(完整版)EPS(胞外聚合物)性质综合分析

胞外聚合物的提取、组成及其对污泥性质的影响罗曦,雷中方,刘翔(复旦大学环境科学与工程系,上海200433)摘要:胞外聚合物(Extracellular Po ly meric Substances,EPS)即附着于污泥细胞表面的不溶性有机聚合物,主要来源于微生物新陈代谢和细胞自溶。

EPS化学组成十分复杂,其主要成分为多糖和蛋白质(占70%-80%)。

由于EPS极大地影响着污泥絮体的凝聚性质,因此它在控制和改善污泥处理过程中起着举足轻重的作用。

关键词:EPS;提取方法;脱水性能;沉降性能中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:(K)05259(原1002-1264)(2005)05-0038-04EPS Extraction,Composition and Its Effects on Sludge CharacteristicsL UO Xi,L EI Z hong2fang,LI U Xiang(Department of Environmental Science and Engineering,Fudan University,Shanghai200433,China) Abstract:E xtracellular polymeric substances(EPS),some kinds of insoluble organics,are usually attached to sludge cell walls,and derived from bacteria metabolism and cell lysis.The EPS components are very c omplicated,with 70%~80%being attributed to polysaccharides and proteins.Specific extraction methods should be needed f or the e xtraction of EPS from sludge due to the compact binding f orce betw een EPS and cell w alls.O wing to its dominant ef fects on the coagulation properties of sludge flocs,EPS could be some critical factor in sludge handling processes. Key words:EPS;extrac tion methods;dewaterability;settleability胞外聚合物(Extracellular Polymeric Sub2 stances,EPS)是紧密附着在细胞壁上不溶于水的高分子聚合物,必须通过特殊手段才能从污泥中较完整地提取出来。

胞外聚合物在环境工程中的研究进展摘要：胞外聚合物（EPS）具有易于生物降解、高效、无毒、无二次污染等优点，被认为是传统化学聚合物的潜在替代品。

近年来，胞外聚合物在水处理、化工冶炼等方面的应用越来越受到人们的重视。

在这种背景下，关于EPS的文献信息分布广泛，非常稀少。

因此，本文主要分析胞外聚合物在环境工程中的研究。

关键词：聚合物；污水处理；污泥特性；应用前景引言胞外聚合物（EPS）是广泛存在于活性污泥絮体、生物膜和颗粒污泥等微生物聚集体细胞外的聚合物，主要由微生物在一定条件下释放的多糖、蛋白质、核酸、腐殖质等高分子物质聚合而成。

它不仅能形成一个缓冲层为微生物创造稳定的生存环境，还能在细胞缺乏营养物质时，充当底物供细胞存活。

尽管采用活性污泥法处理污水已经超过百年，但是针对作为活性污泥重要组成部分的EPS的机理研究还不透彻。

笔者通过综述近年来EPS在水处理领域的研究进展，讨论了EPS在生物膜和颗粒污泥形成中的作用，以及对污水生物处理的影响机制和EPS调控方面还需解决的问题，以期为今后的相关研究和应用提供参考。

1、EPS在脱氮除磷中的作用强化生物除磷以其经济、可持续等优点被广泛应用。

通常认为，强化生物除磷是由于聚磷菌在厌氧释放磷酸盐，好氧过量吸收磷酸盐，并以聚磷酸盐的形式储存在聚磷菌中，从而达到除磷效果。

然而近年来的研究表明，胞外聚合物（EPS）也在这个过程中起作用。

不同的EPS提取方法检测活性污泥及颗粒污泥EPS中磷含量，发现颗粒污泥EPS中磷含量比活性污泥EPS中磷含量高，污泥中EPS总含量越高，其在磷积累中所占的比例也就越大（EPS中磷占到了颗粒污泥磷积累的45.4%）。

表明磷的积累在强化生物除磷的EPS中是不可忽略的。

EPS中的磷主要包括正磷酸盐（orthophosphate，简称Ortho-P）、焦磷酸盐（pyrophosphate，简称Pyro-P）和聚磷酸盐（polyphosphate，简称Poly-P）。

