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第4卷 第3期 食品安全质量检测学报 Vol. 4 No. 32013年6月Journal of Food Safety and Quality Jun. , 2013基金项目：北京市教育委员会项目(19000550012)Fund: Supported by Beijing Municipal Commission of Education (19000550012)*通讯作者: 杨贞耐, 教授, 主要研究方向为乳品加工及交叉学科的理论和应用。
E-mail: yangzhennai@*Corresponding author: YANG Zhen-Nai, Professor, Beijing Technology and Business University, No.11, Fucheng Road, Haidian District, Beijing 100048, China. E-mail: yangzhennai@乳酸菌胞外多糖的结构及功能特性研究进展田 政1, 王 辑2, 郑 喆1, 杨贞耐1*(1. 北京工商大学食品学院, 北京 100048; 2. 吉林大学生物与农业工程学院, 长春 130025)摘 要: 乳酸菌胞外多糖是一种天然的高分子聚合物, 具有诸多功能特性, 如改善发酵乳的质构特性及对人体的多种健康作用等。
许多学者对乳酸菌胞外多糖的结构和功能特性及其构效关系进行了广泛而深入的研究。
本文综述了有关乳酸菌胞外多糖的种类、化学组成、结构和功能等方面的研究进展, 以期为乳酸菌胞外多糖及相关功能食品的进一步研究开发提供参考。
关键词: 乳酸菌; 胞外多糖; 结构; 功能Research advances on structure and function of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteriaTIAN Zheng 1, WANG Ji 2, ZHENG Zhe 1, YANG Zhen-Nai 1*(1. School of Food Science , Beijing Technology and Business University , Beijing 100048, China ; 2. College of Biological andAgricultural Engineering , Jilin University , Changchun 130025, China )ABSTRACT: The exopolysaccharides (EPSs) produced by lactic acid bacteria were natural biological poly-mers with many special functions such as improvement of textural characteristics of fermented dairy products and beneficial health effects for human beings. EPSs of lactic bacteria had been extensively and thoroughly studied with respects to the structure and function, as well as their relations. This paper reviewed the research advances on the EPS types, chemical composition, structure and function, in order to provide references for further research and development of functional foods related to the EPSs of lactic acid bacteria.KEY WORDS: lactic acid bacteria; exopolysaccharides; structure; function1 引 言胞外多糖(exopolysaccharide, EPS)是细菌和微藻类微生物在生长代谢过程中分泌到细胞壁外的粘液或荚膜多糖[1]。
高产胞外多糖乳酸菌的筛选及培养条件优化孙军德;刘先【摘要】从酸菜汁和生鲜奶中筛选出一株高产胞外多糖的乳酸菌L3,应用苯酚一硫酸法测定其胞外多糖的产量.分别改变基础培养基的碳源、氮源、发酵温度、时间、pH等条件,探索其对乳酸菌L3胞外多糖生物合成能力的影响.结果表明:葡萄糖和蛋白胨分别是乳酸菌产生多糖的良好碳源和氮源.该菌株胞外多糖的最佳生物合成条件为:初始pH值6.5,发酵温度37℃,发酵时间24h,此条件下胞外多糖的生物合成量为108.49mg·L-1.【期刊名称】《沈阳农业大学学报》【年(卷),期】2010(041)001【总页数】4页(P90-93)【关键词】乳酸菌;胞外多糖;筛选;培养条件优化【作者】孙军德;刘先【作者单位】沈阳农业大学,土地与环境学院,沈阳,110866;沈阳农业大学,土地与环境学院,沈阳,110866【正文语种】中文【中图分类】Q939.11.7乳酸菌是能从葡萄糖（或可利用的碳水化合物）发酵产生大量乳酸的一群细菌。
