●研究背景
胞外多糖（EPS）是由細菌、酵母、藻類、真菌等產(chǎn)生的多糖，目前已證實多種益生菌可產(chǎn)生EPS。源自益生菌的EPS在食品、制藥、廢水處理和紡織行業(yè)具有多種應用潛力，但對其具體的結(jié)構(gòu)、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(fā)表相關(guān)綜述論文，旨在全面討論源自益生菌EPS的提取，純化，結(jié)構(gòu)，分類，功能益處，以及在食品工業(yè)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(jié)構(gòu)和分類
EPS由連續(xù)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。益生菌微生物可以產(chǎn)生多種不同結(jié)構(gòu)的EPS。益生菌來源的EPS的性質(zhì)主要與菌株、培養(yǎng)基成分和環(huán)境條件有關(guān)。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的重復單元。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(fā)生在胞內(nèi)和胞外。HoPS在整個聚合過程中通過細胞外果糖基轉(zhuǎn)移酶和糖基轉(zhuǎn)移酶進行插入，糖殘留物被切割成單體并通過糖基轉(zhuǎn)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(fā)生在細胞內(nèi)。來自益生菌的EPS的數(shù)量和類型取決于多種因素，包括益生菌種類、培養(yǎng)基的類型、影響益生菌在環(huán)境中生長和活性的內(nèi)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(tǒng)發(fā)酵食品中有諸多益生菌可產(chǎn)生EPS，從這些食物中分離出的益生菌產(chǎn)生的EPS也具有顯著優(yōu)勢，同時具有良好的功能特性。目前研究人員也在著力尋找具有優(yōu)良抗性的新型菌株去分離提取EPS。
對EPS的生產(chǎn)而言，主要包括分離益生菌，初始培養(yǎng)，對其改良和接種，去除不需要的化合物，最后提取和純化多糖。目前已經(jīng)研究出多種用于益生菌EPS 的生產(chǎn)、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(yǎng)基，之后初步離心從培養(yǎng)基中分離益生菌并使用三氯乙酸或蛋白酶等試劑沉淀去除蛋白質(zhì)。隨后，將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。最后，將純化的EPS冷凍干燥保存。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(zhì)譜聯(lián)用、薄層色譜和高效液相色譜確定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(jié)構(gòu)；通過TEM和X射線衍射圖顯示EPS的微觀形態(tài)；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，從植物乳桿菌C88中分離出來的EPS具有抗氧化活性，通常測定其清除羥基和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(yè)的應用至關(guān)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(tǒng)來阻止營養(yǎng)物質(zhì)的攝取，從而導致細胞死亡；（3）抗炎活性，研究表明攝入EPS可增加具有抗炎特性的短鏈脂肪酸濃度；（4）免疫調(diào)節(jié)活性，EPS 通過不同的機制調(diào)節(jié)先天性和適應性宿主免疫，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(jù)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，源自副干酪乳桿菌M7的EPS在體外將膽固醇水平降低至70.78%；（7）抗菌膜活性；據(jù)報道，從嗜酸乳桿菌A4菌株中提取的EPS對大腸桿菌、沙門氏菌、銅綠假單胞菌蠟狀芽孢桿菌等具有抗性；（8）抗?jié)冏饔茫唬?）抗毒素活性。
5. 益生菌EPS安全性及在食品工業(yè)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(nóng)業(yè)食品中有著廣闊的應用前景。在乳制品行業(yè)，EPS因其穩(wěn)定、乳化或凝膠特性而被用作生物增稠劑；添加EPS可增強烘焙產(chǎn)品的質(zhì)地、可加工性、粘彈性、冷凍儲存期間的穩(wěn)定性和保質(zhì)期；EPS具有成膜屬性，可用于制造功能性可食用包裝和涂層。盡管現(xiàn)有證據(jù)表明EPS具有多種功效，但需確保其安全性和毒理性。據(jù)報道，益生菌培養(yǎng)中可能產(chǎn)生有害代謝物，例如生物胺、偶氮還原酶、硝基還原酶等物質(zhì)。因此，未來需要對EPS的體外、體內(nèi)安全性進行全方位評估。
圖3. 益生菌EPS在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域的應用
● 結(jié)論和展望
現(xiàn)研究表明，源自益生菌的EPS在促進健康以及工業(yè)應用方面具有多種優(yōu)勢。大量研究還證實了益生菌EPS的免疫調(diào)節(jié)、抗病原體、抗氧化、抗炎、抗生物膜等活性。然而，大多數(shù)研究都基于體外進行，有必要進行體內(nèi)研究以證明這些化合物對人體的健康影響。同時，EPS的商業(yè)化產(chǎn)量比較低，未來需要進一步研究提高EPS的產(chǎn)量，以促進其在食品、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。
參考文獻
Functional and health-promoting properties of probiotics’ exopolysaccharides; isolation, characterization, and applications in the food industry
文章鏈接：https://doi.org/10.1080/10408398.2022.2047883
來源：食品加 智食科技
中國工程科技知識中心_學術(shù)社群已經(jīng)組建，添加微信：xpcztym邀請您進群
好了，這篇文章的內(nèi)容發(fā)貨聯(lián)盟就和大家分享到這里，如果大家網(wǎng)絡(luò)推廣引流創(chuàng)業(yè)感興趣，可以添加微信：80709525 備注：發(fā)貨聯(lián)盟引流學習； 我拉你進直播課程學習群，每周135晚上都是有實戰(zhàn)干貨的推廣引流技術(shù)課程免費分享！