EPS原料有什么性质和特点？
EPS原料为苯乙烯均聚物。

无色透明、高光泽。

加工性、着色性、刚性和电绝缘性良好，但质脆易裂。

耐酸碱、氧化还原剂、醇类和洗涤剂，不耐烃类和氯烃类溶剂。

拉伸强度36～52MPa，弯曲模量2620～3380MPa，悬臂梁缺口冲击韧性19～24J/m。

热变形温度76～94℃。

体积电阻率1017～1019Ω·cm，介电常数(50～106Hz)2.2～2.7，介质损耗正切(50～106Hz)0.0001～0.0002，介电强度19.7kV/mm。

系由苯乙烯在引发剂存在下进行自由基聚合得到。

工业生产均用连续本体聚合法。

主要用作音像制品和光盘磁盘盒，灯具和室内装饰件，高频电绝缘零件。

其双轴取向薄膜为包装和电器工业的主要材料。

EPS原料一种热塑性树脂。

无色、无臭、无味而有光泽的透明固体。

密度 1.04~1.09。

溶于芳香烃、氯代烃、脂肪族酮和酯等。

但在丙酮中只能溶胀。

具有耐化学腐蚀性、耐水性和优良的电绝缘性和高频介电性。

缺点是耐热性低，耐光性差，性脆，易发生应力开裂。

主要用于加工成塑料制品如无线电、电视、雷达等的绝缘材料，并用于制硬质泡沫塑料、薄膜、日用品、耐酸容器等。

由苯乙烯经本体法或悬浮法聚合而成。

胞外聚合物在微生物细胞吸附药物中的作用探析胞外聚合物是一种广泛存在于微生物体内或外的生物大分子，它们由多种有机物质通过微生物菌体自身产生合成而成。

胞外聚合物在微生物细胞吸附药物中扮演着重要的角色。

本文将对胞外聚合物在微生物细胞吸附药物中的作用进行探析。

一、胞外聚合物的种类及组成胞外聚合物广泛存在于许多微生物体内或外，常见的有多糖类聚合物、蛋白质聚合物和DNA聚合物等。

其中，多糖类聚合物是最常见的胞外聚合物。

多糖类聚合物包括胞外多聚糖（EPS）、胞外聚合物（ECP）、胞外纤维素（EC）、胞外蛋白质和胞外DNA等。

它们通常由底物、酚类化合物、氨基酸、酸类、糖类和脂肪酸等有机物质合成而成。

1.形成吸附层多糖类聚合物在微生物细胞表面形成一层粘附层，使细胞表面变得黏性。

这种吸附层可以协助微生物吸附和吸收药物，从而提高微生物吸收药物的效率。

2.提供细胞保护胞外聚合物可以为微生物提供保护，从而防止药物的破坏。

例如，胞外多聚糖可以作为抗氧化剂保护微生物细胞中的酶、蛋白质和DNA不受氧化损伤的影响，从而提高微生物的存活率。

3.提高微生物稳定性胞外多聚糖能够提高微生物的稳定性。

在处理药物时，微生物需经过紧密排列和接触，产生的振动、压力和搅拌等力量很容易对细胞造成损伤。

胞外多聚糖在这种情况下可以提供保护作用，减轻微生物细胞的受损程度，并提高微生物的存活率。

4.促进微生物代谢胞外聚合物可以通过胞外多聚糖等物质作为能源促进微生物的代谢，加速微生物对药物的吸收和利用。

5.增强微生物与细胞之间的亲和力胞外聚合物可以促进药物与微生物之间的亲和力，加强微生物与药物之间的黏附作用，提高微生物的吸收率，从而提高药物的利用率。

基于胞外聚合物的作用机制，人们进行了大量的研究，发现胞外聚合物在微生物细胞吸附药物方面具有广泛的应用前景。

一些研究者便利用胞外聚合物的这些特性，将其应用于微生物细胞的吸附药物中，通过胞外聚合物的增加，提高微生物的吸收效果，提高药物的利用率。

应用与环境生物学报 2009，15 ( 3 ): 347~350Chin J Appl Environ Biol=ISSN 1006-687X2009-06-25DOI: 10.3724/SP.J.1145.2009.00347微生物胞外聚合物(Extracellular polymeric substances ，EPS)是由微生物细胞分泌的一种主要由蛋白质、多糖等成分组成的聚合物. EPS 具有大量电负性基团，可以与多种金属阳离子具有很强的配位络合作用[1, 2]. 例如，Liu 等对活性污泥中提取的EPS 对重金属的吸附作用的研究表明，1 mg EPS 大约去除0.25~1.48 mg 金属离子[4]. 因为微生物在地表环境中普遍存在，且生物量巨大，所以EPS 在环境中普遍存在. 有研究表明，滩涂中每kg 沉积物中EPS 的含量达到四百多mg [3]. 由于EPS 与重金属离子之间很强的络合作用及在水土环境中的广泛存在，EPS 对重金属等污染物的迁移、转化具有十分重要的影响[1]. 然而，目前关于EPS 与重金属相互作用的研究大多数是关于活性污泥所产生的EPS 与重金属之间的络合作用[4, 5]，而对自然界普遍存在的天然生物膜产生的EPS 与重金属之间相互作用的研究还相对有限，如，李鱼等研究了自然水体采集的生物膜对镉、镍、钴等金属的吸附[6, 7].Al 3+在环境中普遍存在，环境中自由态Al 3+的增加会对生态系统产生毒害作用[8]. 