它们无处不在，广泛分布在人体、动物、植物和整个自然界。
乳酸菌用途广泛，在食品中的应用有着悠久的历史，很多乳酸菌菌株被认为是没有致病可能的。
因为其的安全性，乳酸菌广泛应用于食品和药品领域。
作为保健食品和药品，可以改善和提高人的健康水平，延年益寿；还可以作为微生物学和微生态学领域研究的模式生物。
大量的乳酸菌被人们给予“安全”或“通常是安全的”（GRAS）的地位[1-3]。
多糖是指由20个以上单糖组成的糖类化合物，根据来源不同分为植物多糖、动物多糖和微生物多糖。
根据糖类组成不同，又可分为同多糖和杂多糖。
乳酸菌胞外多糖（lactic acid bacterium expolysaccharides，LAB EPS）是由乳酸菌在生长代谢过程中发酵产生并分泌到细胞外的黏液或荚膜多糖，是常渗入培养基中的一种糖类化合物[4-5]。
乳酸菌EPS可以改善发酵乳的组织状态和菌株对肠道黏膜的吸附。
《乳酸菌胞外多糖的筛选、纯化及免疫活性研究》篇一一、引言乳酸菌是一类重要的微生物，其产生的胞外多糖（Exopolysaccharides, EPS）具有多种生物活性，包括增强免疫力、抗肿瘤、抗氧化等作用。
因此，对乳酸菌胞外多糖的筛选、纯化及免疫活性研究具有重要的科学意义和应用价值。
本文旨在探讨乳酸菌胞外多糖的筛选、纯化方法及其免疫活性的研究进展。
二、乳酸菌胞外多糖的筛选1. 菌种筛选首先，从各种乳酸菌中筛选出能够产生胞外多糖的菌种。
通过观察菌株在培养基上的生长情况、产糖量的多少以及产糖速度的快慢等因素，初步筛选出具有产糖潜力的菌种。
2. 发酵条件优化对初步筛选出的菌种进行发酵条件的优化，包括温度、pH值、接种量、培养时间等因素的调整，以提高胞外多糖的产量和质量。
三、乳酸菌胞外多糖的纯化1. 初步纯化采用离心、沉淀、超滤等方法对发酵液中的胞外多糖进行初步纯化，去除杂质和未完全分解的物质。
2. 高级纯化通过凝胶过滤、离子交换、高效液相色谱等方法对初步纯化后的胞外多糖进行进一步纯化，得到较为纯净的胞外多糖样品。
四、免疫活性研究1. 细胞免疫实验通过细胞免疫实验，观察乳酸菌胞外多糖对免疫细胞的影响，包括刺激淋巴细胞增殖、促进细胞因子分泌等作用。
2. 动物实验通过动物实验，观察乳酸菌胞外多糖对动物免疫功能的影响，包括增强体液免疫、细胞免疫等作用，以及其对肿瘤的抑制作用等。
五、结果与讨论经过筛选、纯化后的乳酸菌胞外多糖具有较高的纯度和生物活性。
在细胞免疫实验和动物实验中，均表现出较强的免疫增强作用，能够刺激免疫细胞增殖、促进细胞因子分泌，增强体液免疫和细胞免疫等作用。
此外，乳酸菌胞外多糖还具有抗肿瘤、抗氧化等作用，具有广泛的应用前景。
在研究过程中，我们还发现乳酸菌胞外多糖的产量和纯度受发酵条件、菌种类型等多种因素的影响。
因此，在今后的研究中，需要进一步探讨不同因素对乳酸菌胞外多糖产量和纯度的影响，以及不同来源的乳酸菌胞外多糖的生物活性差异等方面的内容。
第３４卷第３期２０２０年５月兰州文理学院学报(自然科学版)J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y ofA r t s a n dS c i e n c e (N a t u r a l S c i e n c e s )V o l ．３４N o ．３M a y ２０２０收稿日期:２０２０Ｇ０３Ｇ１９基金项目:宿州学院科研平台开放课题(２０１９yk f ２９)作者简介:孔德卉(１９９３Ｇ),女,安徽宿州人,助理实验师,研究方向:食品生物技术．E Ｇm a i l :s z x y y pl ＠１６３．c o m．㊀㊀文章编号:２０９５Ｇ６９９１(２０２０)０３Ｇ００５３Ｇ０７高产胞外多糖能力的乳酸菌筛选及其培养条件的优化孔德卉,蒋家璇(宿州学院生物与食品工程学院,安徽宿州２３４０００)摘要:以本实验室保藏的４３株乳酸菌为筛选源,测定它们的产胞外多糖的能力,得到植物乳杆菌２Ｇ２产胞外多糖能力最强,产量为１０１２．６μg /m L ,以此菌为供试菌,采用响应面法优化其产胞外多糖的条件．通过单因素试验,考察菌种接种量㊁培养温度㊁不同碳源及浓度对胞外多糖产量的影响,在此基础上,采用响应面法进一步优化该菌产胞外多糖的条件．结果表明,影响植物乳杆菌２Ｇ２的胞外多糖产量的因素主次顺序为乳糖浓度＞菌种接种量＞培养温度,最佳优化条件为乳糖４５g /L ㊁接种量为３．５％㊁培养温度为３９ħ,在此条件下胞外多糖的产量为１４９８．９１μg /m L ,是优化前的１．４８倍．关键词:乳酸菌;胞外多糖;响应面法中图分类号:T S ２０１．３㊀㊀㊀文献标志码:A0㊀引言乳酸菌(l a c t i ca c i db a c t e r i a ,L A B )作为一种重要的益生菌,可以净化肠内环境,调节人体胃肠道健康及微生态环境平衡[１Ｇ２],并可抑制致病菌的生长,对乳糖不耐症㊁消化不良及过敏刺激反应等均有一定的治疗功效[３Ｇ４]．此外,在一定程度上可以激活机体体液免疫机制,降低肿瘤的发生率[５]．近几年随着对乳酸菌的深入研究,其在农业㊁食品㊁生物㊁医学等领域的应用价值更益突显．乳酸菌胞外多糖(E x o p o l ys a c c h a r i d e ,E P S )是乳酸菌在生长代谢过程中发酵产生并分泌到细胞壁外的次级代谢物的总称[６],一般为黏液或荚膜多糖等水溶性多糖,是一种天然高分子聚合物[７]．作为一种安全的功能性产物,乳酸菌胞外多糖因其双重理化功能,越来越广泛地被应用于食品工业及医疗领域中[８]．