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摘 要：随着科学研究的不断深入与提取技术的提高，近年来对多糖生物学功能的认识有了量的提升和质的飞跃，多糖的生物学功能涉及免疫、癌变、肿瘤和衰老等方面，可以应用于食品、医药、农业、污水处理等领域。该文对多糖的定义、分类、生物合成和多糖的提取方法进行了概述，重点阐述了高压脉冲电场技术、超临界流体萃取法、双水相萃取法。虽然对微生物多糖的研究仍在不断深入，但微生物多糖真正的应用价值尚未得到实现。目前，胞外多糖已经作为食品添加剂运用到食品工业中，除此之外多糖还可用于制备抗肿瘤新药或疫苗、抗凝血等应用。
关键词：微生物胞外多糖;提取方法;生物合成;超临界流体萃取法
中图分类号 Q539 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）18-0021-03
Research Progress on Extraction and Application of Microbial Extracellular Polysaccharides
WANG Beibei1 et al.
（1Baishui Central Health Center， Pingliang 744000， China）
Abstract： With the continuous development of scientific research and the improvement of extraction technology， researchers in recent years on the biological function of polysaccharide understanding has a quantity of improvement and qualitative leap， involving immunity， cancer， tumor and aging and other aspects， can be applied to food， medicine， agriculture， sewage treatment and other fields. This article gives a detailed overview of the definition， classification， biosynthesis and extraction methods of polysaccharides， with emphasis on high-voltage pulsed electric field technology， supercritical fluid extraction， and aqueous two-phase extraction. Although the research on microbial polysaccharides continues to deepen， the true application value of microbial polysaccharides has not been realized. At present， extracellular polysaccharides have been used as food additives in the food industry. In addition， polysaccharides can also be used to prepare new anti-tumor drugs or vaccines.
Key words： Microbial Exopolysaccharide; Extraction method; Biosynthesis; Supercritical fluid extraction
1 多糖的定義与分类
多糖（Polysaccharide）属于典型的糖类物质，其分子结构十分庞大而且复杂，是由多个单糖分子失水与缩合构成，为典型的聚合糖高分子碳水化合物，由至少4个单糖并通过糖苷键进行结合。微生物细胞外多糖，则是微生物在繁殖过程中分泌至细胞之外的多糖高分子碳水化合物，或者产生荚膜多糖，与微生物细胞壁粘连，或分泌游离到微生物细胞壁外形成粘液多糖[2]。
按照多糖生成物种来源，可以将多糖分为微生物、动物与植物多糖;按照所处微生物细胞位置，可以将其微生物多糖进一步分为细胞外、细胞内、细胞壁多糖。细胞外多糖又可以按照单糖的构成模式分为同型与异型多糖[3]。