通常认为，不同化学形态的重金属在环境中的可迁移性及对生物的有效性和毒性有较大的差别，有机态的金属要比无机态的毒性小[9]. 因此，研究EPS 与Al 3＋之间的络合作用对研究Al 3＋在水环境中的行为归宿及正确评估Al 3+的生态毒理学效应具有重要意义.荧光光谱法由于具备灵敏度高、选择性好、信息量大且藻菌生物膜胞外聚合物(EPS)与Al 3+的配位作用机理*刘 静1, 3 张道勇1, 2, 3 潘响亮1, 2** 王立英1(1中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室 贵阳 550002)(2中国科学院新疆生态与地理研究所 乌鲁木齐 830011; 3中国科学院研究生院 北京 100049)Characterization of the Complexation Between Al 3+ and Extracellular PolymericSubstances Prepared from Alga-bacteria Bio fi lm*LIU Jing 1, 3, ZHANG Daoyong 1, 2, 3, PAN Xiangliang 1, 2** & WANG Liying 1(1State Key Laboratory of Environmental Geochemistry , Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences , Guiyang 550002, China)(2Xinjiang Institute of Ecology and Geography , Chinese Academy of Sciences , Urumqi 830011, China)(3Graduate University of the Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China)Abstract Three-dimensional excitation emission matrix fl uorescence spectroscopy (3DEEM) and fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy were used to study the extracellular polymeric substances (EPS) produced by alga-bacteria biofilm. Three excitation/emission (Ex/Em) fl uorescence peaks at Ex/Em 225~235/300~330 nm (Peak A), 275~280/325~330 nm (Peak B), and 335/432~434 nm (Peak C) were identi fi ed in the 3DEEM, respectively. Peaks A and B were referred to as protein-like fl uorescence and peak C as humic-like fl uorescence. The fl uorescence intensity at both peaks A and B decreased as Al 3+ concentration increased. The values of log K (conditional stability constant) for peaks A and B were 5.89 and 6.95, respectively. It was also found that solution pH strongly affected the fl uorescence intensity at peaks A and B for the Al 3+-EPS complexation. The fl uorescence intensity at peaks A and B increased consistently with solution pH increasing from 2 to 4, decreased with solution pH increasing from 4 to 7, and increased again with solution pH increasing from 7 to 11. FTIR analysis demonstrated that —NH— and C==O groups in EPS were responsible for binding with Al 3+. Fig 6, Ref 21Keywords