结冷胶是一种多功能凝胶剂，是由少动鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas paucimobilis）发酵生产的。它是一个具有四糖重复单位的阴离子细胞外多糖，包括2分子葡萄糖、1分子的葡萄糖酸和1分子的鼠李糖。结冷胶因其独特的性质而广泛应用于食品、制药、生物等多个领域中。本论文首先以实现结冷胶发酵高产量、高得率和高生产强度为目标，采用过氧化氢氧化胁迫和二阶段培养技术与策略，对结冷胶发酵过程进行优化控制。同时，分别研究结冷胶-卡拉胶和结冷胶-黄原胶复配体系的流变性质和质构性能，为结冷胶与其它亲水胶体复配以及复配体系在食品中的应用提供理论指导。最后，对羧甲基结冷胶的成膜性能以及和普鲁兰形成的复配膜进行了研究，以期进一步扩大结冷胶在食品中的应用范围。首先，研究了H2O2氧化胁迫对菌体细胞生长和结冷胶生物合成的影响。H2O2可促进结冷胶的生物合成但同时又会抑制菌体细胞生长，为此提出在细胞生长期添加低浓度H2O2和细胞停止生长时添加高浓度H2O2的多次氧化（6h添加2mmol/LH2O2、12h添加2mmol/LH2O2、18h添加3mmol/LH2O2、24h添加4mmol/L H2O2）胁迫策略。将此策略应用于结冷胶生物发酵中，发酵结束后，结冷胶产量为22.52g/L，比对照组提高了35.58%。H2O2氧化胁迫会提高S. paucimobilis多糖合成的代谢流；同时使胞内结冷胶合成酶系如UDP-葡萄糖焦磷酸化酶和葡萄糖基转移酶活性明显增强，进而促进结冷胶的大量合成，减少氧化胁迫对菌体细胞的伤害。考察了蔗糖初始浓度和培养温度对菌体细胞生长和结冷胶生物合成的影响，发现较低的蔗糖浓度和较高的温度有利于菌体细胞的生长；而较高的蔗糖浓度和较低的温度有利于多糖的合成，但又不利于菌体的生长。在此基础上提出了二阶段培养模式：即在发酵培养前24h，采用10g/L的蔗糖初始浓度，采用脉冲式补料的培养模式，即分别于12、24h添加10g/L蔗糖溶液，温度为33℃，实现细胞的高密度生长。第二阶段（24-72h）进行分批发酵，温度为28℃。实验结果表明，采用二阶段发酵模式，S. paucimobilis结冷胶发酵的细胞浓度达到4.2g/L，为分批培养过程中的最高细胞浓度；结冷胶产量达到22.61g/L，比分批培养提高了近35.71%。同时，S. paucimobilis生物合成结冷胶的生产强度和葡萄糖消耗速率也均得到提高。探讨了不同培养模式对S. paucimobilis细胞通透性、结冷胶合成酶系的影响：发现采取二阶段培养模式，S. paucimobilis细胞膜中不饱和脂肪酸的含量以及不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例明显增高。UDP-葡萄糖焦磷酸化酶和葡萄糖基转移酶活性也明显提高。最后对结冷胶进行了初步的纯化，纯化后的结冷胶性能与商品化结冷胶性能相当。对1%的不同比例的结冷胶-黄原胶和结冷胶-卡拉胶复配体系的流变和凝胶特性进行了研究，初步探讨了其相互作用机理。结果表明，随着黄原胶比例的提高，结冷胶-黄原胶复配体系的特征性粘度增加，粘弹性增加，储能模量G’和损耗模量G″增加，假塑性提高。黄原胶的添加还提高了复配体系的凝胶弹性、内聚性和持水力，但降低了复配体系的凝胶温度。初步判断在复配体系中，两种聚合物相互混合，形成单独的凝胶彼此渗透，形成了一个互相结合的网络结构。而对于结冷胶与卡拉胶复配体系，随着复配体系中卡拉胶含量的增加，复配体系的G’和G″均显著增加，结冷胶与卡拉胶复配比例在3:7时，G’和G″都达到最大，说明复配体系有一定相互作用。在温度降低的过程中，储能模量G’与耗能模量G″都是随温度的降低而增加。推测结冷胶-卡拉胶复配体系最初的三维网状结构是由结冷胶形成的，其中结冷胶构建一个连续的相，卡拉胶形成一个不连续的相。为了制得透明的可食用膜，采用有机溶剂法制备了羧甲基结冷胶。使用红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、X-射线衍射（XRD）和核磁共振（NMR）等仪器对羧甲基结冷胶的结构进行了表征，证实了羧甲基基团成功接入结冷胶中。研究了羧甲基结冷胶成膜性能，并比较了羧甲基结冷胶和结冷胶可食用膜性能，发现羧甲基结冷胶膜具有较好的热稳定性，与结冷胶膜相比较，羧甲基结冷胶可食用膜具有较低的抗拉强度，较高的断裂延伸率、水蒸气透过率和透明度。结果表明羧甲基结冷胶是制备可食用膜的良好材料。以甘油为增塑剂，制备和研究羧甲基结冷胶、普鲁兰复合膜性能。考察了不同比例的羧甲基结冷胶和普鲁兰对复合膜性能的影响，使用红外光谱、热重分析、X-射线衍射和扫描电镜等仪器对羧甲基结冷胶和普鲁兰这两种聚合物之间的相互作用进行了表征。结果表明，两者之间存在分子间相互作用，说明羧甲基结冷胶和普鲁兰具有良好的相容性。研究了羧甲基结冷胶和普鲁兰复合膜的水分吸附特性，并使用GAB方程进行拟合，发现随着复合膜中普鲁兰含量的增加，GAB方程中的M0值降低，说明复合膜的水合性能降低。考察了羧甲基结冷胶和普鲁兰复合膜的各方面性质，随着普鲁兰比例的增加，可食用膜的抗拉伸强度明显减少，但同时也造成了断裂延伸率的增加。而水蒸气透过率逐渐减小，这说明阻水性能增强。所有的复合膜的颜色均相似。随着普鲁兰的增加复合膜的颜色变浅，透明度逐渐增加。以上结果说明，根据实际对可食用膜机械性能和阻水性的需求，来制得不同比例的羧甲基结冷胶和普鲁兰膜。