多粘芽孢杆菌胞外多糖的分离鉴定及其通过调控土壤孔隙度在生物修复中的应用潜力

本研究针对土壤孔隙度调控难题，从多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）中分离鉴定出具有高粘度的胞外多糖（EPS），系统表征其化学物理特性（分子量7.89×104 Da，甘露糖/半乳糖/葡萄糖摩尔比7.35:1.96:1.00），通过渗透系数和X-CT技术证实EPS可使土壤孔隙度降低68.20%，为绿色屏障修复材料开发提供新思路。

　　

土壤作为地球生态系统的关键组成部分，其孔隙结构直接影响水分渗透、污染物迁移和微生物活动。当前工业化进程导致大量土壤结构破坏，传统物理化学修复方法存在成本高、二次污染等问题。在此背景下，微生物分泌的胞外多糖（Exopolysaccharides, EPS）因其独特的流变特性和环境友好性，成为土壤修复领域的研究热点。

来自中国的研究团队在《Biomacromolecules》发表的研究，聚焦于多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）产生的EPS。通过分离纯化、结构表征（包括分子量测定、单糖组成分析）、流变学测试（幂律模型拟合），结合渗透系数实验和X射线计算机断层扫描（X-ray computed tomography, X-CT）技术，系统评估了EPS对土壤孔隙结构的调控作用。

EPS的物理化学特性
研究显示该EPS为多孔椭球体，分子量7.89×10⁴ Da，单糖组成以甘露糖（Mannose）、半乳糖（Galactose）和葡萄糖（Glucose）为主（摩尔比7.35:1.96:1.00）。流变学分析表明，不同浓度和pH条件下EPS溶液均呈现假塑性（Pseudoplasticity），这种非牛顿流体特性为其在土壤中的孔隙填充作用奠定基础。

土壤孔隙度调控效果
通过长达504小时的渗透实验发现，EPS处理组渗透系数较空白组降低66.27%。X-CT三维成像显示，240小时后处理组土壤孔隙度下降68.20%，直观证实EPS能有效堵塞土壤微观孔隙网络。

结论与意义
该研究首次阐明多粘芽孢杆菌EPS通过物理填充和粘滞效应双重机制调控土壤孔隙度，其分子量适中、流变特性稳定，在绿色屏障（Green barrier）材料开发中展现出独特优势。相比传统合成聚合物，微生物EPS具有可生物降解、环境兼容等优点，为土壤及地下水修复提供了可持续解决方案，推动环境生物技术向碳中和目标迈进。