乳酸杆菌LRH30胞外多糖的发酵优化、结构表征及其在乳制品功能强化中的应用研究

本研究针对乳制品功能强化需求，首次系统表征了Lactobacillus rhamnosus LRH30在脱脂乳培养基中产生的胞外多糖（EPS）。通过摇瓶、分批和补料分批发酵策略，实现EPS产量从200.8 mg/L提升至1866 mg/L。研究发现该EPS具有剪切稀化特性（25% w/v牛奶中粘度10.0→5.6 mPa/s），SEM显示其片状球形微观结构，HPLC鉴定主要含葡萄糖和鼠李糖。免疫调节实验显示50 μg/mL EPS可显著提升抗炎因子IL-10（p<0.001）并降低TNF-α，同时展现39.2%的DPPH自由基清除能力。该EPS兼具质构改良和生物活性，为功能性乳品开发提供新原料。

　　

在功能性食品快速发展的今天，乳制品作为重要载体亟需兼具质构改良和健康功效的天然添加剂。乳酸菌胞外多糖（Exopolysaccharides, EPS）因其安全性和多重功能特性成为研究热点，但现有技术面临产量低（普遍<500 mg/L）、结构功能不明确等瓶颈。尤其缺乏能同时满足工业化高产需求（>1000 mg/L）且具有明确免疫调节活性的EPS。针对这一挑战，来自爱尔兰都柏林城市大学等机构的研究团队在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》发表重要成果，系统解析了Lactobacillus rhamnosus LRH30菌株EPS的发酵工艺-结构-功能关系。

研究采用三级发酵策略（摇瓶-分批-补料分批），结合流变学、电子显微技术和光谱分析。免疫调节实验使用J774A.1小鼠巨噬细胞系，通过ELISA检测细胞因子（IL-1β/6/10, TNF-α）和趋化因子（MIP-1α/CCL3, MIP-2/CXCL2, MCP-1），抗氧化活性采用DPPH法测定。

生产优化与流变特性
补料分批发酵使EPS产量达1866 mg/L，较摇瓶提升9倍。25% EPS牛奶溶液展现典型剪切稀化行为（n=0.63），40%浓度下粘度达48.0 mPa/s（1000 s^-1），显著高于纯水体系，表明其与乳成分的协同增稠作用。

结构表征
SEM显示EPS具有独特球形亚单元（13000X），FTIR在1218-1481 cm^-1出现多糖特征峰，与商业葡聚糖相似但含额外蛋白特征峰（1686-1620 cm^-1）。HPLC鉴定水解产物含葡萄糖（12.85 min）和鼠李糖（14.24 min），提示其为杂多糖。

生物活性
50 μg/mL EPS使LPS刺激的巨噬细胞IL-10分泌显著增加（p<0.001），TNF-α降低；5 μg/mL即可抑制IL-6（p<0.05）。DPPH清除率呈剂量依赖性，1000 μg/mL时达39.2%，虽低于阳性对照没食子酸，但优于多数报道的乳酸菌EPS活性。

该研究首次实现L. rhamnosus LRH30 EPS的高产（1866 mg/L），其结构特征解释了流变性能：球形亚单元和支链结构（SEM）赋予剪切稀化特性，而蛋白残基（FTIR）可能参与免疫调节。免疫剂量效应揭示"双相调节"特点——低剂量（5 μg/mL）抗炎（↓IL-6），高剂量（50 μg/mL）既可促炎（↑IL-1β）又可抗炎（↑IL-10↓TNF-α），这种特性使其可针对不同健康需求调整应用策略。研究为开发"结构-功能"明确的功能性乳品配料提供了新思路，后续需通过GC-MS/NMR进一步解析糖苷键类型，并在人体试验中验证免疫调节功效。