产胞外多糖乳酸菌的筛选及其多糖的结构和体外功能的研究

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乳酸菌作为益生菌,广泛存在于自然环境和人体肠道内,具有多种益生功能,同时其在生长过程中代谢产生的胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)表现出独特的物理化学特性和生物学活性,使乳酸菌EPS成为研究者们关注的热点。本研究从传统四川泡菜中筛选出一株高产EPS的乳酸菌,并对其进行种属鉴定和产生的EPS的结构表征分析、体外抗氧化性和降血糖潜力等研究,其主要结果如下:(1)运用产粘菌落法和产多糖量相结合的方法筛选出一株高产EPS的乳酸菌,通过形态学观察、生理生化试验和分子生物学鉴定该株菌为植物乳杆菌,且命名为Lactobacillus plantarum HY,以此为试验菌株进行发酵,对发酵液进行除菌体、三氯乙酸除蛋白、冷乙醇沉淀、透析和冷冻干燥得到粗多糖,产量为2.324 g/L,然后粗多糖经DEAE-Sepharose Fast Flow离子交换柱和Sepharose CL-6B凝胶柱纯化、透析、真空冷冻干燥得到纯多糖HY EPS,产量为1.423 g/L,且纯化得率为65%。(2)结合紫外扫描和凝胶渗透色谱分析,HY EPS中不含核酸和蛋白质,且重均分子量Mw为9.549×104 Da,多分散性系数(Mw/Mn)为1.35。采用高效液相色谱法分析单糖组成表明HY EPS主要由甘露糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖组成,所占质量百分比为72.99%、17.27%、6.99%和2.75%。通过傅里叶变换红外光谱分析HY EPS具有多糖的特征官能团,核磁共振结果表明HY EPS糖环形式全为吡喃糖环,α和β构型均存在,主要为α构型,且存在α-D-甘露糖和α-D-葡萄糖糖残基。(3)采用扫描电子显微镜和原子力显微镜对HY EPS进行微观形态观察,发现干燥HY EPS表面粗糙、多孔、多分支,且具有片状与管状相结合稳定和紧凑的三维网状结构,HY EPS复溶干燥后呈现疏密不均的网络结构。(4)采用热重分析和差示扫描量热分析进行HY EPS热稳定性评价,结果表明HY EPS在230℃左右开始发生降解,319.3℃降解速率达到最大,在846.1℃降解完全,熔融温度为122.78℃,且该过程热晗为94.30 J/g,具有良好热稳定性。(5)HY EPS在体外能清除DPPH自由基,还原Fe3+和Mo6+,表现为剂量依赖性,具有体外抗氧化能力,同时能抑制α-淀粉酶活性,具有一定的降血糖潜力。综上所述,Lactobacillus plantarum HY具有稳定产EPS能力,且纯化的胞外多糖HY EPS具有良好的物理特性和体外生理活性,为深入开发乳酸菌胞外多糖作为天然食品添加剂及药物补剂提供了理论依据和研究思路。
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