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第七章海洋微生物多糖7.1多糖的分类及其生理功能多糖是最早被人们认识的生物大分子化合物，19世纪末，关子它的研究直接推动了微生物学和化学的发展。
但那之后，人们对多糖的兴趣迅速减弱，将自光投向蛋白质和核酸的领域。
多糖研究的复杂性造成这种情况的原因很多，其中最主要的是多糖本身的复杂性。
⑴与氨基酸、核苷酸相比，组成多糖的单糖有更多的活性基团和手性原子，单糖之间可形成直链也能形成支链，并且有a和β异构体，使多糖表现出复杂结构，如:4个单糖则可以组成35 560种不同的连接方式的四糖，但4种不同的氨基酸仅结合成24种不同的四肤。
⑵多糖的复杂性还表现在可以形成衍生物，如硫酸酯化、甲基化、乙酰化和磷酸酯化等。
⑶在生物体内，多糖还与其他物质如蛋白质，脂肪等形成糖复合物—糖蛋白、糖肽和糖脂。
⑷多（寡）糖链还具有较高的柔韧性，易受环境的影响发生构象变化，从而实现分子之间的相互作用。
多糖结构的复杂性是多糖研究的主要障碍。
从另一个方面来说，正是多糖的这些分子特征和基础决定了游离多糖或糖复合物中寡糖链能够编码大量的生物信息，使多糖成为最有魅力的信息载体。
多糖这种结构的复杂性也决定了多糖复杂多样的生物功能和良好的生物活性。
近20年来分子生物学等新的生物技术的发展使人们对多糖的了解愈来愈深，关于多糖的化学、生物学研究已成为本世纪一个非常有诱惑力的前沿领域。
7.1.1多糖的分类⏹多糖作为天然大分子物质同核酸、蛋白质一样广泛存在于生物体中。
⏹根据其来源可分为动物多糖、植物多糖、微生物多糖。
⏹根据其结构分类的方法，将多糖分为两大类，多聚糖和糖复合物。
⏹多聚糖就是传统意义上的多糖⏹糖复合物是近十几年来兴起研究的一类物质，它是由多聚糖与蛋白质、脂质、核苷酸等生物分子键合的一种生物大分子物质。
它的定义跨越了传统上把生物大分子物质分为多糖、蛋白质、核酸的三界体系。
⏹研究表明，虽然糖链在糖复合物所占的比例不大，但对生理功能往往有决定性的作用，因此把对这一类物质的研究归在多糖的研究中，并命名为糖复合物（glycoconju-gate），也译为糖缀合物。
多糖研究综述近年来，随着人们对健康的关注与追求，多糖作为一种重要的生物大分子，引起了广泛的研究兴趣。
多糖广泛存在于植物、动物和微生物中，具有多样的结构和功能，对人类健康和疾病的发展起着重要的调控作用。
本文将综述多糖的研究进展以及其在食品、医药和生物工程领域的应用。
一、多糖的定义和分类多糖是指由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的生物高分子化合物。
按照其分子结构和来源不同，多糖可以分为植物多糖、动物多糖和微生物多糖。
植物多糖主要来自于藻类、真菌和根茎等植物组织，如葡萄糖、果糖和半乳糖等。
动物多糖主要存在于动物体内的组织中，如胶原蛋白、软骨素和玻尿酸等。
微生物多糖主要来源于微生物代谢产物，如藻类多糖和微生物黏多糖等。
二、多糖的生物功能多糖在生物体内具有多种功能。
首先，多糖可作为储能物质，为生物提供能量。
例如，植物中的淀粉和动物体内的糖原就是储存在细胞中的多糖，可以在需要能量时被分解为单糖供给机体。
其次，多糖还具有保护和支撑作用。
植物细胞壁中的纤维素是一种重要的多糖，能够提供机械支撑，并保护细胞免受外界的伤害。
动物体内的胆固醇和酸性粘多糖则能够维持细胞膜的稳定性。
