产胞外多糖微生物的分离纯化及多糖性质测定
综述
多糖又称多聚糖，是维持生命活动正常运转的天然高分子碳水化合物，由10个及10个以上单糖组成，分子量在5000~106之间。多糖具有多种生物学功能，可参与胚胎形成、细胞识别、生物合成、激素激活、细胞增殖、神经细胞发育、肿瘤细胞转移、微生物感染等过程[1]。部分多糖（如几丁质、纤维素）是构成动物骨架、植物骨架的原料，部分多糖（如糖原、淀粉）具有储存能量作用。除此之外，多糖还具有降血糖血脂、增强机体免疫功能、抗辐射、抗肿瘤、减慢氧化等作用[2]。
多糖可根据其来源、化学结构、生物学功能、立体构型、在细胞中的状态进行分类。（1）多糖根据来源不同，可分为植物多糖、动物多糖和微生物多糖。与植物多糖、动物多糖相比，微生物多糖具有生产成本低、细菌生长周期短、产糖不受地域、气候、天敌影响、稳定性高、安全性强等特点，所以在市场竞争方面更具有优势，收到广大科研学者们的关注[3,4]；（2）多糖根据化学结构，可分为同质多糖、异质多糖。同质多糖（如葡聚糖、纤维素）的主链由相同的单糖组成，易通过共价键结合细胞中的非糖取代基；异质多糖一般由2~4种单糖构成，不同种单糖构成重复的单位，而异质多糖主链由这些重复单位构成。异质多糖还可根据重复单位中取代基团、单糖种类进一步划分为中性多糖、酸性多糖、羟基多糖、硫酸基多糖、氨基多糖等[5,6]；（3）多糖根据分泌部位，可分为胞内多糖（构成微生物细胞的成分）、胞壁多糖（附在细胞表面）及胞外多糖（分泌到培养基中）。胞内多糖一般是指糖原，用于储存能量，胞壁多糖包括脂多糖、磷壁酸、肽聚糖、少量脂类和蛋白质，用于维持细胞形态，胞外多糖是指由细菌荚膜、菌胶团、黏液层组成的糖被结构，可防止细菌干燥、避免被宿主细胞识别吞噬、积累某些代谢产物。与胞外多糖相比，胞内多糖结构、组成、生理生化性质较稳定[7-9]；（4）多糖根据其在细胞外基质中的状态，可分为荚膜多糖、粘液多糖。荚膜多糖在细胞表面粘附，分子间通过非共价键结合，难以与菌体分离。粘液多糖结构疏松，分子间作用力较为分散，与菌体分离容易，且可经渗透扩散至培养基，适合发酵生产[10]。
微生物胞外多糖是指真菌、细菌、藻类等微生物产生的胞外多糖，具有微生物保护、识别、储备碳源、粘合等多种生理功能[11-13]。（1）微生物保护：当真菌、细菌等微生物遇到恶劣的生存环境时，会分泌胞外多糖以提高生存能力，所以微生物胞外多糖往往具有特定生理作用及生物学活性。微生物胞外多糖主要可调节细胞内外环境水分平衡、促进细胞吸收金属离子、抑制有害物质进入细胞。当外界环境出现不利于细菌生存情况时（如缺水、高温、高盐、高碱），菌体会分泌胞外多糖发挥保湿保水作用，减少细菌损伤。当面临外源病原体感染时，细菌会分泌胞外多糖发挥“保护罩”作用，避免被溶解或吞噬；（2）识别：噬菌体可通过识别荚膜上专一多糖分子，在菌体表面吸附，然后入侵细菌。有研究发现，某些突变后无荚膜结构的细菌，无法被噬菌体入侵，提示噬菌体侵害细菌是通过识别细菌荚膜多糖完成的；（3）储备碳源：胞外多糖并非细菌维持生命必需物质，而是次级代谢产物，但当环境不利于细菌生存、摄取营养物质无法满足需求时，微生物可分解胞外多糖并利用，作为储备碳源；（4）粘合作用：产生胞外多糖的多种细菌能向周围土壤中分泌多糖，并将周围土壤、植物根系等通过其粘合作用粘接在一起，有助于营养物质、水分的吸收，帮助根瘤菌更好的结合植物根系。胞外多糖的粘合作用不仅利于细菌自身营养需求，还使其与其他物种间的联系增强，自身生存能力提高。
随着微生物多糖研究的不断深入，世界上微生物多糖产量每年不断增长，对于某些新开发的多糖，每年产量增长已高达30%。微生物胞外多糖在多个领域（如医药、工业、食品、环保等）均有应用，被用于制造乳化剂、悬浮剂、凝胶剂、成膜剂、增稠剂、润滑剂等。在食品方面，胞外多糖造价低、食用安全性高，且
具有明显增稠、悬浮、乳化、冻融稳定作用，在食品工业上被广泛的作为添加剂应用[14]；在工业方面，黄原胶溶解可改变染料染液的流变学性质，避免染料不均匀或分散，使印染出的产品图案更清晰、色泽更鲜艳，同时不会造成污染，因此使用黄原胶作为印染工业的悬浮剂是很好的选择。硬葡聚糖具有优秀的粘稠性和抗剪切能力，并且值得一提的是，其粘度在很宽范围的盐度中基本保持不变。这个优点使其很适合用于造纸业和印刷业，在其他工业领域也有巨大的应用潜力[15]；在医药方面，果胶与壳聚糖易于成膜，可以用来包裹药物制作胶囊或糖衣。前药是由无毒化合物和活性药物以共价键相连接而生成的新型化学体，而且它已经过结构修饰作用，只有在体内时经过酶的催化作用或者非酶作用才能释放出活性物质，从而发挥其药理作用，在体外则没有活性。临床研究表明，多糖除了能够降低血糖、血脂和血压，长期服用还能够减少心脏病、糖尿病以及肥胖症等常见病的发病率，是很好的保健食品[16]；在环境方面，胞外多糖具有吸附重金属的功能，因此可以开发多糖在水体净化方面的应用。用人苍白杆菌在污泥中产生的胞外多糖吸附水中重金属，取得了良好的净化效果[17]。
综上所述，微生物胞外多糖具有生产周期短、经济效益高、受限因素少、安全性高、稳定性强等优点，在医药、工业、食品、环保等多个领域应用广泛，但环境中可产胞外多糖的微生物较少，广泛应用的微生物更少，所以不断探索发现新的产胞外多糖微生物，挖掘胞外多糖的潜在价值是当前研究重点。
参考文献