extracellular polymeric substance (EPS); Al 3+; three-dimensional excitation emission matrix (3DEEM);fl uorescence quenching; Fourier transform infrared spectroscopy; bio fi lm; conditional stability constantCLC X172 : Q936摘 要 利用三维荧光光谱(3DEEM)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)研究了藻菌生物膜EPS 与Al 3+的相互作用机理. 3DEEM 结果表明，生物膜EPS 含有3个荧光峰. 其中，峰A (Ex/Em=225~235 nm/300~330 nm)和峰B (Ex/Em=275~280 nm/325~330 nm)荧光较强，属类蛋白峰，峰C (Ex/Em=335 nm/432~434 nm)荧光较弱，属类腐殖酸峰. 峰A 和峰B 都能不同程度地被Al 3+猝灭，它们的条件稳定常数(log K )分别为5.89和6.95. Al 3+-EPS 体系的峰A 和峰B 荧光强度明显受溶液pH 值的影响. 在pH 为2~4之间时，荧光强度随pH 的增大而增大，在4~7之间随pH 的增大而减小，在7~11之间随pH 增大而增大. FTIR 光谱图分析表明，Al 3+主要与EPS 中所含的—NH—、C==O 等发生强的配位作用. 图6 参21 关键字 胞外聚合物；Al 3+；三维荧光光谱；荧光猝灭；傅立叶转换红外光谱；生物膜；条件稳定常数 CLC X172 : Q936收稿日期: 2008-10-23 接受日期: 2009-02-17*国家“863”项目(No. 2006AA06Z339)，中国科学院“百人计划”项目和国家自然科学基金项目(Nos. 40673070，40872169)资助 Supported by the National High-tech Research and Development Program of China (863 Program, No. 2006AA06Z339), the Program of 100 Distinguished Young Scientists of the Chinese Academy of Sciences, and the National Natural Science Foundation of China (Nos. 40673070, 40872169)**通讯作者 Corresponding author (E-mail: xiangliangpan@)34815 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol 不破坏样品结构等优点被广泛应用于研究各种含有荧光基团的物质与金属离子的相互作用. 由于EPS 中含有蛋白质、腐殖酸等荧光生色团，荧光光谱技术有望成为研究EPS 化学性质及其与阳离子相互作用的重要手段. 目前已经有少数研究者利用三维荧光光谱技术(3DEEM)对EPS 的结构、基本性质进行了初步研究[10, 11]. Sheng 和Yu [10]应用3DEEM 描述了好氧活性污泥和厌氧活性污泥的EPS 的荧光性质，发现了两个类蛋白峰和一个类腐殖酸峰. Adav 和Lee [11]利用3DEEM 研究了用不同方法从颗粒污泥中所提取的EPS 的荧光性质. 他们的研究结果表明，不同的提取方法对所获取的EPS 的组分及相应的荧光性质有着很大的影响. 现有的少数研究大都是对活性污泥的基本荧光性质进行研究，鲜有应用荧光光谱技术来研究EPS 与金属离子的配位作用.生物膜是微藻、细菌等在固体表面通过EPS 等粘附并被EPS 所包被在一起的膜状微生物聚合体. 生物膜在水环境中普遍存在. 本文的主要目的即是利用高灵敏度荧光光谱分析仪和FT-IR 研究藻菌生物膜EPS 的基本荧光特征及其与Al 3+的相互作用机理.1材料与方法1.1 生物膜EPS 的提取藻菌生物膜采集自中国科学院地球化学研究所内的池塘. 生物膜EPS 用高速冷冻离心法分离[11, 12]，这种方法被证实为不破坏细胞[2]. 将生物膜用去离子水洗涤干净后在4 ℃、20 000 r/min 离心20 min. 离心后取上清液冷冻干燥获得EPS 样品，放入冰箱保存备用.1.2 荧光测量参数设置和数据分析EPS 的荧光特征用F-4500荧光仪(Hitachi ，Japan)检测.3DEEM 荧光测量时荧光仪参数设置如下：带通：Ex =5 nm ，Em =10 nm ；响应时间：自动；扫描速度：1 200 nm/min ；扫描光谱进行仪器自动校正. 