在生理功能上,胞外多糖具有良好的抗肿瘤㊁保护机体组织细胞㊁增强免疫抵抗力和降低胆固醇等活性[９]．在物化特性上,作为一种新型天然食品添加剂,E P S 对于酸乳及豆制品的流变性㊁乳化性㊁黏着性都有显著影响,极大地提高了其质构㊁凝胶和流变性能,缓解了乳清分离㊁结构脆弱等问题,使其变得更加细腻,鲜嫩爽滑,从而大大增加酸乳及豆制品的口感,提高风味,乳酸菌E P S 有广阔的工业应用价值[１０Ｇ１１]．目前用于发酵生产酸乳的大部分菌株稳定性差,产糖能力弱,E P S 在工业生产中规模性应用受到极大限制．因此乳酸菌E P S 产量的提高是目前急需解决的难题．要想解决这一难题,就必须筛选高产菌株并就其培养条件进行优化．本研究以实验室菌种库保藏的４３株乳酸菌为筛选源,测定它们的产胞外多糖的能力,获取产胞外多糖能力最强的目标菌株,再通过单因素试验设计㊁B o x ＧB e h n k e n 试验设计,以胞外多糖含量作为响应值,对影响因素进行优化分析,以求得培养条件的最优组合．1㊀材料与方法1.1㊀材料与试剂乳酸菌来源:本实验室菌种库保藏的４３株乳酸菌．M R S 培养基,胞外多糖筛选培养基．主要试剂:三氯乙酸㊁硫酸㊁乙酸乙酯㊁蒽酮等,均为国产分析纯试剂,购买于国药集团．1.2㊀仪器与设备S H P Ｇ２５０型生化培养箱(上海三发科学仪器有限公司);１Ｇ１５P K 离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司);B B S ＧS D C ＧA 超净工作台(博科生物公司);７２２型可见光分光光度计(上海仪电分析仪器有限公司)．1.3㊀实验方法１．３．１㊀葡萄糖标准曲线的绘制㊀精密移取葡萄糖标准液０．０m L㊁２．０m L㊁４．０m L㊁６．０m L㊁８．０m L㊁１０．０m L于试管中,加蒸馏水稀释１００倍,并从中取１．０m L稀释液于２５m L的具塞试管中,再各加６％苯酚溶液１．５m L振荡摇匀,沿着玻璃棒缓慢加入５m L浓硫酸,摇匀,静置１０m i n．再放于水浴锅沸水加热２０m i n,拿出冷却放置至室温,在４９０n m处,对照测定标准液的吸光度[１２]．葡萄糖的标准曲线如图１所示．图１㊀葡萄糖的标准曲线１．３．２㊀胞外多糖的提取㊀将供试乳酸菌活化后接种到胞外多糖M R S液体筛选培养基中,３０ħ静置培养４８h,取１０m L培养液于试管中,并加入２m L８０％的三氯乙酸,置冰浴中搅拌振荡３０m i n后于４ħ㊁６０００g下离心３０m i n,吸取上清液于灭菌过的５０m L的离心管中,再加入３倍体积的冰冻无水乙醇,放置在４ħ冰箱中冷藏．第２天取出,最终可以观测到多糖呈乳白色絮状沉淀析出,再于４ħ㊁６０００g下离心３０m i n,用１０m L 蒸馏水溶解沉淀,可得胞外多糖提取液[１３]．１．３．３㊀胞外多糖的测定㊀用移液枪吸取１m L 胞外多糖粗提取液于试管中．稀释到合适倍数,吸取１m L稀释液于２０m L的具塞试管中．另取１m L蒸馏水作为试剂空白参比,然后分别添加０．５m L的蒽酮试剂．随后沿璃棒缓缓加入５m L浓硫酸,盖上塞子后,充分摇匀,再沸水浴１０m i n,冷却至室温后,在波长６２０n m下测定提取液O D 值,并根据葡萄糖标准曲线回归方程计算胞外多糖的含量．１．３．４㊀培养条件的优化(１)接种量对菌株产E P S的影响将筛选的菌株活化后,调节M R S液体培养基初始p H为６．２,然后以２％㊁３％㊁４％㊁５％㊁６％５个水平的接种量分别接种到培养基中,３７ħ恒温培养４８h,测定培养液中E P S含量．不同的接种量重复３次实验,取其平均值．(２)不同碳源对菌株产E P S的影响改变M R S培养基中的碳源,将碳源分别更改为葡萄糖㊁乳糖㊁蔗糖㊁果糖和麦芽糖,并调节培养基初始p H至６．２,以３％接种量接至改良的M R S培养基中,３７ħ下恒温培养４８h,测定培养液中E P S含量．每个水平重复３次实验,取其平均值．(３)碳源浓度对菌株产E P S的影响改变M R S培养基中的乳糖浓度,将浓度分别设定为１０㊁２０㊁３０㊁４０㊁５０g/L,并调节培养基初始p H至６．２,以３％接种量接至改良的MR S培养基中,３７ħ下恒温培养４８h,测定培养液中E P S含量．每个水平重复３次实验,取其平均值．(４)发酵温度对菌株产E P S的影响将MR S培养基的碳源更换为乳糖,浓度设置为４０g/L,并调节初始p H至６．２,活化菌株后以３％接种量接至改良过的M R S液体培养基中,分别置于２３㊁３０㊁３７㊁４４㊁５１ħ的培养箱中,恒温培养４８h,测定培养液中E P S含量．每个培养温度重复３次实验,取其平均值[１４Ｇ１５]．2㊀结果与讨论2.1㊀高产胞外多糖菌株的筛选以实验室保藏的４３株乳酸菌为筛选源,测定其产胞外多糖的能力,结果如表２所列．由表２易知,在４３株乳酸菌中,菌株２Ｇ２产E P S的能力最强,胞外多糖产量高达１０１２．６μg/ m L,该菌株经鉴定为植物乳杆菌,故以此菌为供试菌,优化其产胞外多糖的条件．2.2㊀乳酸菌产EPS培养条件的优化２．２．１㊀接种量对产E P S结果影响㊀为探究不同接种量对乳酸菌株产E P S能力的影响,本次试验设定２％㊁３％㊁４％㊁５％㊁６％不同水平的５个接种量,利用蒽酮Ｇ硫酸法测定活化后植物乳杆菌２Ｇ２产多糖溶液的吸光度值,并代入葡萄糖标准曲线回归方程中计算E P S的产量,所得结果如图２所示．