海洋微生物资源的利用与开发已成为当今国内外研究的热点领域。截止2000年,全世界范围内已从海洋动植物及微生物中分离得到的新型化合物有10 000多种,其中申请专利的化合物有200余种。这些研究极大地促进和推动了海洋微生物的研究,使海洋微生物成为了海洋药物和生物技术领域的国际热点和前沿。类胡萝卜素( carotenoids)是一类C40类萜化合物及其衍生物的总称,由8个类异戊二烯单位组成,呈黄色、橙红色或红色的色素。类胡萝卜素生物功能丰富,如它是维生素A原,能预防夜盲症、能够抗氧化、防癌症、着色力强、可增加细胞与细胞间的缝间联接交流、能增强动物的繁殖能力等。第一章综述了海洋微生物资源开发现状;类胡萝卜素结构;类胡萝卜素的性质;类胡萝卜素生理活性;天然类胡萝卜素的生物合成;类胡萝卜素的分析鉴定;菌种及发酵生理学条件以及本研究的目的和意义。第二章研究了从东海(北纬31.237 o,东经124.605 o)160米水深采集获得底泥,经过稀释涂布,观察菌落颜色,初步获得5株产红色色素菌株,挑选其中颜色最红的一株菌株,经过提取色素提取后,运用HPLC检测和紫外全光谱扫描,确定其产生近10种天然类胡萝卜素物质。随后运用形态学、生理生化、全细胞脂肪酸检测和16S rDNA等多项分类学技术,对该菌株进行分类学鉴定,并确定其为Kocuria属,命名为Kocuria sp.Car-red。第三章讨论了利用微波法、超声波法和HCl法对菌株Car-red的破壁效果。根据实验结果,HCl的破壁效果最为理想,最佳提取条件为HCl5mol/L浓度条件下提取120min,提取量为0.409μg/mL。并讨论了在破壁后提取溶剂的选择,经过反复实验比较,发现乙醇的提取效果最好,可以达到0.526μg/mL。最后采用正交实验设计方法,以破壁时间、提取温度、提取时间、提取溶液体积进行了4因素3水平的提取条件优化实验,得到了一个最优提取条件,即破壁时间30min、提取温度4℃、提取时间120min、提取溶液体积:发酵液体积5:1(v/v),产量平均可达0.693μg/mL。第四章讨论从培养基配方优化和发酵条件优化两方面提高菌株Car-red总类胡萝卜素产量。采用单因素和正交设计实验,最终找到培养基的优化配方,即蔗糖加入量0.5%、蛋白胨加入量0.75%、酵母膏加入量0.25%、硫酸镁加入量0.15%。理论产量可以达到1.160μg/mL,经过验证实验,其实际产量为1.139μg/mL。而装液量20mL(250 mL三角瓶)、接种量12%、生长温度28℃、摇床速度120 r/min为较理想的发酵条件。第五章主要研究内容为利用PCR技术,以菌株Car-red作为模板,扩增该菌株的CrtB基因,并外送测序,根据测序结果获得一序列大小为578 bp的基因,将测序结果登录NCBI的GenBank上进行该序列的同源性比对,结果表明:该菌株中存在着与类胡萝卜素生物合成相关的CrtB基因。从遗传学角度验证了菌株Car-red的确是产生类胡萝卜素的海洋菌株。