此外，多糖还能够调节免疫功能、抗氧化、促进胃肠道健康等。
三、多糖在食品领域的应用多糖在食品加工中具有广泛的应用前景。
首先，多糖能够改善食品的质感和口感。
在面点、糕点、饼干等食品中添加适量的多糖，能够提高其软硬度、黏性和弹性，使产品更加美味可口。
其次，多糖还具有保湿和稳定乳化的作用。
在乳制品、果酱和调味品中添加多糖，不仅能够延长货架期，还能够保持产品的质量和口感。
此外，多糖还能够作为食品中的纤维素，帮助调节肠道功能，促进消化和吸收。
四、多糖在医药领域的应用多糖在医药领域具有广泛的应用潜力。
首先，多糖具有较好的生物相容性和生物降解性，可以作为药物的载体进行输送。
例如，将药物包裹在纳米多糖颗粒中，可以增加药物在体内的稳定性和药效，降低毒副作用。
其次，多糖还可以通过调节免疫功能来治疗疾病。
多糖调节微生物的机制
多糖是一类由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的复杂碳水化合物。
多糖在微生物的生长、代谢和生存中起着重要的调节作用，其调节微生物的机制主要包括以下几个方面：
1. 营养和能量来源：多糖可以作为微生物的营养物质和能量来源。
一些微生物能够利用多糖进行分解和代谢，从中获取能量和碳源，支持其生长和繁殖。
2. 细胞壁组成：多糖可以构成微生物的细胞壁结构。
细胞壁多糖提供了细胞的机械支撑和保护，维持细胞的形态和稳定性。
3. 信号传递和感应：多糖可以作为微生物之间的信号分子或感应器。
一些多糖可以与特定的受体结合，引发细胞内的信号传递途径，调节微生物的生理和代谢活动。
4. 生物膜形成和稳定：多糖可以参与微生物生物膜的形成和稳定。
生物膜多糖为微生物提供了一个附着和生长的界面，增强了它们在环境中的生存能力。
5. 免疫调节和共生关系：多糖可以参与微生物与宿主之间的免疫调节和共生关系。
一些多糖可以与宿主免疫系统相互作用，影响微生物的致病性或共生性。
总之，多糖通过提供营养、构成细胞壁、参与信号传递、形成生物膜以及调节免疫等机制，对微生物的生长、代谢和适应环境起到重要的调节作用。
微生物发酵多糖的分离与检测技术研究微生物发酵多糖是一种重要的生物产物，在食品、医药、化妆品等行业中具有广泛应用。
研究微生物发酵多糖的分离与检测技术，对于进一步开发和应用这些多糖具有重要意义。
本文将阐述微生物发酵多糖的分离与检测技术的研究进展。
一、微生物发酵多糖的分离技术1.超滤技术超滤是常用的微生物发酵多糖的分离技术，通过选择合适的孔径滤膜，将多糖颗粒从发酵液中分离出来。
超滤技术操作简便、效率高，但需要注意滤膜的选择和使用条件的控制，以避免多糖的损失和污染。
2.沉淀技术沉淀技术是将多糖通过特定的沉淀剂使其从发酵液中析出。
适用于多糖颗粒较大且沉降速度较快的情况。
常用的沉淀剂包括酒石酸、醋酸和聚乙烯醇等。
沉淀技术操作简单，但需要选择适合的沉淀剂和调节pH值使其达到最佳沉淀条件。
3.萃取技术萃取技术是利用溶剂将多糖从发酵液中分离提取出来。
常用的溶剂有水、乙醇、丙酮等。
该技术适用于多糖具有较高溶于有机溶剂的特性，但需要注意选择合适的溶剂和萃取条件，以提高多糖的提取率和纯度。
二、微生物发酵多糖的检测技术1.糖类分析技术糖类分析技术是微生物发酵多糖检测的基础。
常用的糖类分析技术包括高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）和毛细管电泳等。
这些技术可以在不同程度上分离和定量多糖中的单糖和低分子糖酸。