2 微生物胞外多糖的合成
微生物胞外多糖（Exopoly Saccharides，EPS）是原核细胞型生物和真核细胞型生物等在生长繁殖过程中产生的对其自生有保护作用的聚合物。微生物胞外多糖的生物合成受到多种因素的影响，如温度、氢离子浓度指数、溶氧量、培养基中营养物质比例、装液量等。部分微生物在其成长的全过程中均能分泌胞外多糖（EPS），而有些微生物只能在对数期或稳定期才产生细胞外多糖。较高的碳氮比、较低培养温度、营养不平衡、非生物胁迫的环境条件等均有利于细胞外多糖的合成和产生。如微生物细胞外多糖的产生需要在高碳氮比，而糖原的产生也需要高碳氮比，因此两者相互竞争。
微生物细胞外多糖生成菌种类较为丰富，也有着颇为广泛的分布，现有报道主要为：醋酸杆菌属、链球菌属、乳球菌属、乳杆菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、酵母菌属、双歧杆菌等，其中部分菌株多糖结构与表型都已经得到明确[4]。在G+菌和G-菌中，细胞外多糖的合成过程十分复杂，包含细胞外多糖合成酶的种类，合成酶在细胞内外的移动和胞内多糖与胞外多糖的转变。细胞外多糖的合成主要分为以下几个步骤[5]：（1）在微生物中，实行单糖活化和糖核壳体转变;（2）通过糖基转移酶（Glycosyl Transferase）将单糖的重复单元连接在脂类载体（Wzx/Wzy）行成多糖;（3）运输单糖穿过管道状脂类载体（Wzc/Wzb/Wza）;（4）多糖聚合物（EPS）分泌至细胞表面。 3 胞外多糖的提取方法
在提取发酵液中微生物胞外多糖时，要依次经历去除微生物菌体、多糖提取、多糖干燥等阶段。去除微生物菌体采用高速离心或滤膜过滤等，多糖提取一般可以分为盐沉淀法和有机溶剂沉淀法，多糖干燥是烘干胞外多中液相成分。
3.1 盐沉淀法 盐沉淀法是利用多糖结合化合物产生絮状沉淀而析出的原理。如十六烷基吡啶（CPC）和季铵盐十六烷基三甲基铵的溴化物（CTAB）能与酸性多糖形成不溶于水的聚合体，分离出的多糖沉淀再利用盐溶液或有机物溶解聚合体，采用渗析等方法除去聚合体中CPC和CTAB。
3.2 有机溶剂沉淀法 有机溶剂沉淀法是水溶性多糖的常用提取方法，因为水溶性多糖溶于水而不溶于有机物的特质，在水溶性多糖中加入2倍体积以上的有机物，使多糖形析出，常用的有机物有乙醇、异丙醇和丙酮。此法操作简单，能把发酵液中的大部分水溶性多糖都沉淀出来，但其中有少量的杂质，需纯化，费用消耗较高。
3.3 高压脉冲电场技术（Pulsed Electric Field，PEF） 由于微生物细胞膜会存在磷脂与蛋白质，它们都携带一定的电荷，在10～50kV/cm2的电场环境中，会使得细胞膜两侧异性电荷相互吸引，进而对膜体产生挤压效应，而携带电荷物质将会向两极迅速移动，于是就会形成膜电穿孔效应，细胞内容物开始被溶出。PEF技术的优势体现在整个过程中不会生成热量，可以对提取物进行很好保护，不会产生热降解[6-7]。张铁华等以西藏灵菇发酵液为材料，通过高压脉冲电场技术提取胞外多糖，发现优化高压脉冲电场条件提取乳酸菌胞外多糖的质量浓度比对照组的提高84.30%，且用时短、效率高[8]。张玉等以羊肚菌菌丝为研究对象，借助PEF法对其体胞中的多糖发酵液进行提取，利用响应面法，对电场强度、脉冲数和液料比值进行优化，得到最佳条件为：电场强度18kV/cm、脉冲数7、液料比值27mL/g，此时多糖的得率达到最大值，为56.03μg/mL[9]。
3.4 超临界流体萃取法 超临界流体萃取技术（SFC）是近些年得到创新发展的提取技术，其萃取剂为超临界状态下的流体，然后从固相或者液相中对其中有效构成进行萃取。当前使用较为常见的是二氧化碳[10]。李烨等采用超临界二氧化碳流体对灰树花多糖进行了提取，提取率为53.18%，并发现夹带剂浓度对灰树花多糖的超临界CO2提取工艺有显著性影响[11]。杨孝辉等使用这种超临界CO2对淮山多糖进行提取，通过响应面法优化了萃取工艺，发现超临界二氧化碳流体萃取淮山多糖萃取得率为（0.2807±0.0045）%，与预测值0.287%接近[12]。王大为等采用超临界二氧化碳流体萃取技术研究其对蒙古口蘑多糖提取率的影响，结果表明，萃取率为2.06%，与溶剂处理和未处理试样相比提取率分别为4.2倍、1.8倍[13]。目前，运用超临界流体萃取法提取微生物多糖还是比较少的，大多数都是用于天然植物和药物的提取。
