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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C9－C13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C33H47NO13，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 水 乙醇

乙醇80%+水20% 甲醇

溶解度% 0.005~0.01 0.01 0.07 3.3

丙二醇 甘油 二甲基亚砜 冰醋酸

1.4~2.0 1.5 5.0 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 梨头霉菌 链格孢菌 黑曲霉

灰质葡萄孢菌

MIC（mg/L） 25.0 10.0 5.0 1.0

镰刀菌 蜂毛霉菌 乳念珠菌 指状青霉菌 膨大青霉菌 青霉菌 根霉菌

细小红色根隐球菌 啤酒酿酒酵母菌 镰刀麦角菌 红色凸孢子菌

伯克力孢子酿酒酵母 酒香酵母菌 白色念珠菌 吉利蒙氏念珠菌 维尼氏念珠菌 多形汉逊氏酵母菌 针峰状克勒克氏酵母菌 贝尔氏酿酒酵母菌 拜也努氏酿酒酵母菌 啤酒酿酒酵母菌（8021） 啤酒酿酒酵母椭圆形变种 少孢酿酒酵母

路德维希氏酿酒酵母菌 鲁氏酿酒酵母菌 萨克氏酿酒酵母菌 念珠样串酵母菌 凝聚孔串酵母菌 10.0 5.0 10.0 5.0 10.0 1.0 5.0 5.0 5.0 3.0 5.0 5.0 1.5 1.5~2.0 3.00 1.00 1.00 3.00 1.00 1.00 2.50 2.50 2.50 2.50 5.00 5.00 2.00 3.00

二、纳他霉素的毒理性

纳他霉素无毒，并且不致突变、不致癌、不致畸、不致敏。人体口服500mg纳他霉素后，在血液中的含量少于1mg/mL，即说明纳他霉素很难被动物或人体的肠胃吸收。有研究表明，奶牛食入的高剂量的纳他霉素，约90%经粪便排出。急性和慢性毒性试验证明，纳他霉素对人体器官没有明显影响，不产生伤害。Hamilton报道纳他霉素口服毒性最小，静脉注射毒性极大。De等人研究了真菌对纳他霉素形成抗性的可能性，在连续几年使用纳他霉素的食品仓库中，没有发现真菌形成抗性的证据，使用大于MIC(最低有效抑制浓度)的纳他霉素量，人为诱导也没有发现真菌形成抗性的证据。Ray等人报道纳他霉素能减少黄曲霉产生的黄曲毒素、赭曲霉产生的赭曲毒素、圆弧青霉产生的青霉酸、展开青霉产生的展开青霉素。经卫生学调查和皮肤斑点试验，表明纳他霉素无过敏性反应。经降解处理后的纳他霉素在急性毒理、短期毒性实验中均无对动物的损害。耐药性的研究表明，未见有霉菌和酵母对纳他霉素有异常的耐药性。

美国FDA建议纳他霉素作为食品添加剂使用的抗生素，还被归类为GRAS产品之列。我国于1996年由食品添加剂委员会对纳他霉素进行评价并建议批准使用，现已列入食品添加剂使用标准，其商品名称为霉克（NatamaxinTM）。美国CFR编码：21CFR172.155，其中