激发波长范围为Ex = 200~400 nm (间隔5 nm)，发射波长为Em = 250~550 nm (间隔2 nm). 所测结果均扣除实验空白(即相同条件下去离子水的3DEEM). 使用SigmaPlot 2000 (Systat Software, Inc)绘制3DEEM 荧光光谱图，使用Origin 7.0分析二维荧光光谱数据及红外光谱数据.1.3 溶液pH 对Al 3+与EPS 配位作用的影响在10 mL 10 mg/L 的EPS 溶液中加入Al 3+溶液使其最终浓度达到1 mmol/L ，用HCl 和NaOH 溶液将EPS-Al 3+溶液的pH 分别调节为2~11. 每个EPS 溶液样品加入的酸碱试剂最多不超过50 μL. EPS-Al 3+溶液用磁力搅拌器搅拌15 min 后用F-4500荧光仪测定不同峰值处的荧光强度.1.4 Al 3+对EPS 的猝灭实验取10 mg/L 的EPS 溶液置于10 mL 小烧杯中，用微量加样器不断加入Al 3+，同时用磁力搅拌器持续搅拌. EPS 溶液中的Al 3+的浓度控制在0.2~60 μmol/L. 溶液的pH 始终保持在4±0.05. 用同步荧光测定不同Al 3＋时荧光峰的荧光强度.1.5 红外样品的制备EPS 利用冷干燥技术制备，EPS 溶液与Al 3+发生配位作用后用红外灯烘干，并用KBr 压片后用FTIR 仪(岛津IR-408)测定.2 结果与讨论2.1 生物膜EPS 的荧光性质从图1可以看出，藻菌生物膜的EPS 含有2个主要的荧光峰，峰A ：Ex/Em = 225~235 nm/300~330 nm; 峰B ：Ex/Em = 275~280nm/325~330nm ；当EPS 的浓度达到40 mg/L 时，检测到了峰C (Ex/Em = 335 nm/432~434 nm)，根据峰的位置和以往学者们的研究[11, 13~15]，峰A 位于Ⅱ区(含芳香基团的蛋白质)，峰B 位于IV 区(溶解性微生物副产物类)，峰C 位于V 区(类腐殖酸). 峰A 和峰B 都属于类蛋白的荧光峰，峰C 属于类腐殖酸的荧光峰. 与Sheng 等的研究结果[14]相比较，峰B 发生蓝移大约10 nm.从图1-a~c 还可以看出，藻菌生物膜EPS 的类蛋白质成分含量较高，而类腐殖酸物质很低，因此对EPS 与Al 3+相互作用的荧光光谱的研究主要以两个类蛋白峰为研究对象.2.2 pH 对Al-EPS 配位能力的影响在水环境中，pH 不仅是影响荧光峰强度和位置的主要图1 不同浓度EPS 的3DEEM 荧光光谱图Fig. 1 3DEEM of solutions containing different amounts of EPS图2 pH 对EPS 与Al 3+配位作用的影响Fig. 2 Effect of solution pH on binding of EPS with Al 3+3493 期刘 静等：藻菌生物膜胞外聚合物(EPS)与Al 3+的配位作用机理因素，还是影响Al 的形态的重要参数之一. 图2表明，A 、B 两个峰随pH 的变化基本一致，在pH 2~4随着pH 增大荧光强度增强，在pH 4~7，随着pH 的增大荧光强度减小，但到了pH 7~10荧光密度随pH 的增大而增大. 这主要是因为在pH 2~4时Al 在水溶液中以Al 3+离子状态存在，随着pH 的增大发荧光基团的质子化作用逐渐减弱[16]，而且铝与发光基团络合的作用小于质子化减弱的作用，所以导致荧光强度增强；在pH 4~7时，Al 3+不断把发荧光基团中的H +置换出来[5, 16, 17]，使发荧光基团发生猝灭，使荧光强度减弱；当pH 由7不断增加时，越来越多的Al 3+水解生成AlO 2-，而后者与荧光基团的络合作用很弱，从而导致荧光强度增强.2.3 Al 3+对EPS 荧光的猝灭Al 3+有很高的离子系数和很低的共价系数，因此可以作为配位原子和配位体发生配位反应. 在上面的讨论中可以看出，在pH ＝4时，Al 主要以Al 3+的形式存在，EPS 荧光较强，因此选择pH=4做猝灭滴定实验. 图3是在pH=4的条件下，随着不断加入Al 3+， EPS 的2个荧光峰荧光强度的变化情况. 从图4可以看出，随着Al 3+浓度增加，EPS 的荧光明显地被猝灭. 当Al 3+在EPS 溶液中的浓度为0.2~6 μmol/L 之间时，峰A 、峰B 的荧光强度不断降低；但当Al 3+浓度达到6 μmol/L 之后，随着Al 3+的浓度增加，两个荧光基团的荧光强度基本不变，说明10 mg/L 的EPS 溶液中发荧光的配位体能与大约6 μmol/L 的Al 3+发生配位作用. 