3.5 双水相萃取法 双水相体系是指双高聚物双水相体系，其原理是由于高聚物分子的空间阻碍作用，不能相互渗透形成均一相，从而具有分离倾向，在一定条件下可分为二相[14]。刘琳等利用乙醇/碳酸钾双水相体系对桦褐孔菌发酵培养物中的多糖进行萃取分离，经过优化条件，多糖提取率达（98.34±0.83）%。該方法能够同步有效地分离桦褐孔菌发酵培养物中的多糖，且其蛋白质和菌体的去除效果好，具有一定的工业应用前景[15]。
4 微生物胞外多糖的应用研究
在现代科技持续发展下，再加上不同学科的交叉融合，研究人员开始对多糖及其复合物的生物活性与化学结构进行深入研究。虽然微生物多糖研究日益深入，然而真正实现工业化生产还十分鲜见，微生物多糖的价值并未得到很好的体现。如今，已经被批准规模化生产的细胞外多糖主要有结冷胶、黄原胶等[16]。
4.1 在食品中的应用 如今，很多种多糖都已经在食品加工业中得到使用，其中黄原胶的应用更是广泛，它为典型的乳化品、增调品等。黄原胶是基于黄单胞杆菌，并借助于发酵而生成的微生物酸性杂多糖，已经被美国食药管理（简称FDA）批准，并用作食品添加剂。黄原胶以其优异、独特的理化特性和食用安全性，可作为增稠剂、乳化剂、悬浮剂等在乳及乳制品、饮料制品、烘烤食品、粮食及粮食制品、调味品及冷冻饮品等领域中得到了广泛的应用，以此增强食品的稳定性和提高食品的品质[17]。
4.2 在医药中的应用 已报道从不同生物中分离出多种拥有抗肿瘤活性的多糖，进而应用于相关抗肿瘤药物的制备，或者为疫苗的研发提供支持。钟闰等研究发现，杜氏盐藻胞外多糖（DsEPS）可抑制Hela细胞增殖，降低细胞活力，改变细胞形态，表明DsEPS有抗肿瘤活性，并初步探明了其抗肿瘤机制，今后进一步研究多糖抗肿瘤提供有效参考[18]。刘城移等研究表明，蝉虫草Cordyceps cicadae的胞内和胞外多糖均可极显著抑制HepG-2细胞活性（P<0.01），半数抑制浓度（IC50）值分别为3.23、0.45mg/mL，细胞迁移率分别为38.72%、24.79%，提示胞外多糖比胞内多糖具有更强的抗肝癌细胞HepG-2活性[19]。马文锦等对胶红酵母胞外多糖组分（Rhodotorula mucilaginosa exo-polysaccharide2-A，REPS2-A）抑制10种常见癌细胞能力进行了筛选，结果表明，胞外多糖组分REPS2-A能有效抑制肝癌细胞的增殖，使肝癌细胞HepG2阻滞发生在G1/S期，并诱导肝癌细胞HepG2凋亡，且存在剂量效应[20]。李辉等研究发现，双歧杆菌RH的不同质量浓度EPS可以显著延长活化部分凝血活酶时间（APTT）和凝血酶时间（TT）。说明EPS具有一定的抗凝血活性，并且抑制凝血酶介导的纤维蛋白的形成来发挥抗凝血功效[21]。
在环境领域，一些胞外多糖具有絮凝能力，并能够吸附重金属，可作为生物絮凝剂在污水处理方面发挥作用。关志国等研究了红球菌HX-2所产胞外多糖对水体中Cu2+的吸附作用，发现通过等温吸附模型拟合得到HX-2胞外多糖对Cu2+的最大吸附量为144.93mg/g，其对Cu2+具有良好的吸附作用，可用于工业废水中重金属离子的处理[22]。除此之外，胞外多糖在其他方面也有应用，如在农业方面，在Cd胁迫条件下的水稻幼苗经过屎肠球菌胞外多糖处理后的内类黄酮与花色素苷的含量提高18.6%～208.7%，超氧化物歧化酶、过氧化物酶的活力显著上升，丙二醛含量显著下降[23]。胞外多糖在帮助植物抵抗干旱，促进植物幼苗生长方面有着较大的作用。随着国内外不断对胞外多糖研究的发展，相信其应用范围会越来越广泛。 5 总结与展望
多糖作为一种天然活性大分子物质，是基本的生命物质之一，存在极为特殊的生物学功能，在食品、药物研制和生物制品等方面的发展前景非常好。提高胞外多糖萃取率的关键在于微生物表面多糖的溶解量，通过萃取剂、高压脉冲以及超声波等手段加速微生物表面多糖溶解，利于多糖萃取。微生物胞外多糖在营养缺乏、高光诱导、高盐胁迫、低温培育、重金属离子诱导等环境胁迫条件下，会适应性地向胞外发酵培养基环境中分泌大量的胞外多糖（EPS）。胞外多糖生物活性显著，具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤和提高免疫功能等多重生物活性，医学临床应用前景十分广阔。微生物胞外多糖在食品业的应用已经非常广泛，在创造经济的同时提高了食品的品质。
参考文献
[1]穆甲骏，王卫国，侯启昌.苦参生理活性物质研究现状与展望[J].河南师范大学学报（自然科学版），2014，42（06）：131-137.
