糖尿病（Diabetes Mellitus,DM）是由机体胰岛素分泌不足或胰岛素作用效果较差引起的,具有高血糖特征的代谢性疾病,其中对胰岛素不敏感（即胰岛素抵抗）作为主要发病机制导致的2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus,T2DM）患者居多。近年来,高热量、高脂肪、高糖的日常饮食伴随着人们高强度的生活工作压力,使得糖尿病患者低龄化,糖尿病患者数量激增化。目前针对T2DM患者常用的治疗方法为口服磺酞脉类、双胍类药物等,这些药物可能会对患者产生副作用,因此急需开发天然、高效、安全的缓解糖尿病患者症状的功能性产品,以提高患者的生活质量。胞外多糖（Exopolysaccharides,EPS）作为乳酸菌次级代谢的活性产物,因其结构的特性赋予了其独特的理化性质及功能活性,它不但可以改善产品的感官品质,还具有血糖调节等益生功能,其安全、绿色和无副作用等优势已在试验研究和临床应用中得到广泛认可,在食品领域上具有广阔的应用发展空间。但目前对于EPS的血糖调节机制并不明确,因此还需要对其血糖调节的作用机制进行更深入的研究。本研究以菌株的EPS产量为评价指标,从分离自西藏传统发酵乳制品中的20株副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）中筛选出高产EPS的L.paracasei TD 062为试验菌株。基于基因角度,通过全基因测序技术对L.paracasei TD 062菌株的功能性基因进行注释,分析其合成EPS的途径,预测其可利用的碳源,并在此结果基础上优化产EPS的发酵条件,以提高实验室条件下EPS的产量。基于分子角度,对通过柱层析分离出的EPS不同组分的分子架构进行解析,明确其分子示意结构,分析其构效作用。并从体外及体内两个层面出发,明确EPS的降血糖功能作用,分析降血糖作用相关基因及关键蛋白的表达情况,并明确其以影响肠道菌群为介导的调控血糖作用,深入分析EPS的降糖作用机制。为安全、高效、无副作用的新型功能性产品的开发与研制提供理论参考。通过上述研究得到如下结果:（1）筛选出一株高产EPS的菌株L.paracasei TD 062,并明确了其全基因组特征,注释了功能基因,分析了EPS的生物合成途径,进而推断生成EPS可利用的碳源。通过比较分离自西藏地区传统发酵乳制品的20株L.paracasei产EPS的能力,发现L.paracasei TD 062的EPS产量最高,产量为0.609 g/L,多糖含量为90.57μg/m L。利用全基因组测序技术分析菌株的基因组特征,发现L.paracasei TD 062由1条长度为2867519 bp的环状染色体和6个质粒组成,共注释了3064个编码基因,包含3个与细菌次级代谢产物相关的基因簇。通过CAz Y数据库功能注释到276个编码基因参与碳水化物的转运和代谢,48个编码基因参与糖酵解/糖异生途径。L.paracasei TD 062菌株中负责编码磷酸葡萄糖转移酶系统的相关基因可将果糖、甘露糖、海藻糖、葡萄糖、半乳糖和乳糖转运到细胞质中,形成合成EPS的前体糖苷酸。在质粒4上有一个由35个基因组成的EPS基因簇,负责编码EPS的合成调节、链长、重复单位和输出等功能。从功能性基因的角度印证了L.paracasei TD 062具有很强的产EPS的能力,并且通过分析EPS的合成途径预测菌株可利用的碳源。（2）以菌株产生EPS过程可利用的碳源为复合优化碳源,优化EPS的生产条件（时间、温度、初始p H）,使EPS的产量提高了7.78倍。以提高EPS产量为目的,通过基因组分析确定以果糖、甘露糖、海藻糖、葡萄糖、半乳糖和乳糖为复合优化碳源,优化发酵产生EPS所需其的发酵时间、发酵温度、发酵初始p H,以达到高产EPS的目的。发现以复合碳源的培养基,30℃发酵温度条件下发酵26 h,发酵初始p H为6.0,EPS的实验产量从0.609 mg/m L提高到5.351 mg/m L,产出率提高了7.78倍。（3）分析EPS不同组分的精细分子架构,明确其分子结构式,分析其构效作用。测定经柱层析分离出的两种EPS组分LPP-1、LPP-2的分子量分别为:1.069×105 Da、4.178×104Da。通过红外光谱确定了两个组分的化学官能团,明确了LPP-1与LPP-2都存在α和β构型。