为了定量地研究Al 3+与EPS 的配位作用，可以像学者们研究溶解有机质中假定金属与DOM 之间以1:1发生络合作用[18, 19]那样，假定Al 3+与EPS 也以1:1发生络合，利用修正后的Stern-Volmer 方程来计算配位稳定常数：F 0/△F=1/fK [Al]+1/f其中，F 0和F 是EPS 样品在滴加Al 3+前后的荧光强度. △F = F 0－F ，而f 是被Al 3+配位的荧光基团的比例，[Al]为Al 3+浓度，K 是条件稳定常数.从图5可以看出，F 0/△f 与1/[Al 3+]之间都显示出较好的线形关系，峰A 和峰B 的R 2分别为0.761和0.972，说明修正后的Stern-Volmer 方程基本上可以用来描述EPS 与Al 3+的配位作用. 经计算，峰A 和峰B 所在的两个基团的条件稳定常数log K 分别为5.89和 6.95，表明 EPS 与Al 3+有很强的配位能力，即自然图3 EPS 被Al 3+猝灭前(a)和猝灭后(b)的3DEEM 荧光光谱图Fig. 3 3DEEM of EPS before (a) and after (b) quenched by Al 3+图4 Al 3+对EPS 荧光的猝灭Fig. 4 Fluorescence quenching of EPS by Al 3+图5 Al 3＋对EPS 猝灭的Stern-Volmer 方程拟合(a ：类蛋白荧光峰A ；b ：类蛋白荧光峰B)Fig. 5 Stern-Volmer curves for fl uorescence quenching of EPS by Al 3+at peak A (a) and peak B (b)35015 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol环境中藻菌生物膜的EPS 是Al 3+的强配位体.2.4 EPS 与Al 3+作用的红外特征由图6-a 可以看出，EPS 主要有N—H 和O—H 的伸缩振动(3 500~3 100 cm -1)、C—H 的伸缩振动(2 928.8 cm -1)，C==O 的伸缩振动(1 648.5 cm -1)，CH 2的弯曲振动(1 428.2)，多糖中C—O—C 的伸缩振动(1 150~1 030)及指纹区(<1 000 cm -1). EPS 与入Al 3+配位之后(图6-b)，N—H 、O—H 、C==O 的峰几乎都消失，说明EPS 中的N—H 、O —H 、C==O 参与了A l 3+的配位作用[20, 21].3 结 论3.1 藻菌生物膜EPS 的荧光峰主要由类蛋白物质产生. 3.2 EPS 中类蛋白物质与Al 3+具有较强的配位作用. 3.3 pH 值对Al 3+-EPS 体系的配位作用影响明显，pH 在2~4之间时，峰A 、B 两个荧光基团的荧光强度随pH 的增大而增大，4~7之间时随pH 的增大而减小，7~11之间时随pH 增大而增大. 3.4 EPS 中N—H 、C==O 等基团参与Al 3+的配位作用.References1Zhang DY (张道勇), Zhao YS (赵勇胜), Pan XL (潘响亮). The roleof EPS in removing cadmium in sewage by algae-bacteria bio fi lm. Res Environ Sci (环境科学研究), 2004, 17 (5): 52~552Zhang DY, Wang JL, Pan XL Cadmium sorption by EPSs produced by anaerobic sludge under sulfate-reducing conditions. J Hazardous Mat , 2006, 138: 589~5933Kuwae T, Hosokawa Y. Determination of abundance and biovolume of bacteria in sediments by dual staining with 49, 6-diamidino-2-phenylindole and acridine orange: Relationship to dispersion treatment and sediment characteristics. Appl & Environ Microbiol , 1999, 65 (8): 3407~34124 Liu Y, Lam MC, Fang HHP. Adsorption of heavy metals by EPS of activated sludge. 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细胞代谢物eps全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：EPS（Exopolysaccharides）是一种由细胞合成并分泌到环境中的大分子糖类化合物，在微生物生态系统中具有重要作用。