[2]宋绍富，崔吉，罗一菁，等.微生物多糖研究进展[J].油田化学，2004（01）：91-96.
[3]郭敏，张宝善，金晓辉.微生物发酵生产多糖的研究进展[J].微生物学报，2008（07）：1084-1090.
[4]张晓玲.细菌胞外多糖的制备及特性研究[D].大连：大连工业大学，2012.
[5]马晶璟.产胞外多糖细菌的分离和鉴定[D].合肥：安徽大学，2010.
[6]Weaver J C，Chizmadzhevb Y A.Theory of electroporation： A review[J].Bioelectrochemistry and Bioenergetics，1996，41：135-160.
[7]李成祥，孙才新，姚陈果，等.电穿孔过程中细胞膜电导率变化条件下的跨膜电压研究[J].中国生物医学工程学报，2011，30（04）：576-581.
[8]张铁华，王少君，刘迪茹，等.脉冲电场提取西藏灵菇胞外多糖条件优化[J].吉林大学学报（工学版），2011，41（03）：882-886.
[9]张玉，刘超.高压脉冲电场法提取羊肚菌多糖及其分离纯化[J].食品工业，2016，37（12）：54-58.
[10]孟江平，李忠彬，廖文利，等.超临界CO2流体萃取在中药有效成分提取中的应用[J].安徽農业科学，2011，39（22）：13565-13567.
[11]李晔，金凌云，华正根.灰树花多糖的超临界CO2提取方法研究[C]?福建省科协第十三届学术年会分会暨2013年福建省食用菌学会学术年会.2013.
[12]杨孝辉，郭君.响应面法优化超临界CO2流体萃取淮山多糖工艺[J].食品工业科技，2019，40（07）：185-189，198.
[13]王大为，单玉玲，图力古尔.超临界CO2萃取对蒙古口蘑多糖提取率的影响[J].食品科学，2006（03）：107-110.
[14]吴学昊.微波辅助—双水相萃取山豆根中有效成分的研究[D].广州：广东药科大学，2016.
[15]刘琳，宋丽敏.桦褐孔菌发酵液中三萜化合物和多糖的微波辅助双水相萃取[J].食品与发酵工业，2016，42（05）：246-252.
[16]崔艳红，黄现青.微生物胞外多糖研究进展[J].生物技术通报，2006（02）：25-28，42.
[17]谢梦焕，沈楠，朱婉，等.黄原胶对馒头冷藏期间品质变化的影响[J].农产品加工，2017（11）：6-8.
[18]钟闰，吴思伟，何秀苗，等.杜氏盐藻胞外多糖抗肿瘤活性及其机制研究[J].食品工业科技，2020，41（22）：126-133.
[19]刘城移，郝心怡，林沛霖，等.1株野生蝉虫草的鉴定及其胞内和胞外多糖抗肝癌活性比较[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2020，48（12）：117-126.
[20]马文锦，李梅林，王博，等.胶红酵母CICC 33013胞外多糖抑制肝癌细胞活性研究[J].食品与机械，2020，36（02）：159-164.
[21]李辉，宋居易，刘蕾，等.双歧杆菌RH胞外多糖提取纯化及体外抗凝血活性评价[J].食品科学，2014，35（23）：129-133.