由图２可知,接种量在２％~３％时,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的能力呈上升趋势,这是因为当接种量适当增加时,植物乳杆菌２Ｇ２生长增殖周４５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３４卷表２㊀乳酸菌株产E P S 的能力菌株来源O D 值胞外多糖含量/(μg /m L )菌株来源O D 值胞外多糖含量/(μg /m L )植伊利牛奶０．２１０６１８．５３５Ｇ２腌空心菜０．１８２５３６．１８A Ｇ１酸菜０．１７８５２４．４２５Ｇ３腌空心菜０．２６１７６８．５３B 腌泡椒０．１３４３９５．００５Ｇ４腌空心菜０．１５７４６２．６５C 酱瓜０．３１８９３６．１８６君乐宝纯享０．２２３６５６．７６D酸辣白菜０．１６４４８３．２４６Ｇ２萝卜１０．２２４６５９．７D Ｇ１酸辣白菜０．１９６５７７．３５６Ｇ３萝卜１０．２９６８７１．４７J Ｇ１黄豆０．１９０５５９．７０６Ｇ４萝卜１０．１７８５２３．５３Q ３蒜头汁０．１４６４３０．２９７Ｇ１萝卜２０．２２４６５９．７１Q ４蒜头汁０．１９５５７４．４１７Ｇ２萝卜２０．１４９４３９．１２P T Ｇ１酸菜汁０．１７６５１８．５３８白伊利牛奶０．１６６４８９．１２P T Ｇ２酸菜汁０．１６４４８３．２４９蓝君乐宝０．１７７５２１．４７１Ｇ１豆腐乳０．２６３７７４．４２１０Ｇ１泡菜０．２１５６３３．２４２蓝蒙牛优益C ０．１６６４８９．１２１１Ｇ２泡菜０．１４８４３６．１８２Ｇ１腌豆角０．１６３４８０．２９１１Ｇ３泡菜０．１４８４３６．１８２Ｇ２腌豆角０．３４４１０１２．６１２Ｇ１泡菜０．１７０５００．８８３蒙牛优益C ０．２７８８１８．５３１２Ｇ４泡菜０．１４２４１８．５３３Ｇ１腌雪菜０．１２９３８０．２９１３Ｇ２泡菜０．１９０５５９．７１３Ｇ３腌雪菜０．２１６６３６．１８１４Ｇ１泡菜０．１７３５０９．７１４黄养乐多０．２４８７３０．２９１４Ｇ２泡菜０．１８７５５０．８８４Ｇ４腌辣椒０．１８８５５３．８２１５Ｇ２菌粉０．１７３５０９．７１５蒙牛冠益乳０．２３１６８０．２９１７Ｇ１菌粉０．２２６６６５．５９５Ｇ１腌空心菜０．１７８５２４．４１图２㊀不同接种量下的E P S 产量期相应缩短,菌液浓度增大,从而使发酵液中的E P S 产量提高,当接种量为３％时,其产胞外多糖的含量最多,高达４２７μg /m L ;当接种量位于３％~６％时,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S 的能力呈下降趋势,这是因为当接种量持续增加时,过高的菌液浓度会争夺培养基中的营养物质,尤其在增殖培养后期会有一部分菌体因培养基中养分不足而不断死亡,从而影响菌株产胞外多糖的能力;当接种量为６％时,其产胞外多糖的含量最少,为２２２．５μg /m L ．因此,植物乳杆菌２Ｇ２产胞外多糖的最佳接种量为３％．２．２．２㊀不同碳源对产E P S 结果影响㊀碳源是微生物培养基必须成分,培养基中碳源的不同会导致乳酸菌产胞外多糖量的差异[１６Ｇ１７]．目前微生物可利用的碳源主要为木糖㊁葡萄糖㊁半乳糖㊁果糖㊁麦芽糖㊁乳糖㊁蔗糖等,本次优化碳源试验中,将碳源设置为葡萄糖㊁乳糖㊁蔗糖㊁果糖和麦芽糖,分别探究其对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S 的影响．利用蒽酮Ｇ硫酸法测定活化后的植物乳杆菌２Ｇ２产多糖溶液的吸光度值,并代入葡萄糖标准曲线回归方程中计算E P S 的产量,所得结果如图３所示．由图３易知,当碳源为乳糖时,菌株２Ｇ２产E P S 的能力最大,产量为５８１．３２μg/m L ,显著高于其他碳源产E P S 浓度．然而对于从多宝鱼肠道分离的菌株L a c t o b a c i l l u s pl a n t a r u m Ｇ１２[１５],当碳源为蔗糖时胞外多糖合成量最高;对于菌株L ．k e f i r a n o f a c i e n s [１６],当乳糖为碳源时,其产胞外多糖的能力最好;而对于植物乳杆菌YM Ｇ２[１７],当碳５５第３期孔德卉等:高产胞外多糖能力的乳酸菌筛选及其培养条件的优化图３㊀不同碳源下的E P S产量源为葡萄糖时,菌株代谢产E P S的量最多．从这些文献可以看出,不同的菌株,其最佳碳源也会不同,碳源的利用具有菌株差异性．根据本次实验研究,获知植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的最优碳源为乳糖．２．２．３㊀不同乳糖浓度对产E P S结果影响㊀为探究不同乳糖浓度对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S能力的影响,本次试验设定１０㊁２０㊁３０㊁４０㊁５０g/L５个不同水平的浓度,利用蒽酮Ｇ硫酸法测定活化后的植物乳杆菌２Ｇ２产多糖溶液的吸光度值,并代入葡萄糖标准曲线回归方程中计算E P S的产量,所得结果如图４所示．图４㊀不同乳糖浓度下的E P S产量由图４可知,乳糖浓度在１０~４０g/L时,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的能力逐级增强,当浓度为４０g/L时,菌株产胞外多糖的量最多,高达７２６．４μg/m L．