EPS不仅是微生物体外结构的主要成分之一，而且在微生物的生长、代谢和免疫应答中发挥着重要作用。

EPS在生物技术和药物开发领域具有广泛的应用前景，因此对EPS的研究和开发具有重要意义。

EPS是由细胞合成并分泌的多糖类化合物，包括多种糖类单体和醛酮基团。

EPS的合成以多种单糖单体（如葡萄糖、半乳糖、甘露糖等）为原料，通过不同的合成途径形成不同结构的EPS。

EPS的结构种类繁多，具有不同的物理化学性质和生物活性，可作为药物载体、抗菌剂、抗氧化剂等用于多种领域。

EPS在微生物生态系统中具有多种生理功能，如细胞保护、养分吸收、环境适应等。

EPS对微生物的附着、生长和生态环境的响应起着关键作用。

EPS作为微生物的外部保护结构，在细胞免疫和致病机制中发挥着重要作用。

EPS在微生物与宿主相互作用中发挥着重要作用，对宿主的免疫应答和疾病发生有一定影响。

EPS在生物技术与药物开发领域具有广泛的应用前景。

EPS可作为药物的载体和保护剂，增强药物的稳定性和生物利用度。

EPS还具有抗菌、抗肿瘤、抗炎症等生物活性，可作为药物的活性成分。

EPS在生物技术领域也有重要应用，如在环境工程中作为生物吸附剂、凝聚剂等。

EPS在微生物生态系统中具有重要作用，在药物开发和生物技术领域有广泛的应用前景。

对EPS的研究和开发有助于深入理解微生物的生态功能和药物的作用机制，促进相关领域的发展和应用。

EPS的研究是一个富有挑战性和前景的领域，值得进一步深入研究和开发。

【文章达到要求，这里建议可以对EPS的应用领域以及未来研究方向进行更为深入的探讨和展望】。

第二篇示例：细胞代谢物EPS是由微生物细胞合成的、具有多样性结构和功能的多糖化合物。

EPS在微生物体内起着保护细胞、吸附营养物质和环境适应等多种重要功能，是微生物生存和发展的关键物质。

EPS（聚苯乙烯泡沫）1概述聚苯乙烯泡沫（Expanded Polystyrene简称EPS）是一种轻型高分子聚合物。

它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂，同时加热进行软化，产生气体，形成一种硬质闭孔结构的泡沫塑料。

其加工方法按发泡方式的不同可分为模式法与挤出法。

这种均匀封闭的空腔结构使EPS具有吸水性小，保温性好，质量轻及较高的机械强度等特点。

北欧在20世纪60年代后期开始将EPS用于土木工程。

1971年挪威国家道路研究实验室（NRRL）首次在FLOM大桥引道改造工程中用EPS代替1m厚普通填料，成功控制了桥头段的不均匀沉降。

因总体经济和质量效果好，20世纪80年代用量迅速上升，瑞典、日本、荷兰等国家已在公路项目中使用EPS。

我国1995年在杭甬高速公路望童跨线桥桥头路堤首次使用EPS。

2EPS的物理力学特性1.1 密度EPS的密度由成形阶段聚苯乙烯颗粒的膨胀倍数决定，一般介于10~45㎏/m3之间，作为工程中使用的EPS表观密度一般在15~30㎏/m3。