[22]关志国，王晓花，常世辉，等.红球菌HX-2所产胞外多糖的特性和对Cu2+的吸附[J].微生物学通报，2020，47（10）：3171-3182.
[23]罗晟，赵泽文，任新宇，等.屎肠球菌胞外多糖对镉胁迫下水稻种子萌发及幼苗生长的影响[J].农业环境科学学报，2020，39（09）：1888-1899.
（责编：张宏民）
关键词：微生物胞外多糖;提取方法;生物合成;超临界流体萃取法
中图分类号 Q539 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）18-0021-03
Research Progress on Extraction and Application of Microbial Extracellular Polysaccharides
WANG Beibei1 et al.
（1Baishui Central Health Center， Pingliang 744000， China）
Abstract： With the continuous development of scientific research and the improvement of extraction technology， researchers in recent years on the biological function of polysaccharide understanding has a quantity of improvement and qualitative leap， involving immunity， cancer， tumor and aging and other aspects， can be applied to food， medicine， agriculture， sewage treatment and other fields. This article gives a detailed overview of the definition， classification， biosynthesis and extraction methods of polysaccharides， with emphasis on high-voltage pulsed electric field technology， supercritical fluid extraction， and aqueous two-phase extraction. Although the research on microbial polysaccharides continues to deepen， the true application value of microbial polysaccharides has not been realized. At present， extracellular polysaccharides have been used as food additives in the food industry. In addition， polysaccharides can also be used to prepare new anti-tumor drugs or vaccines.
Key words： Microbial Exopolysaccharide; Extraction method; Biosynthesis; Supercritical fluid extraction
1 多糖的定義与分类
多糖（Polysaccharide）属于典型的糖类物质，其分子结构十分庞大而且复杂，是由多个单糖分子失水与缩合构成，为典型的聚合糖高分子碳水化合物，由至少4个单糖并通过糖苷键进行结合。微生物细胞外多糖，则是微生物在繁殖过程中分泌至细胞之外的多糖高分子碳水化合物，或者产生荚膜多糖，与微生物细胞壁粘连，或分泌游离到微生物细胞壁外形成粘液多糖[2]。
按照多糖生成物种来源，可以将多糖分为微生物、动物与植物多糖;按照所处微生物细胞位置，可以将其微生物多糖进一步分为细胞外、细胞内、细胞壁多糖。细胞外多糖又可以按照单糖的构成模式分为同型与异型多糖[3]。
2 微生物胞外多糖的合成
