
素,对维持动物及人体的健康起着极其重要的作
用。因此,随着对富钼微生物研究的开展,富钼微生
物必将具有广阔的应用前景。
参考 文献
1 王自良.中国家禽,1999,21(9):37~40.
2 贾如宝.中国钼业,1994,18(6):51~54.
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