目前在道路工程中用作轻质填料的EPS 密度为20㎏/m3，为普通道路填料的1%~2%。

密度是EPS的一个重要指标，其各项力学性能几乎都与它的密度成正比关系。

1.2 变形特性根据试验，EPS在三向应力状态下和单向应力状态下的受压过程基本类似，当轴向应变εa=5%时，应力应变曲线出现明显转折，EPS开始表现出弹塑性。

当围压很小时，对应力应变关系和屈服强度的影响是有限的。

当围压超过60KPa时，屈服强度明显下降，显然与土的变化规律不同。

当轴向应变εa≤5%时，无论围压是多大，体积应变εv接近于轴向应变εa，即EPS侧向变形小，也即泊松比小。

容重γ=0.2～0.4kN/m3的EPS的弹性模量Es在2.5～11.5MPa之间。

广东省淡澳河大桥引道工程EPS填筑高度超过4m，使用的EPS容重为0.2kN/m3。

为最大限度地减少工后沉降,铺筑完EPS材料层后，在其上填土1.2m进行预压。

EPS的有关内容综述1. EPS的提取与检测（1）EPS的提取方法EPS的提取方法主要分为物理法和化学法。

物理法是借助物理外力对EPS 进行提取，主要包括离心法、超声波法和热提取法；化学方法是通过添加化学试剂对EPS进行提取，常用的方法包括NaOH法、EDTA法和阳离子交换树脂法等。

不同的提取方法得到的EPS含量及其组成都存在着明显差异。

化学法对于提取EPS是较有效的方法，但使用化学试剂提取EPS会对产物造成污染。

物理法会影响分子量的分布，普遍存在提取效率低的缺点。

（2）EPS的检测方法EPS的主要组成成分为蛋白质和多糖。

EPS中的多糖含量通常采用苯酚-硫酸法进行测定。

蛋白质的含量一般采用Lowry法测定，用牛血清白蛋白做标准曲线，虽然该方法测定过程较费时，但是灵敏度较高，结果相对准确。

2. EPS的成分组成及其作用EPS的组成成分主要包括了多糖、蛋白质、核酸、脂类和腐殖质等，其中多糖和蛋白质含量最多，并且其研究得也比较深入。

（1）胞外多糖EPS中的胞外多糖分布于颗粒内以及菌胶团的细胞间隙中，而且具有支撑微生物聚合并维持完整性的生理功能，通过架桥作用使生物群体形成交叉的网状结构，与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥。

其中，β-多糖分布在整个好氧颗粒中，α-多糖和类脂主要在颗粒外层。

通过对颗粒进行酶解处理发现，β-多糖的水解会导致好氧颗粒的分解，而α-多糖、蛋白质和和类脂选择性酶处理对颗粒污泥结构影响不大，故推测出EPS中的β-多糖构筑了促进稳定的颗粒结构形成的网状骨架，包裹蛋白、类脂、α-多糖以及细胞等支撑污泥颗粒结构稳定。

此外，颗粒污泥中的EPS以及所富集的胞外多糖取决于pH值的溶胶-凝胶转变现象，颗粒EPS凝胶强度与蛋白含量无关，而胞外多糖或糖苷是颗粒污泥的黏结剂，对污泥颗粒化过程起着很重要作用。

（2）胞外蛋白由于大多数的胞外蛋白具有疏水氨基酸，这些氨基酸具有带正电的官能团，能够中和具有亲水性的胞外多糖和DNA中的糖醛酸和羧酸、磷酸根等的负电荷，降低污泥表面的电负性，从而降低了污泥间的静电斥力，可加强了污泥表面的疏水性，从而促进污泥的颗粒化。