2.分子质量分析技术分子质量分析技术可以用于微生物发酵多糖的结构和分子量的确定。
常用的分子质量分析技术包括质谱（MS）和凝胶渗透色谱（GPC）等。
这些技术可以有效检测多糖的相对分子质量和分子分布情况。
3.光谱分析技术光谱分析技术可以用于微生物发酵多糖的结构和性质的研究。
常用的光谱分析技术包括红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）和紫外光谱（UV）等。
这些技术可以提供多糖的官能团和结构信息，有助于进一步阐明多糖的性质和应用。
综上所述，微生物发酵多糖的分离与检测技术是研究和开发这些多糖的关键。
随着科学技术的进步，新的分离与检测技术不断涌现，为微生物发酵多糖的研究提供了更多选择和机会。
微生物多糖提取方法：1、分步沉淀法多糖的结构和分子量不同，其性大小不同，在有机溶剂（如醇或酮）中的溶解度不同，根据这一原理，可以依此增加醇浓度，从而将多糖按分子量从大到小的沉淀出来。
但是分沉淀法一般得不到均一性多糖。
仍需要借助柱层析法等进一步纯化，方可得到均一性的多糖。
2、柱层析法要获得均一性的多糖，一般是先经过阴离子交换柱进行粗步纯化，然后再用凝胶柱进一步纯化。
有些多糖也采用大孔树脂柱进行纯化。
下面对这三种柱层析法进行详细介绍。
3、阴离子交换法一般使用阴离子交换柱对真菌、藻类和高等植物的多糖进行初步分离。
阴离子交换色谱常用的介质有DEAE-纤维素、DEAE-琼脂糖凝胶、DEAE-葡萄糖凝胶。
常用的有DEAE-52和DEAE-Sepharose。
例如用DEAE-52柱对大杯香菇等菌类、玉米等植物、桑黄等藻类粗多糖进行分离纯化。
使用DEAE-52填料进行多糖的初步分离纯化，该柱子一般直径偏大，其中以2.6cm多，操作过程中流动相的流速也较快，流速一般在0.7-2ml/min之间，以1ml/min多，至于柱子的长度，选择范围较广，从25-100cm不等。
DEAE-Sepharose柱也常被用在对菌类、植物和藻类粗多糖的初步分离纯化中，在选择层析柱的直径、流速和长度的方面与DEAE-52相似。
DEAE-52或DEAE-Sepharose柱的流动相都是纯水和不同浓度的NaCl溶液。
4、凝胶色谱法凝胶色谱法根据被分离组分尺寸大小与凝胶的孔径关系实现分离，类似于分子筛的作用。
常用的凝胶有葡聚糖凝胶（SephadexG）、SephadexLH-20、聚丙烯酸凝胶ToyopearlHW等。
多糖的进一步分离往往会选择用各种凝胶进行分离纯化。
选择使用哪一种凝胶对多糖进行纯化的标准是多糖的分子量，不同种类和型号的凝胶能够分离多糖类型和分子量范围不同。
凝胶柱的柱子规格常具有长而细的特点，直径以1.6cm偏多。
无论什么类型的凝胶柱，流动相多为蒸馏水或者一定浓度的NaCl溶液。
微生物多糖微生物多糖可由许多细菌和真菌产生。
根据多糖在微生物细胞中的位置，可分为胞内多糖、胞壁多糖和胞外多糖。
其中胞外多糖由于产生量大，且易与菌体分离，而得到广泛关注。
微生物多糖有着独特的药物疗效和独特的理化特性，使其成为新药物的重要来源，并被作为稳定剂、胶凝剂、增稠剂、成膜剂、乳化剂、悬浮剂和润滑剂等广泛应用于石油、化工、食品和制药等各个行业。
真菌特别是担子菌类真菌，如灵芝、香菇、黑木耳、白木耳、茯苓、冬虫夏草等等食用菌和药用菌，不仅具有相当高的营养价值，是美味佳肴，而且都是我国人民长期用以滋补和调节身体健康的药物和保健品，有许多有效的医疗价值。
