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硫酸化多糖(Sulfated Polysaccharides),也称多糖硫酸酯或硫酸酯多糖,是硫酸根取代中性多糖糖链中单糖分子部分羟基所形成的一类硫酸化衍生物。它主要包括从动、植物中提取的各种天然硫酸化多糖,天然中性多糖的硫酸化修饰物及人工合成、半合成的各种硫酸化多糖。硫酸化多糖因具有抗病毒、抗氧化、抗肿瘤、抗凝血、促进免疫等多方面功能和生物活性而受到人们的关注。近年来,硫酸化多糖在医药、化妆品和功能性食品等领域得到广泛应用,市场需求愈来愈大。目前主要采用天然提取法和化学合成法制备硫酸化多糖,但是前者工艺繁琐、产品均一性差、有病毒污染的风险;后者存在反应速率低、多糖降解率高等缺点。因此,为了解决现有技术的不足,本研究旨在得到一株硫酸化多糖产量高的微生物菌株及工艺来生产硫酸化多糖。主要研究内容及结论如下:(1)硫酸化多糖高产菌株的筛选建立并优化了硫酸化多糖高产菌株的筛选方法:样品100℃煮沸30 min、芽孢染色、十六烷基氯化吡啶(CPC)试管斜面定性初筛、二甲基亚甲基蓝(DMMB)摇瓶发酵定量复筛。确定了CTAB-乙醇法提取硫酸化多糖的方法。共筛选了128份来自纳豆食品、纳豆菌粉、土壤、稻草和自来水的样品。通过试管斜面共初筛1059株菌株,其中有301株菌株与CPC发生沉淀反应,摇瓶发酵后用DMMB法定量测定硫酸化多糖产量进行复筛,确定一株产量最高且遗传性能稳定(0.72±0.05 mg/mL)的枯草芽孢杆菌GX10-35作为后续研究菌株。(2)GX10-35菌株发酵工艺优化确定了GX10-35菌株最优发酵条件为:发酵培养基初始pH为7.5,培养温度为37℃,装液量为60 mL/250 mL,转速为200 r/min,接种量为10%。通过响应面试验确定了GX10-35菌株的最佳发酵培养基为蔗糖18.7 g/L、大豆蛋白胨12 g/L、酵母粉8 g/L、硫酸镁0.468 g/L,磷酸氢二钾0.4 g/L,磷酸二氢钾0.4 g/L。高产菌株GX10-35采用优化后培养基进行摇瓶发酵48h,产量达到0.803 mg/mL,较优化前提高了11.53%。并进行了50 L发酵罐放大实验。(3)硫酸化多糖的分离纯化确定了IexCap DEAE 6FF阴离子交换层析柱纯化GX10-35菌株发酵产生的硫酸化多糖的最佳条件,即洗脱方式是线性-梯度方式洗脱,缓冲液pH是8,Tris-HCl浓度是10 mmol/L,上样量是10 mg。在此分离条件下纯化GX10-35硫酸化粗多糖,出现3个明显洗脱峰,分离效果较好。经鉴定发现GX10-35-P1峰是硫酸化多糖,回收率最高,为27.68%。GX10-35-P1经凝胶过滤层析为一个单峰,回收率为66.72%。冷冻干燥的GX10-35-P1样品为白色粉末,总糖含量为68.70%,硫酸根含量为12.02%,硫酸基含量为27.72%,为一种硫酸化多糖。(4)硫酸化多糖的结构表征及其生物活性将分离纯化得到的GX10-35-P1样品进行红外光谱扫描、核磁共振和单糖组成分析,结果显示GX10-35-P1主要含有葡萄糖和半乳糖,少量阿拉伯糖及一种未知单糖和一种未知糖醛酸。GX10-35-P1不仅具有良好的抗氧化活性,还具有显著的免疫调节活性,包括刺激RAW264.7细胞增殖,提高其吞噬活性,促进NO生成,增强细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10基因的表达等。本文筛选得到高产菌株枯草芽孢杆菌GX10-35,对发酵产生的硫酸化多糖进行分离纯化,初步分析了硫酸化多糖的结构及其抗氧化活性和免疫调节活性。这些研究结果为发酵法生产硫酸化多糖的工业化奠定了基础,为硫酸化多糖的应用提供了基础研究数据。