●研究背景

　　胞外多糖（EPS）是由細菌、酵母、藻類、真菌等産生的多糖，目前已證實多種益生菌可産生EPS。源自益生菌的EPS在食品、制藥、廢水處理和紡織行業具有多種應用潛力，但對其具體的結構、功能的研究卻較少。近日，伊朗研究人員Hadi Pourjafara在Critical Reviews in Food Science and Nutrition期刊發表相關綜述論文，旨在全面讨論源自益生菌EPS的提取，純化，結構，分類，功能益處，以及在食品工業中的安全性，毒理學和潛在應用。

　　● （點擊頁面左下角閱讀原文，直達文獻頁面）

　　成果介紹

　　1. 益生菌EPS的結構和分類

　　EPS由連續的寡糖單元組成，寡糖單元主要是半乳糖、葡萄糖、果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖和甘露糖等。益生菌微生物可以産生多種不同結構的EPS。益生菌來源的EPS的性質主要與菌株、培養基成分和環境條件有關。源自益生菌的EPS分為兩種：同多糖(HoPS)和雜多糖(HePS)。由于單體成分和鍵合位置的不同，HoPS可分α-d-葡聚糖、β-d-葡聚糖、聚半乳糖和果聚糖。d-半乳糖、d-葡萄糖、l-鼠李糖、N-乙酰葡糖胺或葡萄糖醛酸是HePS的重複單元。同時，HoPS 和 HePS 在合成酶和合成位置方面也不同。通過益生菌微生物合成EPS可發生在胞内和胞外。HoPS在整個聚合過程中通過細胞外果糖基轉移酶和糖基轉移酶進行插入，糖殘留物被切割成單體并通過糖基轉移酶在細胞外積累成聚合物；而HePS的合成依賴于Wzx/Wzy途徑，其中除了聚合之外，其他過程都發生在細胞内。來自益生菌的EPS的數量和類型取決于多種因素，包括益生菌種類、培養基的類型、影響益生菌在環境中生長和活性的内部因素等。

　　圖1. 益生菌EPS的分類

　　2. 益生菌EPS的提取純化

　　在傳統發酵食品中有諸多益生菌可産生EPS，從這些食物中分離出的益生菌産生的EPS也具有顯著優勢，同時具有良好的功能特性。目前研究人員也在着力尋找具有優良抗性的新型菌株去分離提取EPS。

　　對EPS的生産而言，主要包括分離益生菌，初始培養，對其改良和接種，去除不需要的化合物，最後提取和純化多糖。目前已經研究出多種用于益生菌EPS 的生産、分離和純化的方法。對于EPS的分離和回收，通常使用液體培養基，之後初步離心從培養基中分離益生菌并使用三氯乙酸或蛋白酶等試劑沉澱去除蛋白質。随後，将EPS溶解在蒸餾水中，對進行透析以去除低分子量碳水化合物。最後，将純化的EPS冷凍幹燥保存。此外，也可以進行更多的純化階段，例如使用離子交換色譜柱進一步純化分離。

　　圖2. 從益生菌中提取和純化EPS的步驟

　　3. 益生菌EPS的分析、表征、活性測定

　　目前，研究人員使用氣相色譜、氣相色譜質譜聯用、薄層色譜和高效液相色譜确定EPS的單糖組成及連接方式；用FT-IR光譜法和核磁共振法測定EPS的分子結構；通過TEM和X射線衍射圖顯示EPS的微觀形态；通過測試其Zeta 電位、粒度及流變特性來提高其在食品中的應用。研究表明，從植物乳杆菌C88中分離出來的EPS具有抗氧化活性，通常測定其清除羟基和DPPH自由基的能力。其次，部分EPS具有抗病原微生物活性，通過圓盤擴散試或測量最低抑菌濃度來反映。

　　4. 益生菌EPS的功能益處

　　益生菌EPS具有多種功能特性：（1）抗氧化活性，部分EPS能夠在高溫下保持其抗氧化活性，對于其在食品工業的應用至關重要；（2）抗菌活性，其抗菌機制為阻斷負責細胞壁肽聚糖生物合成的酶或通過阻斷糖攝取系統來阻止營養物質的攝取，從而導緻細胞死亡；（3）抗炎活性，研究表明攝入EPS可增加具有抗炎特性的短鍊脂肪酸濃度；（4）免疫調節活性，EPS 通過不同的機制調節先天性和适應性宿主免疫，包括促進T和B淋巴細胞的增殖并激活免疫細胞；（5）抗癌活性，據報道，海洋來源益生菌戊糖片球菌M41的EPS-M4可抑制Caco-2和 MCF-7腫瘤細胞的增殖；（6）降膽固醇和抗糖尿病活性，研究表明，源自副幹酪乳杆菌M7的EPS在體外将膽固醇水平降低至70.78%；（7）抗菌膜活性；據報道，從嗜酸乳杆菌A4菌株中提取的EPS對大腸杆菌、沙門氏菌、銅綠假單胞菌蠟狀芽孢杆菌等具有抗性；（8）抗潰瘍作用；（9）抗毒素活性。

　　5. 益生菌EPS安全性及在食品工業中的應用

　　益生菌EPS作為食品級生物改良劑和添加劑的替代品，在農業食品中有着廣闊的應用前景。在乳制品行業，EPS因其穩定、乳化或凝膠特性而被用作生物增稠劑；添加EPS可增強烘焙産品的質地、可加工性、粘彈性、冷凍儲存期間的穩定性和保質期；EPS具有成膜屬性，可用于制造功能性可食用包裝和塗層。盡管現有證據表明EPS具有多種功效，但需确保其安全性和毒理性。據報道，益生菌培養中可能産生有害代謝物，例如生物胺、偶氮還原酶、硝基還原酶等物質。因此，未來需要對EPS的體外、體内安全性進行全方位評估。

　　圖3. 益生菌EPS在農業食品領域的應用

　　● 結論和展望

　　現研究表明，源自益生菌的EPS在促進健康以及工業應用方面具有多種優勢。大量研究還證實了益生菌EPS的免疫調節、抗病原體、抗氧化、抗炎、抗生物膜等活性。然而，大多數研究都基于體外進行，有必要進行體内研究以證明這些化合物對人體的健康影響。同時，EPS的商業化産量比較低，未來需要進一步研究提高EPS的産量，以促進其在食品、農業領域的發展。

　　參考文獻

　　Functional and health-promoting properties of probiotics’ exopolysaccharides; isolation, characterization, and applications in the food industry

　　文章鍊接：htt

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!