有人分析了117种具有各种药用或食疗作用的真菌，将其功效分类为解表类、利尿渗湿类、消导类、止血活血类、祛痛类、止咳化痰类、健胃类、清热类、通便类、安神类、补益类、驱虫类、祛风湿类、平肝息风类、降血压类、调节机体代谢类，抗肿瘤类，外用消炎等17类。
如香菇含有的香菇素能降低血液胆固醇。
白木耳有提神生津、滋补强身的功用，是珍贵的滋补品。
黑木耳具有润肺和消化纤维素的功用。
猴头菌制片对胃及十二指肠溃疡具有良好疗效，并可缓解消化系统癌症。
灵芝菌具有治疗神经衰弱和延缓衰老的作用。
真菌尤其是担子菌历来都是中药的重要组成部分。
这些真菌主要的功能性成分即是真菌多糖和齐全的各种氨基酸。
真菌多糖对于人体具有免疫调节和激活巨噬细胞的功能，从而可以提高人体抵御各种感染和抗肿瘤等方面的能力。
如试验表明香菇多糖能增加小鼠腹腔巨噬细胞的绝对数量。
从灵芝、银耳、黑木耳、猴头菌、黑柄炭角菌、冬虫夏草等真菌中分离提取的多糖都能显著增强腹腔巨噬细胞的吞噬功能。
真菌多糖能够激活淋巴细胞，加强免疫功能，可作为免疫增强剂。
香菇多糖(lentinan)就是一个典型的T细胞激活剂,它在体内和体外均能促进特异性细胞毒T淋巴细胞(CTL)的产生，并提高CTL的杀伤活性。
冬虫夏草多糖(CP)、蜜环菌多糖AP、树舌灵芝多糖(G-Z)、银耳多糖(TP)、猴头多糖(HEPS)、块菌多糖(PST)、裂褶菌多糖(SPG)等都能在体外显著增强半刀豆球蛋白A(Con A)诱导的淋巴细胞增殖。
基于微生物工程的多糖生产技术一、引言多糖是一类重要的生物大分子，具有广泛的生物活性和应用价值。
在医学、食品、化妆品等领域都有着广泛的应用。
目前，多糖主要通过传统的提取和分离方法得到，成本高、产量低、纯度难控等问题制约了其在工业化应用中的推广。
而基于微生物工程的多糖生产技术则能够从根本上解决这些问题，更好地满足市场需求。
二、微生物工程生产多糖的优势微生物工程利用微生物的代谢产物作为多糖生产的原料，通过调节微生物代谢途径、提高多糖合成酶的活性，从而实现多糖生产的高效、低成本和规模化生产。
与传统的多糖提取和分离方法相比，微生物工程生产多糖的优势在哪里呢？1.可控性好利用微生物生产多糖，能够精确掌控复杂环境下的微生物培养条件，调控不同环境因素，最大化多糖的合成和积累。
在此基础上，可利用基因工程的手段，通过改变菌株的遗传背景或转化外源基因，从而提高多糖生产的效率和质量。
2.效率高与传统的多糖提取方法相比，利用微生物工程生产多糖的效率高，能够将废弃物转化为有价值的产品，避免了传统方法中大量的原料浪费和环境污染问题，提高了资源利用效率和经济效益。
3.规模化生产微生物工程生产多糖能够保证产品的产量和质量稳定，且工艺控制容易实现，可以实现规模化生产。
同时，微生物生产多糖不受地域和气候等因素制约，可在任何时候、任何地点生产，为市场需求提供了更加灵活的解决方案。
三、微生物工程生产多糖的应用利用微生物工程生产多糖的应用领域广泛，比如：1.医药领域多糖具有很强的生物活性，可以防治肿瘤、免疫增强、调节胰岛素分泌等多种功能。
在医药领域，微生物生产的多糖可以用于制备新型药物、医用材料和生物诊断试剂等。
2.食品领域微生物生产的多糖可以用于制作各种食品添加剂，并提高食品的性质和品质。
比如：a.利用微生物生产的胶原蛋白、海藻酸盐、菌丝多糖等食品添加剂，可以提高食品的黏稠度、润滑性、品质、口感等。
b.多糖作为新型低聚糖替代品，可以代替传统的热量高的糖类，实现减肥和健康食品的开发。
