海洋微生物多糖研究概況

【摘要】隨著人類知識領域的擴展、對海洋了解的深入，人類開始從海洋生物中提取有益人體健康的物質。海洋微生物作為海洋生物的一大類，其生長過程中產生大量次級代謝產物，高壓高鹽低光照寡營養的生長環境為次級代謝產物的多樣性提供了條件。海洋中存在大量真菌，細菌和放線菌，所以產生了不同于陸地的結構新穎的微生物多糖。海洋微生物多糖表由于結構和功能特異性，至今研究進展和利用率較低，成果轉換速度比較慢，被認為是藥物發現的新型天然產物重要來源。大多數海洋多糖來源于天然來源，如巖藻依聚糖，藻酸鹽，角叉菜膠，瓊脂糖，卟啉，超凡，毛蘭，幾丁質，殼聚糖和殼寡糖。最近，海洋多糖類納米材料的研究和開發，作為納米技術的應用受到了廣泛關注。海洋多糖類納米材料具有良好的生物相容性，可生物降解性，無毒性，低成本和豐富性。

【關鍵詞】海洋微生物? 次級代謝產物? 海洋多糖

1.1微生物胞內多糖研究概況

海洋微生物發酵方式一般分為固體培養和液體培養，培養基的碳源、氮源、溫度、濕度、pH、無機鹽成分、溶氧量等都會對微生物的發酵構成影響，所以對微生物多糖的產率和結構會構成影響。微生物胞內多糖一般采取熱水提取法。例如Ke-FengWang等人通過離心從酪醇誘導的培養物中分離菌絲體，物料比為1：30，熱水（90℃）提取2小時3次。通過離心和過濾收集上清液，通過減壓蒸發濃縮，并用4體積的95%乙醇在4℃過夜沉淀，粗品經過離心，洗滌，透析濃縮等方法得到純品多糖IPS-T。從菌絲體中分離的細胞內蛋白質—多糖（IPS）是一種高效的抗腫瘤劑和免疫調節劑。王宏雨等人把姬松茸菌絲體按物料比1：10比例，100攝氏度熱水提取4小時，濃縮醇沉得到粗品多糖，進一步除蛋白分離純化得到純品胞內多糖。

將菌絲體發酵液發酵液離心、濃縮、醇沉、純化得到純品胞外多糖。對胞外多糖和胞內多糖進行抗氧化活性研究，DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力比較發現，濃度為15mg/m L時胞內多糖活性明顯優于胞外多糖。本實驗中采取的方法為熱水提取法，將菌絲體蒸餾水清洗干凈，50攝氏度烘箱烘干，經過高速粉碎機研磨，將菌絲體粉末至于90攝氏度熱水，物料比為1：10，提取3次，將提取液混合，濃縮醇沉，烘干后得粗品多糖。將多糖經過強陰離子交換柱和凝膠柱，得到純品多糖，測其純度，進行結構分析，理化性質測定，抗氧化活性測定。

1.2微生物胞外多糖研究概況

盡管分泌胞外多糖的能力在微生物中廣泛存在，但只有少數細菌（例如黃原膠，葡聚糖）和真菌胞外多糖實現完全商業化。在過去幾年中，其他微生物胞外多糖產量和活性研究，一直是熱門研究內容，包括內生菌，極端微生物，微藻和藍藻以及混合微生物聚生體。

這些研究已經證明這種微生物或者共生體，產生具有新型化學結構和獨特功能性的生物聚合物的巨大潛力。微生物胞外多糖是許多科學領域的研究課題，特別側重于優化其生產過程，闡明其微生物胞外多糖的功能，鑒定參與微生物胞外多糖的生物合成途徑以及基于其獨特性質開發應。在這些研究領域中，已經報道了大量微生物胞外多糖結構的多樣性，其中僅有少數是具有眾所周知的工業多糖的黃原膠，果聚糖，葡聚糖和普魯蘭多糖可觀的市場，工業發展的潛力巨大。