这是因为随着乳糖浓度的提高,培养基中充分的营养物质为植物乳杆菌２Ｇ２的增殖培养提供优良环境,提高了其新陈代谢速度,从而使菌株２Ｇ２发酵液中的胞外多糖产量逐渐增加;但乳糖浓度在４０~５０g/L时,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S 的能力急剧降低,当浓度为５０g/L时,菌株产胞外多糖的量最少,为４９３．０９μg/m L．这是因为培养基中营养物质(乳糖)浓度过高,会使培养基的渗透压太高,导致细胞脱水,抑制植物乳杆菌２Ｇ２的生长,从而影响其产E P S的能力．因此根据本次试验研究,可以获知植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的最适乳糖浓度为４０g/L．２．２．４㊀不同温度对产E P S结果影响㊀为探究不同的发酵温度对菌株产E P S含量的影响,本实验利用蒽酮Ｇ硫酸法测定活化后的植物乳杆菌２Ｇ２产多糖溶液的吸光度值,并代入葡萄糖标准曲线回归方程中计算E P S的产量,结果如图５所示．图５㊀不同温度下的E P S产量由图５可得,随着培养温度的不断上升,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的能力呈先上升后降低趋势,当培养温度为３７ħ时,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S 的能力最强,合成量为７３１．２８μg/m L;５１ħ时E P S含量最低,为４８９．７２μg/m L．这是因为温度与微生物生长代谢之间密切相关,当处于适宜温度下,乳酸菌生长迅速,发酵性能强,从而产E P S 的能力也会相应提高;当超出适宜温度范围时,乳酸菌增殖代谢速率降低,发酵性能降低,甚至会有个别细菌因过高的温度而失活,从而影响菌株产E P S的能力．因此根据本次试验研究,可以获知植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的最适温度为３７ħ．2.3㊀响应面实验分析２．３．１㊀回归方程的参数分析㊀本次试验以接种量㊁乳糖浓度㊁温度３个培养因素进行优化分析,根据上述单因素试验结果,可知当接种量为３％㊁碳源为乳糖㊁浓度为４０g/L㊁温度为３７ħ时植物乳杆菌２Ｇ２产胞外多糖的含量最多．因此将这些条件作为基础条件来采用B o xＧB e h n k e n法进行进一步的优化,其优化方法可见表３．选择好各试验因素的含量之后,按照表３进行实验,再利用软件D e s i n gＧE x p e r８．０．６设计出组合试验,数据可见表４．再根据R S A软件对数据进行分析,分析结果如表５．在响应面优化设计中,F值反映的是不同变量与响应值之间的拟合程度,F值越高,表明模型６５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３４卷表３㊀B o xＧB e h n k e n法因素选择与含量水平接种量/％浓度/(g/L)温度/ħ－１２．５０３５．００３５．０００３．００４０．００３７．００＋１３．５０４５．００３９．００的显著性好;而P值反映的是不同变量对响应值的影响程度,P值越小,表明该因素对响应值的影响程度更大．由表５可知,F模型＝３０．１１,P＜０ ００１时,模型为显著;失拟项F＝２．４１,P＝０ １５２０＞０．０５时,不显著,因此模型建立有效．此外,从表５分析结果还获知在接种量㊁乳糖浓度㊁培养温度３个培养条件中,乳糖浓度的F模型最大,P值最小,模型显著,对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S能力的影响程度最大;相反,菌株接种量的F模型最小,P值最大,模型不显著,对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S能力的影响程度最小．因此各因子对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S能力的影响顺序为:乳糖浓度＞接种量＞培养温度[１８]．２．３．２㊀响应曲面实验分析㊀接种量与浓度交互对E P S产量的影响如图６,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的能力随接种量和乳糖浓度的增加呈先上升后降低趋势．其中,相对于接种量,乳糖浓度的响应曲面坡度更加陡峭,变化更加显著,因此乳糖浓度对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S能力的影响更为显著．并且由表５方差分析结果可知,接种量与浓度的交互作用对E P S产量的影响不显著．表４㊀中心组合实验的设计和结果实验号A接种量/％B乳糖浓度g/LC发酵温度/ħY胞外多糖(μg/L)１３．００４５．００３５．００１１４５．５０２３．００４０．００３７．００１１３１．３２３３．００３５．００３９．００６６２．２１４２．５０４０．００３９．００６７７．９４５３．５０３５．００３７．００６７３．９７６３．００３５．００３５．００１３６９．４４７２．５０４５．００３７．００１００６．３２８３．５０４０．００３９．００９２８．３８９２．５０３５．００３７．００７２５．３８１０３．５０４０．００３５．００６０６．３２１１３．５０４５．００３７．００１１０３．２４１２２．５０４０．００３５．００９８３．７１１３３．５０４５．００３９．００１４９８．９１表５㊀中心组合实验结果分析方差来源平方和自由度均方F值P值显著性模型１．