微生物发酵多糖的分离与检测技术研究

钱福

杭州中美华东制药有限公司 浙江 杭州 321000

摘要：随着科学技术的发展，人类对于物质的认知越来越充分，越来越多的新物质被发现。许多微生物产生的物质被广泛运用，其中微生物多糖也被人类广泛使用，在这些多糖中粘多糖这一活性物质有着很好的发展前景。粘多糖的组成成分有糖醛酸和氨基己糖，它的结构是交替连接含有硫键，由于粘多糖特殊的性质与生物活性，其运用十分广泛。本文将针对微生物发酵多糖的分离与检测进行相关的探究。

关键词：微生物；发酵多糖；分离检测；粘多糖

在人们不断地研究中发现了微生物可以产生多糖，甚至找到了上百种菌种合成多糖的组成成分。因为多糖是组成生命的基本物质，所以它的存在范围十分广泛，动植物以及微生物中广泛存在，随着对于生物多糖的不断深入研究，人们对于多糖的认知也越来越全面。现阶段发现的多糖种类很多，其分子量更是有着很大的差别，较小的多糖分子量只有0.5万，而较大的多糖则已经超过106。作为构成生命的基本物质之一，多糖一般定义为有十个以上的单糖组成的聚合糖，微生物多糖有着诸多的作用，从细胞贮藏生物能到支持结构再到参与细胞分裂，甚至还会成为细胞与细胞、细胞与病毒相互识别的活性部位。由此可见，多糖有着十分重要的作用，下面将对多糖的相关的分离与检测进行探究。

1. 多糖种类

多糖的种类十分繁多，主要是由于其构成元素、排列结构以及所带基团的种类不同而导致的，微生物在产生多糖时需要有特定的酶进行催化，在不同的菌种体内由于酶的种类不同，所以其生产出来的多糖种类也不同。即使对于同一菌种而言，在不同的生长阶段也会产生不同种类的酶，从而催生出不同种类的多糖。一般情况下对于多糖的分类是依据其合成位点以及合成模式的不同来进行的，这两种类型为同型多糖的合成与异型多糖的合成，其中异型多糖要比同型多糖的合成过程复杂。

按照形态学的分类来看，微生物多糖主要有三种类型，胞内多糖、胞壁多糖、胞外多糖。这三种多糖有着各自不同的特性，在细胞的生长与形成过程中起着至关重要的作用。按照化学组成来看，胞外多糖又可以划分成两类，分别是同多糖和杂多糖。而粘多糖就属于一种杂多糖，在粘多糖的组成中含有氮，是构成细胞结缔组织的重要成分存在十分广泛。

2. 微生物多糖发酵发展现状

随着科技的不断发展，社会对于能源的消耗日益增加，化石能源的快速消耗导致社会陷入了能源危机，资源出现了严重的紧缺，为了能够改善这一问题就需要探索出更多的新能源来改善能源结构。发酵工业作为一项传统的工业形式，其原料的来源十分广泛并且生产周期和生产质量都有着巨大的优势，所以越来越多的人开始 重视发酵工业的技术革新。在发酵技术的帮助下，多糖的提取也逐渐摆脱了对于自然环境和气候的限制，能够实现大规模的工厂化生产。随着研究的不断深入，以及对于微生物更加全面的认识，越来越多的微生物多糖可以实现工业化生产。例如被誉为工业味精的黄原胶，自然界中唯一可以带有阳离子且可以被生物降解的高分子材料甲壳素，自然界中最好的保湿物质透明质酸，这些物质虽然已经可以通过生物手段进行生产，但是却有着一定的局限性，导致无法大规模生产。

3. 粘多糖的分离

粘多糖是经过微生物发酵分离得到的，在原料经过微生物发酵之后形成的发酵液成分十分复杂，只有将其中其他的蛋白质、菌体、代谢产物、多糖等物质进行分离，从总体去除较为纯净的粘多糖。进行分离的方法有很多种，例如乙醇沉淀法、离子交换层析法、凝胶层析法、电泳法等等。

乙醇沉淀法是现阶段使用最多的一种方法，这一方法不仅可以很有效的提取出定量的多糖，还可以对粘多糖进行分级分离。只需要将乙醇作为沉淀剂加入到溶液中，在提取出粘多糖之后可以通过对乙醇浓度进行控制分离出不同分子量的粘多糖。这一方法需要对粘多糖浓度进行较好的控制，粘多糖的浓度过高或者过低都会影响粘多糖的分离效果。

离子交换层析法是通过将离子交换剂作为固定相，利用离子交换过程中结合力大小的差别来对物质进行分离，这一分离方式是通过对土壤碱性物质交换过程中发现的，并逐渐运用到了生物化学领域，进行氨基酸的分析。这一方法被广泛应用到各种生物化学物质的分离提纯当中，在进行粘多糖的分离时，需要采用阴离子交换剂来进行交换分离。

凝胶层析法是利用分子筛来对粘多糖进行分离，电泳法是利用粘多糖分子的电荷密度来进行分离，这一方法只能提取出少量的粘多糖，因此一般只用于分析检测之中。

4. 粘多糖的检测

利用微生物发酵所产生的粘多糖，会受到发酵环境、菌株、周期以及分离手段等因素的影响，因此只有对粘多糖进行全面的检测，才能够确定生产出的粘多糖是否达到相关标准。对于粘多糖的检测包含多个方面，为了更好的提高检测效果，就需要采用更多可靠的检测方法，现阶段主要采用的方法有化学比色法、红外光谱分析法、核磁共振图谱法、构象分析法等等。

红外光谱分析法可以分析出粘多糖分子上所具有的官能团，同时还可以根据官能团来进行粘多糖的鉴别。核磁共振图谱可以通过对图谱中峰形的变化分析来推断各个原子之间的连接关系，从而为粘多糖的结构解析提供了强有力的依据。大部分的粘多糖都是高聚物，即使原子组成相同也可能会由于键位结构的不同而有不同的性质，因此就需要利用构象来对粘多糖的一级结构进行分析。对于粘多糖的性质检测，则需要通过刚果红试验和圆二色扫描来进行。只有对粘多糖的结构进行了全面的分析与检测，才能够更好的保证粘多糖能够正常的投入使用。

5. 结语

对于粘多糖的分离与检测方法，需要根据微生物的发酵方式和相关特点来确定，只有选定了合适的分离与检测方式，才能够更好的保证粘多糖可以正常使用。同时不断的优化发酵、分离、检测手段，让粘多糖的生产效率得到提升，从而实现大规模的工业化生产。

参考文献

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钱福（1983年12月14日），男（汉族），浙江金华，本科，工程师，主要研究方向：生物工程（微生物发酵，提取，杂质研究，医药自动化设备等等都可以）