单糖组成结果显示LPP-1主要由甘露糖、半乳糖和葡萄糖组成;LPP-2主要由甘露糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、海藻糖和半乳糖醛酸组成。甲基化分析确定LPP-1组分中存在三种糖残基,分别为1,4-linked-Glcp、1,4,6-linked-Manp和T-Galp;LPP-2组分中存在五种糖残基,分别为T-Glcp、T-Fucp、1,4-linked-Xylp、1,2,6-linked-Galp和1,4,6-linked-Manp。一维、二维核磁共振结果结合结构解析的各项结果推测出EPS的分子构式:LPP-1的分子结构为1-linked-Galp和1,4-linked-Glcp分别通过β-（1,4）糖苷键和α-（1,6）糖苷键与1,4,6-linked-Manp相连。LPP-2组分的分子结构是1-linked-Glcp和1,2,6-linked-Galp通过β-（1,6）糖苷键和α-（1,4）糖苷键与1,4,6-linked-Manp相连,1-linked-Fucp和1,4-linked-Xylp通过α-（1,6）糖苷键和β-（1,2）糖苷键与1,2,6-linked-Galp相连。SEM扫描电镜图像显示LPP-1与LPP-2这两个组分的微观结构差异较大,且LPP-2的高支链结构和多孔性使其具备更大的应用前景。（4）LPP-2具有体外降血糖的活性,可以抑制肝细胞糖异生,改善肝细胞胰岛素抵抗状态。采用体外筛选方法分析LPP-1及LPP-2两个EPS组分对α-葡萄糖苷酶活性的抑制效果,筛选出具有较强体外降血糖能力的LPP-2,其对α-葡萄糖苷酶抑制率为57.36%,分析其为非竞争型抑制类型,因此选择LPP-2组分作后续研究。采用0.6 mg/m L棕榈酸溶液诱导Hep G2细胞24 h建立胰岛素抵抗细胞（IR-Hep G2）模型。经过共孵育发现,LPP-2可以提高IR-Hep G2的葡萄糖摄入量和肝糖原的合成量,提高丙酮酸激酶和己糖激酶两种关键糖代谢酶的酶活。且LPP-2可以上调AMPK、Akt、PI3K、IRS1基因的相对表达量,下调FOXO1、PEPCK、G-6-Pase、GSK-3β基因的相对表达量,呈现出剂量依赖性。初步确定LPP-2可通过激活AMPK/Akt/PI3K信号通路调节血糖,改善肝细胞胰岛素抵抗状态。（5）LPP-2可通过激活AMPK/Akt/PI3K信号通路调节血糖水平,进而缓解糖尿病小鼠的症状。通过高脂高糖饮食联合链脲佐菌素构建糖尿病小鼠模型,对LPP-2的体内降血糖作用进行分析,明确其体内降血糖作用机制。发现LPP-2不但能够降低糖尿病小鼠的血糖水平,抑制其体重的降低,提高其葡萄糖耐受性水平,还能下调糖尿病小鼠的糖基化血红蛋白以及胰岛素等基础指标的水平。LPP-2能够降低糖尿病小鼠的脏器指数、缓解肝脏及胰腺的病理性损伤,修复胰岛β细胞的功能。通过分析调节血糖的胰岛素信号传导通路中相关基因的表达量变化情况,发现经LPP-2干预后,可以上调糖尿病小鼠肝脏中AMPK、Akt、PI3K、IRS1基因的相对表达量,下调FOXO1、PEPCK、G-6-Pase、GSK-3β基因的相对表达量。通过分析关键蛋白的表达量发现,LPP-2可以上调p-AMPK、Akt及PI3K蛋白的表达量,且呈现剂量依赖。证实了LPP-2可通过激活AMPK/PI3K/Akt信号通路,调节机体中的糖代谢水平,并以此提高机体对胰岛素的敏感性,从而降低糖尿病小鼠的血糖水平,缓解糖尿病症状。同时发现LPP-2与L.paracasei TD 062菌株复合发挥出协同增效的作用效果。（6）LPP-2可影响糖尿病小鼠的肠道菌群结构,增加乳杆菌属、拟杆菌属、艾克曼菌属等的相对丰度,降低肠球菌属、芽孢杆菌属等的相对丰度,且调节小鼠肠道中与缓解糖尿病症相关的碳水化合物合成、聚糖合成与代谢等通路的活性。分析具有降血糖作用的LPP-2对糖尿病小鼠肠道菌群的影响,结果显示,LPP-2组分显著影响小鼠肠道菌群组成,增加肠道菌群α多样性指数。β多样性分析显示LPP-2组分改善了糖尿病小鼠肠道菌群的组成结构,促进乳杆菌属等有益菌的增长,抑制梭状芽胞杆菌等有害菌。功能预测分析结果显示,LPP-2组分会调节与缓解糖尿病症相关的碳水化合物生物合成、前体代谢产物、能量产生和聚合糖合成等通路活性。说明LPP-2组分能通过调节肠道菌群的结构,激活相关代谢通路缓解糖尿病症状。