３E＋００６９１．３E＋００５３０．１１＜０．０００１显著A２６６１９．４５１２６６１９．４５６．３５０．０３０４B２．８E＋００５１２．８E＋００５６４．００＜０．０００１显著C３２１５．５７１３２１５．５７０．７７０．４０１７A B７４４６．４５１７４４６．４５１．７８０．２１２１A C７９９１０．４６１７９９１０．４６１９．０６０．００１４显著B C２．８E＋００５１２．８E＋００５６６．８４＜０．０００１显著A２５．１E＋００５１５．１E＋００５１２０．９０＜０．０００１显著B２１９４００．８８１１９４００．８８４．６３０．０５６９C２３３９７．６５１３３９７．６５０．８１０．３８９１残差４１９１６．０４１０４１９１．６０失拟误差２１３１１．５４３７１０３．８５２．４１０．１５２０不显著纯误差２０６０４．５０７２９４３．５０总变异１．２E＋００６１９接种量与温度交互对E P S产量的影响如图７,植物乳杆菌２Ｇ２产E P S的能力随接种量和温度的增加呈先上升后降低趋势．其中,相对于温度,接种量的响应曲面坡度更加陡峭,变化更加显著,因此接种量对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S能力的影响更为显著．并且由表５方差分析结果可知,接种量与温度的交互作用对E P S产量的影响显著．浓度与温度交互对E P S产量的影响如图８,７５第３期孔德卉等:高产胞外多糖能力的乳酸菌筛选及其培养条件的优化植物乳杆菌２Ｇ２产E P S 的能力随乳糖浓度和温度的增加呈先上升后降低趋势．其中,相对于温度,乳糖浓度的响应曲面坡度更加陡峭,变化更加显著,因此乳糖浓度对植物乳杆菌２Ｇ２产E P S 能力的影响更为显著．并且由表５方差分析结果可知,乳糖浓度与温度的交互作用对E P S 产量的影响显著．图６㊀接种量与浓度交互对E P S产量的影响图７㊀接种量与温度交互对E P S产量的影响图８㊀浓度与温度交互对E P S 产量的影响3㊀结论根据上述实验探究得到产E P S 最佳工艺参数:接种量为３．５％,温度为３９ħ,最佳碳源为乳糖,其最适浓度为４５g /L ,E P S 产量能够达到１４９８．９１μg /m L ．按照上述条件实验进行３次重复试验,其误差在５％以内,说明该模型能够较好地模拟其发酵过程中E P S 的含量变化．参考文献:[１]唐京,陈明,柯文灿,等．乳酸菌在疾病防治和人体保健中的应用研究进展[J ]．微生物学杂志,２０１７,３７(４):９８Ｇ１０７．[２]华鹤良．乳酸菌的分离鉴定及其抗菌肽与发酵性能研究[D ]．扬州:扬州大学,２０１４．[３]MA J AMA A H ,I S O L A U R IE ,S A X E L I N M ,e t a l ．L a c t i c a c i db a c t e r i a i n t h e t r e a t m e n t o f a c u t e r o t a v i r u s ga s t r o e n t e r i t i s [J ]．J P e d i a t r G a s t r N u t r ,１９９５,２０(３):３３３Ｇ３３８．[４]黄承敏,肖茜,王蓉蓉,等．一株高产胞外多糖乳酸菌的分离鉴定及其产胞外多糖的研究[J ]．中国酿造,２０１９,３８(１):８０Ｇ８３．[５]袁起伟,郝凤奇,杨文涛,等．乳酸菌抗肿瘤作用的研究进展[J ]．食品科学,２０１１,３２(９):３０３Ｇ３０６．[６]张玉龙,胡萍,王金龙,等．产胞外多糖乳酸菌的筛选及抗氧化特性研究[J 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Ｇ２菌株胞外多糖生物合成工艺优化[J ]．食品科学,２０１７,３８８５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３４卷(１０):２４Ｇ３０[１８]李莉,张赛,何强,等．响应面法在试验设计与优化中的应用[J ]．实验室研究与探索,２０１５,３４(８):４１Ｇ４５．[责任编辑:纪彩虹]S c r e e n i n g o fL a c t i cA c i dB a c t e r i aw i t hH i ghE x t r a c e l l u l a r P o l y s a c c h a r i d eC a p a c i t y a n dO pt i m i z a t i o no fC u l t u r eC o n d i t i o n s K O N G D e Ｇh u i ,J I A N GJ i a Ｇx u a n(S c h o o l o fB i o l o g i c a l a n dF o o dE n g i n e e r i n g ,S u z h o uU n i v e r s i t y,S u z h o u２３４０００,A n h u i ,C h i n a )A b s t r a c t :T h e ４３s t r a i n s o f l a c t i c a c i db a c t e r i ad e p o s i t e d i n t h i s l a b o r a t o r y w e r eu s e da s t h e s c r e e n i n gs o u r c e t od e t e r m i n e t h e i ra b i l i t y t o p r o d u c ee x t r a c e l l u l a r p o l ys a c c h a r i d e s ．