微生物胞外多糖（Exopoly Saccharides，EPS）是原核细胞型生物和真核细胞型生物等在生长繁殖过程中产生的对其自生有保护作用的聚合物。微生物胞外多糖的生物合成受到多种因素的影响，如温度、氢离子浓度指数、溶氧量、培养基中营养物质比例、装液量等。部分微生物在其成长的全过程中均能分泌胞外多糖（EPS），而有些微生物只能在对数期或稳定期才产生细胞外多糖。较高的碳氮比、较低培养温度、营养不平衡、非生物胁迫的环境条件等均有利于细胞外多糖的合成和产生。如微生物细胞外多糖的产生需要在高碳氮比，而糖原的产生也需要高碳氮比，因此两者相互竞争。
微生物细胞外多糖生成菌种类较为丰富，也有着颇为广泛的分布，现有报道主要为：醋酸杆菌属、链球菌属、乳球菌属、乳杆菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、酵母菌属、双歧杆菌等，其中部分菌株多糖结构与表型都已经得到明确[4]。在G+菌和G-菌中，细胞外多糖的合成过程十分复杂，包含细胞外多糖合成酶的种类，合成酶在细胞内外的移动和胞内多糖与胞外多糖的转变。细胞外多糖的合成主要分为以下几个步骤[5]：（1）在微生物中，实行单糖活化和糖核壳体转变;（2）通过糖基转移酶（Glycosyl Transferase）将单糖的重复单元连接在脂类载体（Wzx/Wzy）行成多糖;（3）运输单糖穿过管道状脂类载体（Wzc/Wzb/Wza）;（4）多糖聚合物（EPS）分泌至细胞表面。 3 胞外多糖的提取方法
在提取发酵液中微生物胞外多糖时，要依次经历去除微生物菌体、多糖提取、多糖干燥等阶段。去除微生物菌体采用高速离心或滤膜过滤等，多糖提取一般可以分为盐沉淀法和有机溶剂沉淀法，多糖干燥是烘干胞外多中液相成分。
3.1 盐沉淀法 盐沉淀法是利用多糖结合化合物产生絮状沉淀而析出的原理。如十六烷基吡啶（CPC）和季铵盐十六烷基三甲基铵的溴化物（CTAB）能与酸性多糖形成不溶于水的聚合体，分离出的多糖沉淀再利用盐溶液或有机物溶解聚合体，采用渗析等方法除去聚合体中CPC和CTAB。
3.2 有机溶剂沉淀法 有机溶剂沉淀法是水溶性多糖的常用提取方法，因为水溶性多糖溶于水而不溶于有机物的特质，在水溶性多糖中加入2倍体积以上的有机物，使多糖形析出，常用的有机物有乙醇、异丙醇和丙酮。此法操作简单，能把发酵液中的大部分水溶性多糖都沉淀出来，但其中有少量的杂质，需纯化，费用消耗较高。
3.3 高压脉冲电场技术（Pulsed Electric Field，PEF） 由于微生物细胞膜会存在磷脂与蛋白质，它们都携带一定的电荷，在10～50kV/cm2的电场环境中，会使得细胞膜两侧异性电荷相互吸引，进而对膜体产生挤压效应，而携带电荷物质将会向两极迅速移动，于是就会形成膜电穿孔效应，细胞内容物开始被溶出。PEF技术的优势体现在整个过程中不会生成热量，可以对提取物进行很好保护，不会产生热降解[6-7]。张铁华等以西藏灵菇发酵液为材料，通过高压脉冲电场技术提取胞外多糖，发现优化高压脉冲电场条件提取乳酸菌胞外多糖的质量浓度比对照组的提高84.30%，且用时短、效率高[8]。张玉等以羊肚菌菌丝为研究对象，借助PEF法对其体胞中的多糖发酵液进行提取，利用响应面法，对电场强度、脉冲数和液料比值进行优化，得到最佳条件为：电场强度18kV/cm、脉冲数7、液料比值27mL/g，此时多糖的得率达到最大值，为56.03μg/mL[9]。
3.4 超临界流体萃取法 超临界流体萃取技术（SFC）是近些年得到创新发展的提取技术，其萃取剂为超临界状态下的流体，然后从固相或者液相中对其中有效构成进行萃取。当前使用较为常见的是二氧化碳[10]。李烨等采用超临界二氧化碳流体对灰树花多糖进行了提取，提取率为53.18%，并发现夹带剂浓度对灰树花多糖的超临界CO2提取工艺有显著性影响[11]。杨孝辉等使用这种超临界CO2对淮山多糖进行提取，通过响应面法优化了萃取工艺，发现超临界二氧化碳流体萃取淮山多糖萃取得率为（0.2807±0.0045）%，与预测值0.287%接近[12]。王大为等采用超临界二氧化碳流体萃取技术研究其对蒙古口蘑多糖提取率的影响，结果表明，萃取率为2.06%，与溶剂处理和未处理试样相比提取率分别为4.2倍、1.8倍[13]。目前，运用超临界流体萃取法提取微生物多糖还是比较少的，大多数都是用于天然植物和药物的提取。
