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为探究微生物胞外多糖（EPSs）应用潜力，研究人员对茶源 Herbaspirillum sp. S-1 产胞外多糖（HS）开展分离、纯化及表征研究。获单一多糖组分 S-1，其具抗氧化、抑制 α- 葡萄糖苷酶和 α- 淀粉酶等活性，且与菌核胶有协同增稠作用，为功能食品等领域提供新选择。
在生命科学与健康医学领域，微生物胞外多糖（EPSs）因其独特理化性质和生物活性备受关注。目前，天然多糖资源有限，且合成多糖存在安全性风险，开发新型微生物来源的功能性多糖成为解决这些问题的关键方向。微生物 EPSs 在抗氧化、抗肿瘤、调节血糖等方面展现出巨大潜力，但对新兴菌株产生的 EPSs 结构与功能的深入研究仍显不足，尤其是来自植物内生菌的多糖，其结构复杂性和生物活性多样性尚未被充分挖掘。
为填补这一研究空白，研究人员针对从茶叶中分离出的 Herbaspirillum sp. S-1 菌株展开研究，旨在解析其产生的胞外多糖（HS）的结构特征，评估其生物活性及流变性能，为功能性食品和医药领域提供新型天然添加剂。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》，为微生物多糖的开发利用提供了重要理论依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过 DEAE Sepharose Fast Flow 柱层析和 Sephacryl S-200 凝胶柱层析对 HS 进行分离纯化；利用高效凝胶渗透色谱（HPGPC）测定多糖分子量；借助高效液相色谱（HPLC）分析单糖组成；运用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）和甲基化分析等手段解析多糖结构；通过 DPPH、羟基自由基清除等实验评估抗氧化活性；采用磺基罗丹明 B（SRB）法检测抗肿瘤活性；利用酶抑制实验测定对 α- 葡萄糖苷酶和 α- 淀粉酶的抑制作用；通过流变仪分析多糖溶液的剪切变稀行为、温度及盐浓度耐受性等流变特性。
3.1 多糖的提取与纯化
通过发酵培养 Herbaspirillum sp. S-1，从发酵液中提取粗多糖 HS，经柱层析纯化得到单一多糖组分 S-1，其得率为 6.68 g/L。纯化过程表明 S-1 是 HS 的主要成分，为后续结构和活性研究奠定了基础。
3.2 多糖的化学组成
单糖组成分析显示，S-1 由 D - 甘露糖、D - 葡萄糖和 D - 半乳糖组成，摩尔比为 1:2:3，平均分子量为 4.995×103 g/mol，呈现双峰分布，表明其为异多糖。
3.3 多糖的结构表征
FT-IR 光谱显示，S-1 具有典型的多糖特征吸收峰，如 3200-3570 cm?1 的 O-H 伸缩振动峰、2850-2981 cm?1 的 C-H 伸缩振动峰，以及 901 cm?1 的 β- 糖苷键特征峰。甲基化分析和 NMR 光谱进一步揭示，S-1 的主链重复单元为→4)-α-D-Manp-(1→6)-β-D-Galp-(1→3)-α-D-Glcp-(1→6)-β-D-Galp-(1→3)-α-D-Glcp-(1→6)-β-D-Galp-(1→，由六种糖残基通过特定糖苷键连接而成。
3.4 体外抗氧化活性
S-1 在 DPPH 自由基、羟基自由基清除实验及还原能力测定中表现出显著抗氧化活性。当浓度为 10 mg/mL 时，DPPH 自由基清除率达 62.3%；浓度为 12 mg/mL 时，羟基自由基清除率达 85.6%，接近维生素 C（Vc）的抗氧化能力，显示出其作为天然抗氧化剂的潜力。
3.5 抗肿瘤活性
S-1 对人结肠癌细胞 HT-29 和人肝癌细胞 BEL-7402 均表现出剂量依赖性增殖抑制作用。在最高浓度 640 μg/mL 时，对 HT-29 细胞的抑制率达 58.95%，且其半数抑制浓度（IC50）低于 HS，表明 S-1 具有更强的抗肿瘤活性。
3.6 降血糖相关酶抑制活性
S-1 对 α- 葡萄糖苷酶和 α- 淀粉酶均有显著抑制作用，当浓度为 120 μg/mL 时，抑制率分别为 52.79% 和 61.79%，提示其可通过抑制碳水化合物消化酶延缓餐后血糖升高，对 2 型糖尿病的预防和治疗具有潜在应用价值。
3.7 流变行为研究
流变学分析表明，S-1 溶液具有非牛顿流体特性和剪切变稀行为，黏度随温度升高而降低，但冷却后可恢复，显示出良好的温度耐受性。在高盐浓度下黏度保持稳定，且与菌核胶混合时表现出协同增稠效应，黏度提升 1.35 倍，表明其在食品加工中作为增稠剂和稳定剂的应用潜力。
研究结论指出，从 Herbaspirillum sp. S-1 中分离的胞外多糖 S-1 具有独特的结构特征和多样的生物活性，包括显著的抗氧化、抗肿瘤、降血糖相关酶抑制活性及优良的流变性能。其主链重复单元的明确解析为多糖结构 - 功能关系研究提供了理论依据，而在抗氧化和酶抑制方面的突出表现使其有望成为功能性食品中的天然添加剂，替代合成抗氧化剂和降糖药物。此外，S-1 与其他多糖的协同增稠效应拓展了其在食品工业中的应用场景，如饮料、酱料和乳制品的增稠与稳定。
该研究不仅为微生物来源多糖的开发提供了新候选，也为植物内生菌资源的功能性利用开辟了新方向。未来需进一步开展毒性评估和作用机制研究，以推动 S-1 在食品和医药领域的实际应用，为大健康产业提供安全、高效的天然功能成分。