與其他天然來源相比，微生物通常具有生長周期短，并且其提取更簡單等特點。微生物生物過程在發酵罐中進行，可以使用廢物作為原料，節約糧食。最近有越來越多的關于由具有新穎分子結構的不同分類群體的生產者分泌的EPS發現的報道。因此，這些天然生物聚合物的生產過程具有很大的發展潛力，盡管它們的工業化面臨許多挑戰并且進展緩慢。

微生物EPS生產者包括真核生物（浮游植物，真菌，藻類）和原核生物（真細菌和古細菌）。盡管還沒有完全闡明其活性，但已經提出了微生物多糖的若干重要生理功能，包括抗氧化，抗病毒，抗腫瘤，抵抗環境壓力（例如滲透壓，溫度或pH，紫外線損害，重金屬，氧化劑，干燥）。

分泌多糖的能力廣泛分布于細菌中，包括一般鏈球菌屬，黃單胞菌屬和醋桿菌屬。乳酸菌產生的水溶性葡聚糖，通常用于不同的食品制造。食品和藥物管理局批準了葡聚糖和凝膠多糖，用于食品，化妝品和醫療應用。

一些細菌，包括醋桿菌屬，葡糖醋桿菌屬和根瘤菌屬的種屬可分泌纖維素，一種具有高機械強度和低密度以及高吸水能力的水不溶性生物聚合物。

黃單胞菌屬產生黃原膠，1969年，黃原膠獲FDA批準用于食品。目前，它是全球水膠體市場上唯一重要的微生物生物聚合物，以不同的純度等級銷售，用于從食品到藥物和石油回收等各個領域。

獸疫鏈球菌產生透明質酸（HA），其由葡萄糖醛酸和N-乙酰葡糖胺的重復二糖單元組成的線性聚合物，用于化妝品，醫藥和醫藥領域。

結冷膠是由葡萄糖，鼠李糖和葡糖醛酸組成。結冷膠經FDA批準，用于食品，化妝品，牙科護理和生物醫學等多種應用。許多從極端棲息地（例如南極生態系統，鹽湖，地熱泉）中分離出來的細菌，如假交替單胞菌屬，芽孢桿菌屬，鹽生哈爾單胞菌屬和弧菌屬也被確定為結冷膠生產者。

微生物胞外多糖廣泛分布于真菌中，包括屬于金黃色葡萄球菌，念珠菌屬，隱球菌屬等許多其他成員。它們大多數是同聚糖，但雜多糖也很常見。盡管在真菌胞外多糖中發現了巨大的化學結構多樣性，并且報道了它們的生物活性，但它們仍然未被充分認知。

靈芝，茯苓，銀耳的許多高等真菌胞外多糖具有包括抗氧化劑，抗腫瘤，免疫刺激和抗微生物性質的生物活性。

微藻也被認為是一種微生物，微藻產生的多糖是一個新興市場，預計全球每年增長10%。它們用于生產家畜飼料和魚粉，有機肥料和高價值提取物，如天然色素，營養食品和抗氧化劑。產生的主要種類是節旋藻小球藻，杜氏鹽藻和紫球藻等。微藻產生的多糖的特征具有復雜的化學結構，結構中往往還有稀有糖類，如巖藻糖，鼠李糖和核糖。

糖醛酸和硫酸根結構在藻類多糖中非常普遍，這進一步有助于它們獨特的性質。由于與從其他天然來源獲得的多糖相比，許多微生物多糖由于其新穎和獨特的性質而具有很大的發展潛力。然而，為了使它們的工業化和商業化變得有吸引力，不僅需要更多的努力進入發酵階段，以提高生產率和降低生產成本，而且主要是聚合物表征和它們在高分子量聚合物中應用的概念驗證。這些領域的產品質量和功能特性遠遠超過生產成本。因此，開發新型微生物EPS的最大潛力在于那些高價值的市場領域。

作者簡介：劉山 工作單位：齊魯醫藥學院 職稱：助教 學歷：碩士研究生 研究方向：海洋天然藥物化學。