3.5 双水相萃取法 双水相体系是指双高聚物双水相体系，其原理是由于高聚物分子的空间阻碍作用，不能相互渗透形成均一相，从而具有分离倾向，在一定条件下可分为二相[14]。刘琳等利用乙醇/碳酸钾双水相体系对桦褐孔菌发酵培养物中的多糖进行萃取分离，经过优化条件，多糖提取率达（98.34±0.83）%。該方法能够同步有效地分离桦褐孔菌发酵培养物中的多糖，且其蛋白质和菌体的去除效果好，具有一定的工业应用前景[15]。
4 微生物胞外多糖的应用研究
在现代科技持续发展下，再加上不同学科的交叉融合，研究人员开始对多糖及其复合物的生物活性与化学结构进行深入研究。虽然微生物多糖研究日益深入，然而真正实现工业化生产还十分鲜见，微生物多糖的价值并未得到很好的体现。如今，已经被批准规模化生产的细胞外多糖主要有结冷胶、黄原胶等[16]。
4.1 在食品中的应用 如今，很多种多糖都已经在食品加工业中得到使用，其中黄原胶的应用更是广泛，它为典型的乳化品、增调品等。黄原胶是基于黄单胞杆菌，并借助于发酵而生成的微生物酸性杂多糖，已经被美国食药管理（简称FDA）批准，并用作食品添加剂。黄原胶以其优异、独特的理化特性和食用安全性，可作为增稠剂、乳化剂、悬浮剂等在乳及乳制品、饮料制品、烘烤食品、粮食及粮食制品、调味品及冷冻饮品等领域中得到了广泛的应用，以此增强食品的稳定性和提高食品的品质[17]。
4.2 在医药中的应用 已报道从不同生物中分离出多种拥有抗肿瘤活性的多糖，进而应用于相关抗肿瘤药物的制备，或者为疫苗的研发提供支持。钟闰等研究发现，杜氏盐藻胞外多糖（DsEPS）可抑制Hela细胞增殖，降低细胞活力，改变细胞形态，表明DsEPS有抗肿瘤活性，并初步探明了其抗肿瘤机制，今后进一步研究多糖抗肿瘤提供有效参考[18]。刘城移等研究表明，蝉虫草Cordyceps cicadae的胞内和胞外多糖均可极显著抑制HepG-2细胞活性（P<0.01），半数抑制浓度（IC50）值分别为3.23、0.45mg/mL，细胞迁移率分别为38.72%、24.79%，提示胞外多糖比胞内多糖具有更强的抗肝癌细胞HepG-2活性[19]。马文锦等对胶红酵母胞外多糖组分（Rhodotorula mucilaginosa exo-polysaccharide2-A，REPS2-A）抑制10种常见癌细胞能力进行了筛选，结果表明，胞外多糖组分REPS2-A能有效抑制肝癌细胞的增殖，使肝癌细胞HepG2阻滞发生在G1/S期，并诱导肝癌细胞HepG2凋亡，且存在剂量效应[20]。李辉等研究发现，双歧杆菌RH的不同质量浓度EPS可以显著延长活化部分凝血活酶时间（APTT）和凝血酶时间（TT）。说明EPS具有一定的抗凝血活性，并且抑制凝血酶介导的纤维蛋白的形成来发挥抗凝血功效[21]。
在环境领域，一些胞外多糖具有絮凝能力，并能够吸附重金属，可作为生物絮凝剂在污水处理方面发挥作用。关志国等研究了红球菌HX-2所产胞外多糖对水体中Cu2+的吸附作用，发现通过等温吸附模型拟合得到HX-2胞外多糖对Cu2+的最大吸附量为144.93mg/g，其对Cu2+具有良好的吸附作用，可用于工业废水中重金属离子的处理[22]。除此之外，胞外多糖在其他方面也有应用，如在农业方面，在Cd胁迫条件下的水稻幼苗经过屎肠球菌胞外多糖处理后的内类黄酮与花色素苷的含量提高18.6%～208.7%，超氧化物歧化酶、过氧化物酶的活力显著上升，丙二醛含量显著下降[23]。胞外多糖在帮助植物抵抗干旱，促进植物幼苗生长方面有着较大的作用。随着国内外不断对胞外多糖研究的发展，相信其应用范围会越来越广泛。 5 总结与展望
多糖作为一种天然活性大分子物质，是基本的生命物质之一，存在极为特殊的生物学功能，在食品、药物研制和生物制品等方面的发展前景非常好。提高胞外多糖萃取率的关键在于微生物表面多糖的溶解量，通过萃取剂、高压脉冲以及超声波等手段加速微生物表面多糖溶解，利于多糖萃取。微生物胞外多糖在营养缺乏、高光诱导、高盐胁迫、低温培育、重金属离子诱导等环境胁迫条件下，会适应性地向胞外发酵培养基环境中分泌大量的胞外多糖（EPS）。胞外多糖生物活性显著，具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤和提高免疫功能等多重生物活性，医学临床应用前景十分广阔。微生物胞外多糖在食品业的应用已经非常广泛，在创造经济的同时提高了食品的品质。
参考文献
[1]穆甲骏，王卫国，侯启昌.苦参生理活性物质研究现状与展望[J].河南师范大学学报（自然科学版），2014，42（06）：131-137.
