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近年来,乳酸菌胞外多糖受到越来越多的关注,除了可以改善产品的质地如口感和粘稠度外,它还有很好的生理活性,如:抗肿瘤、免疫调节等。本文对干酪乳杆菌LC2W胞外多糖的生物合成、分离纯化、结构和免疫活性等进行了系统研究。
以MRS为基础培养基,对影响干酪乳杆菌LC2W产胞外多糖的主要营养因子:葡萄糖、酪蛋白胨和酵母提取物进行了单因素及正交试验,确定培养基组成为葡萄糖60.0g/L,酪蛋白胨16.0g/L,酵母提取物10.0 g/L,牛肉膏粉8.0g/L,磷酸氢二钾2.0g/L,吐温-80 1.0ml/L,柠檬酸氢二铵2.0g/L,乙酸钠5.0g/L,硫酸镁0.2g/L,硫酸锰0.04g/L。
采用响应面分析法(RSM)对影响干酪乳杆菌LC2W合成胞外多糖的培养条件进行了优化。确定的最适培养条件为:接种量4%,发酵温度31.5℃,发酵时间32h。验证试验结果表明,在此条件下胞外多糖的产量可达157.46 mg/L。此外研究还发现控制pH 6.0左右发酵,EPS的产量可达371.90mg/L,是未控制pH时产量的2.36倍。
对影响干酪乳杆菌LC2W胞外多糖提取的主要工艺参数进行了研究。单因素和正交试验结果表明,用截留分子量为10KD的超滤膜将发酵上清液浓缩4倍后,用终浓度为6%的三氯乙酸脱蛋白,再用5倍体积95%乙醇4℃沉淀24h,多糖提取效果较佳。在此条件下,蛋白脱除率可达88.35%,EPS提取率可达92.17%。
分别以葡萄糖、乳糖为碳源合成的粗多糖经过DEAE Sepharose Fast Flow离子交换柱分级纯化均得到三个组分:G1、G2、G3和L1、L2、L3。分别为粗多糖质量的21.33%、33.53%、29.67%和36.73%、18.51%、21.67%,总回收率为84.53%和76.9l%。G1、G2和L1、L2为中性多糖,在Sepharose CL-6B和HPLC上都显示均一组分。
运用紫外光谱、红外光谱、HPLC和气相色谱对两种碳源获得的单一组分G1、G2和L1、L2的结构进行了初步分析。紫外光谱分析都不含蛋白和核酸;红外光谱分析Gl、G2和L1、L2均呈现多糖的特征峰,但波形、特征吸收波段、波峰强度有些差异;HPLC测定G1、G2、L1和L2的平均分子量分别为6.65×105Da、1.01×104 Da、2.25×106Da和1.36×104Da;气相色谱分析G1、G2和L1、L2的主要单糖组成摩尔比分别为:鼠李糖:葡萄糖:半乳糖=3.07:3.29:1;鼠李糖:葡萄糖:半乳糖:2.84:6.4:1;甘露糖:葡萄糖:半乳糖=17.24:6.03:1;甘露糖:葡萄糖:半乳糖=28.71:5.98:1。体外细胞培养试验结果表明,G1、G2和L1、L2均无细胞毒性,在5-80ug/ml,的浓度范围内L1对B淋巴细胞增殖的抑制作用比G1强,具有明显的剂量效应,其抑制作用与浓度呈负相关;与此相反,在5-80ug/mL的浓度范围内,G2对B淋巴细胞增殖抑制作用比L2强,表现为明显的剂量效应,其抑制作用与浓度呈正相关。
因此,碳源的改变会影响干酪乳杆菌LC2W胞外多糖的组成,并引起其生理活性产生差异。