T h eL a c t o b a c i l l u s p l a n t a Ｇr u m２Ｇ２h a d t h e s t r o n g e s t a b i l i t y t o p r o d u c e e x t r a c e l l u l a r p o l y s a c c h a r i d e s ,w i t ha no u t pu t o f １０１２．６μg /m L ．F o r t h e t e s tb a c t e r i a ,t h e r e s p o n s es u r f a c em e t h o dw a su s e dt oo p t i m i z e t h ec o n d i t i o n s f o r p r o d u c i n g e x t r a c e l l u l a r p o l y s a c c h a r i d e s ．T h r o u g ha s i n g l e f a c t o r e x pe r i m e n t ,t h e ef f e c t so f s t r a i n i n Ｇo c u l a t i o n a m o u n t ,c u l t u r e t e m pe r a t u r e ,d if f e r e n t c a r b o n s o u r c e s a n d c o n c e n t r a t i o n s o n t h e p r o d u c t i o n o fe x t r a c e l l u l a r p o l y s a c c h a r i d e sw e r e i n v e s t ig a t e d ．O nthi sb a s i s ,t h er e s p o n s es u r f a c e m e t h o d w a s u s e d t o f u r t h e r o p t i m i z e t h e c o n d i t i o n s f o r t h e p r o d u c t i o n o f e x t r a c e l l u l a r p o l ys a c c h a r i d e s ．T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e m a j o r f a c t o r sa f f e c t i n g th e p r o d u c t i o no fL a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u m ２Ｇ２e x t r a c e l l u l a r p o l y s a c c h a r i d e sw e r e l a c t o s e c o n c e n t r a t i o n ＞i n o c u l a t i o n a m o u n t ＞c u l t i v a t i o n t e m p e r a t u r e ,t h e o p t i m a l o p t i m i z a t i o n c o n d i t i o n sw e r e l a c t o s e４５g /L ,i n o c u l a t i o na m o u n t ３．５％,c u l t u r e t e m pe r a t u r ew a s３９ħ,a n d t h e y i e l dof e x t r a c e l l u l a r p o l y s a c c h a r i d e u n d e r t h i s c o n d i t i o nw a s １４９８．９１μg/m L ,w h i c hw a s １．４８t i m e s t h a t b e f o r e o pt i m i z a t i o n ．K e y wo r d s :l a c t i c a c i db a c t e r i a ;e x t r a c e l l u l a r p o l y s a c c h a r i d e ;r e s p o n s e s u r f a c em e t h o d o l o g y ９５第３期孔德卉等:高产胞外多糖能力的乳酸菌筛选及其培养条件的优化。
《乳酸菌胞外多糖-氧化石墨烯纳米佐剂的构建及免疫效果研究》篇一一、引言随着生物技术的不断进步，纳米技术在医药领域的应用日益广泛。
其中，乳酸菌胞外多糖（EPS）和氧化石墨烯（GO）因其独特的物理化学性质和生物相容性，在药物传递、生物成像和免疫调节等方面展现出巨大的应用潜力。
本研究旨在构建乳酸菌胞外多糖-氧化石墨烯（EPS-GO）纳米佐剂，并对其免疫效果进行深入研究。
二、材料与方法1. 材料（1）乳酸菌胞外多糖（EPS）：通过发酵法提取。
（2）氧化石墨烯（GO）：采用化学法合成。