[2]宋绍富，崔吉，罗一菁，等.微生物多糖研究进展[J].油田化学，2004（01）：91-96.
[3]郭敏，张宝善，金晓辉.微生物发酵生产多糖的研究进展[J].微生物学报，2008（07）：1084-1090.
[4]张晓玲.细菌胞外多糖的制备及特性研究[D].大连：大连工业大学，2012.
[5]马晶璟.产胞外多糖细菌的分离和鉴定[D].合肥：安徽大学，2010.
[6]Weaver J C，Chizmadzhevb Y A.Theory of electroporation： A review[J].Bioelectrochemistry and Bioenergetics，1996，41：135-160.
[7]李成祥，孙才新，姚陈果，等.电穿孔过程中细胞膜电导率变化条件下的跨膜电压研究[J].中国生物医学工程学报，2011，30（04）：576-581.
[8]张铁华，王少君，刘迪茹，等.脉冲电场提取西藏灵菇胞外多糖条件优化[J].吉林大学学报（工学版），2011，41（03）：882-886.
[9]张玉，刘超.高压脉冲电场法提取羊肚菌多糖及其分离纯化[J].食品工业，2016，37（12）：54-58.
[10]孟江平，李忠彬，廖文利，等.超临界CO2流体萃取在中药有效成分提取中的应用[J].安徽農业科学，2011，39（22）：13565-13567.
[11]李晔，金凌云，华正根.灰树花多糖的超临界CO2提取方法研究[C]?福建省科协第十三届学术年会分会暨2013年福建省食用菌学会学术年会.2013.
[12]杨孝辉，郭君.响应面法优化超临界CO2流体萃取淮山多糖工艺[J].食品工业科技，2019，40（07）：185-189，198.
[13]王大为，单玉玲，图力古尔.超临界CO2萃取对蒙古口蘑多糖提取率的影响[J].食品科学，2006（03）：107-110.
[14]吴学昊.微波辅助—双水相萃取山豆根中有效成分的研究[D].广州：广东药科大学，2016.
[15]刘琳，宋丽敏.桦褐孔菌发酵液中三萜化合物和多糖的微波辅助双水相萃取[J].食品与发酵工业，2016，42（05）：246-252.
[16]崔艳红，黄现青.微生物胞外多糖研究进展[J].生物技术通报，2006（02）：25-28，42.
[17]谢梦焕，沈楠，朱婉，等.黄原胶对馒头冷藏期间品质变化的影响[J].农产品加工，2017（11）：6-8.
[18]钟闰，吴思伟，何秀苗，等.杜氏盐藻胞外多糖抗肿瘤活性及其机制研究[J].食品工业科技，2020，41（22）：126-133.
[19]刘城移，郝心怡，林沛霖，等.1株野生蝉虫草的鉴定及其胞内和胞外多糖抗肝癌活性比较[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2020，48（12）：117-126.
[20]马文锦，李梅林，王博，等.胶红酵母CICC 33013胞外多糖抑制肝癌细胞活性研究[J].食品与机械，2020，36（02）：159-164.
[21]李辉，宋居易，刘蕾，等.双歧杆菌RH胞外多糖提取纯化及体外抗凝血活性评价[J].食品科学，2014，35（23）：129-133.
[22]关志国，王晓花，常世辉，等.红球菌HX-2所产胞外多糖的特性和对Cu2+的吸附[J].微生物学通报，2020，47（10）：3171-3182.
[23]罗晟，赵泽文，任新宇，等.屎肠球菌胞外多糖对镉胁迫下水稻种子萌发及幼苗生长的影响[J].农业环境科学学报，2020，39（09）：1888-1899.
（责编：张宏民）