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1、微生物胞外多糖（Exopolysaccharides）,胞外多糖,胞外多糖的研究背景胞外多糖的特征与性质几种胞外多糖的研究进展与应用胞外多糖的研究展望,胞外多糖的研究背景,胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)：是一些特殊微生物在生长代谢过程中分泌到细胞壁外、易与菌体分离、分泌到环境中的多糖，属于微生物的次级代谢产物。对微生物的生长有重要意义。,据D.E.Eveleigh 统计，已经发现49 属76 种微生物产生胞外多糖，但真正有应用价值并已进行或接近工业化生产的仅十几种。近几年，随着对微生物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的产量和年增长量均在10%以上，而一些新型多糖年增长
2、量在30%以上其中细菌胞外多糖占有很大的份额。,胞外多糖的研究背景,胞外多糖的研究背景,已经投产的细菌胞外多糖主要有:黄原胶(xanthan gum)、结冷胶(gellan gum)和热凝多糖(curdlan)等。这类多糖作为胶凝剂、增稠剂、润滑剂、絮凝剂、悬浮剂、成膜剂、保鲜剂和乳化剂等广泛应用于食品、制药、石油和化工等多个领域，在经济建设与人民生活中发挥着重要作用。,细菌胞外多糖的性质和特征,微生物多糖和植物多糖相比较具有以下优势:1、生产周期短，不受季节、地域、病虫害等条件的限制；2、具有较强的市场竞争力和广阔的发展前景；3、应用广泛，例如已作为胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂等广泛应用于
3、食品、制药、石油、化工等多个领域。据估计，目前全世界微生物多糖年工业产值可达80 亿左右。,几种胞外多糖的研究进展与应用,黄原胶结冷胶凝结多糖,黄原胶（xanthan gum）,黄原胶：又名黄单胞菌多糖，是野油菜黄单胞杆菌以碳水化合物为主要原料，经发酵工程生产的一种用途广泛的微生物胞外多糖。黄原胶是目前国内外正在开发的几种微生物多糖中最具特色的一种，也是世界上生产规模最大、用途最广的微生物多糖。,黄原胶的分子结构,黄原胶是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成的五糖重复单元结构聚合体，它的相对分子质量在2106-50106u(道尔顿)左右。,黄原胶的分子结构,黄原胶的性能,
4、假塑流变性增粘性稳定性悬浮性和乳化性,黄原胶的应用,1、黄原胶在食品工业中的应用：黄原胶在食 品工业中是理想的增稠剂、乳化剂和成型剂等，用途极为广泛。例如：黄原胶作为蛋糕的品质改良剂，可以增大蛋糕的体积，改善蛋糕的结构,使蛋糕的孔隙大小均匀，富有弹性，并延迟老化，延长蛋糕的货架寿命；奶油制品、乳制品中可使产品结构坚实、易切片,更易于香味释放,口感细腻清爽。加入啤酒中可使其产泡效果极佳。它还广泛用于罐头、火腿肠、饼干、点心和肉制品等产品中。,2.黄原胶在石油工业中的应用,对加快钻井速度、防止油井坍塌、保护油气田、防止井喷和大幅度提高采油率等方面都有明显的作用。还可用于钻井之后的完井和修井、压裂和
5、三次采油。该产品作为一种理想的添加剂有非常好的发展前景。,3.黄原胶在纺织工业中的应用,黄原胶应用于印染工业，可控制浆的流变性质，防止染料的迁移，使图纹清晰。因此，黄原胶广泛地应用于地毯、丝绸等印染行业中。,4.黄原胶在日用化工方面的应用,黄原胶分子中含有大量的亲水基团，是一种良好的表面活性物质，并具有抗氧化，防止皮肤衰老等功效，因此，几乎绝大多数高档化妆品中都将黄原胶作为其主要功能成分。此外，黄原胶还可作为牙膏的成分实质增稠定型，降低牙齿表面磨损。,5.黄原胶在其他领域的应用,黄原胶在医疗、陶瓷、搪瓷、玻璃、香料、胶黏剂和消防等行业中也有广阔的用途。,结冷胶(gellan gum),结冷胶是
6、由沼假单胞菌ATCC31461生产的一种线性阴离子杂多糖。天然结冷胶含有46%葡萄糖、30%鼠李糖、21%葡萄糖醛酸、3%乙酸酯和L-甘油酸酯基团，第一个葡萄糖残基的C3 处被L-甘油酸酯化，而另一半的同一位置的葡萄糖基C6处被乙酸酯化。,结冷胶的结构,高酰基结冷胶（天然结冷胶）,低酰基结冷胶,结冷胶的特征,天然结冷胶的主链上因为连接有酰基，使它形成的凝胶柔软，富有弹性而且粘着力强，与黄原胶和刺槐豆胶的性能相似。低酰基结冷胶(天然结冷胶在pH10 或更高情况下加热处理获得的产品)分子结构中的酰基全部或部分被去除，使得分子间空间阻碍作用明显减弱，形成凝胶的能力增强,因此，具有强度大、易脆裂的特点
7、，与卡拉胶、琼胶的凝胶特性相似，在工业上一般采用低酰基结冷胶。,结冷胶的应用,1、结冷胶在食品和医药中的应用 结冷胶的主要作用是作为凝胶剂、增稠剂、悬浮剂和成膜剂等，在食品工业中，结冷胶不仅仅是作为一种胶凝剂，更重要的是它可提供优良的质地和口感。结冷胶与其他食品胶有良好的配伍性，以增进其稳定性或改变药物的缓慢释放。,2、结冷胶替代琼脂,结冷胶形成的凝胶表现出明显的热稳定性和高度的透明性。由于这些特性，使它可以作为琼脂的替代制备生物培养基，特别是可以用于澄清度要求高的培养基，如嗜温微生物的培养基。,3、结冷胶的其他应用,结冷胶在园艺和农业中的使用前景也很广泛，它被认为是植物组织培养的良好培养基，
8、还有其他的应用如用于胶囊、胶片、胶卷、纤维以及个人护理用品；房间除臭剂凝胶可用结冷胶，并且比目前使用的角叉胶、刺槐豆胶等混合胶用量少；结冷胶同淀粉混合可用于造纸工业。,热凝多糖(curdlan),热凝多糖：又叫凝结多糖，是由-1，4-糖苷键构成的水不溶性葡聚糖，是一类将其悬浊液加热后既能形成硬而有弹性的热不可逆性凝胶，又能形成热可逆性凝胶的多糖类的总称。,凝结多糖的研究进展,凝结多糖是继黄原胶、结冷胶之后又一种新的细菌发酵生产的多糖。该多糖由美国 Takeda 股份有限公司生产，从1989 年起在日本、韩国和台湾广泛使用。美国FDA于1996 年准许将其作为食品的稳定剂、增稠剂用于食品配料中。,细菌胞外多糖的未来展望,随着人们对细菌胞外多糖生物学活性与免疫功能的认知，开发和利用细菌胞外多糖的研究已成热点。未来对细菌胞外多糖的理论研究主要集中在产生菌的资源开发、活性多糖的代谢与调控机理、分子结构与功能的关系、多糖在生物互作与信息传递方面的作用等方面，对于揭示生命活动的奥秘有着重要而深远的意义。,细菌胞外多糖的未来展望,在细菌胞外多糖的应用开发方面，应在理论研究的基础上，继续进行优良生产菌株的选育，发酵条件及调控方法、下游加工工艺的优化，多糖生物活性及其应用技术的研究。,