（3）其他试剂和仪器：包括生物相容性检测试剂、透射电子显微镜（TEM）、动态光散射仪等。
2. 方法（1）EPS-GO纳米佐剂的构建：将EPS与GO通过共价键或非共价键的方式结合，形成纳米级别的复合物。
（2）纳米佐剂的表征：利用TEM、动态光散射仪等仪器对EPS-GO纳米佐剂进行表征，分析其形态、粒径、电位等性质。
（3）生物相容性检测：通过细胞毒性实验和体内免疫反应实验，检测EPS-GO纳米佐剂的生物相容性。
（4）免疫效果研究：将EPS-GO纳米佐剂用于动物模型中，观察其免疫效果，包括抗体产生、细胞因子分泌等方面。
三、结果与讨论1. EPS-GO纳米佐剂的构建与表征通过TEM和动态光散射仪的观察，我们发现EPS与GO成功结合，形成了粒径较小、分布均匀的EPS-GO纳米佐剂。
其形态呈现类球形，具有良好的分散性和稳定性。
2. 生物相容性检测细胞毒性实验和体内免疫反应实验结果表明，EPS-GO纳米佐剂具有良好的生物相容性，对细胞无明显的毒性作用，且能有效地激活体内的免疫反应。
3. 免疫效果研究在动物模型中，我们发现EPS-GO纳米佐剂能有效地刺激机体产生抗体，并促进相关细胞因子的分泌。
这表明EPS-GO纳米佐剂在免疫调节方面具有显著的效果。
通过与单独使用EPS或GO进行比较，我们发现EPS-GO纳米佐剂的免疫效果更佳。
这可能是由于EPS和GO的协同作用，使得纳米佐剂在体内具有更好的分散性和稳定性，从而提高了免疫效果。
乳酸菌胞外多糖生理功能的研究进展摘要：食品级乳酸菌分泌的胞外多糖是近年来乳品科学的研究热点。
概述了乳酸菌胞外多糖的来源、分类及生理功能，重点介绍了有关乳酸菌胞外多糖免疫调节和抗肿瘤活性的相关研究，展望了其在发酵制品、保健品和医药等领域研究的开发前景。
关键词：乳酸菌；胞外多糖；生理功能；免疫活性；抗肿瘤Advancements on physiological functions of LAB exopolysaccharidesAbstract:Exopolysaccharide produced by lactic acid bacteria (LAB> have been the focus of dairy researchin recent years. This article provides an overview of source, classification and physiological functions ofLAB exopolysaccharides, introduces immunomodulatory and antitumor activities of exopolysaccharidesand looks forward to the prospects of exopolysaccharides in fermented products, health products andmedicine in many fields.Key words:lactic acid bacteria (LAB>。
exopolysaccharide (EPS>。
physiological functions。
immuno-modulatory。
antitumor1 乳酸菌及其胞外多糖乳酸菌(Lactic acid bacteria，LAB>是能够发酵碳水化合物并产生大量乳酸的微生物总称，是具有悠久历史的食品工业生产菌株，被广泛应用于发酵制品、肉类制品及医药保健品等领域。
乳酸菌Weissella cibaria 27胞外多糖的生产优化和特性分析乳酸菌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到胞外的一种糖类复合物。
因其理化性质特殊,具有抗氧化、抑菌等特性,在食品及医药等领域被广泛应用,常作为乳制品中的持水剂、稳定剂、增稠剂及凝胶剂,亦可作为医用血浆替代品。
本文通过添加蔗糖并优化生产条件来提高食窦魏斯氏菌Weissella cibaria 27(W27)的EPS产量,分析其EPS的理化性质、菌株的生理特性、疏水性、抑菌能力等,开发此新型乳酸菌的应用潜力。
具体结果如下:蔗糖添加对于W27生产EPS 具有极大的促进作用,于30℃添加2%(w/w)蔗糖后其产量从0.082 g/L增加至9.8 g/L。
利用单因素探究,发现W27的EPS产量随温度升高而减少;并随培养基初始pH值的下降而下降;而且W.cibaria27的培养时间不宜过长或过短。
经DOE-L9正交实验优化后,生产EPS的最佳条件为添加6%(w/w)蔗糖、初始pH 6.2、22℃下培养24小时,最高EPS产量为 25.65 g/L。
经鉴定,本研究中的EPS主要成分为dextran,其含量高达87.2%,其中97%为葡萄糖,其结构为α-(1→6)-dextran。
高效体积排阻色谱(HPSEC)数据显示,EPS 分子量随蔗糖浓度增加由1.2×107Da提升至3.9×107Da,粘度亦随之增大。
经扫描电镜(SEM)分析,添加蔗糖后,W27细胞略有变短,粘度增加。
接触角分析可知其菌体的细胞疏水性随着蔗糖浓度的增加而增加。
抑菌实验结果显示,相较于原始菌株,添加蔗糖培养的W27对于蜡状芽孢杆菌及大肠杆菌的抑制作用有明显提升,对金黄色葡萄球菌的抑制作用无帮助。
通过HPLC分析代谢产物发现,W27能分解代谢葡萄糖及蔗糖,但无法利用乳糖,此外,其代谢过程中会产生乳酸、乙酸、乙醇等物质。
