基于藏红花的分光光度法高效定量蓝藻胞外聚合物（EPS）及其在微生物生态与生物技术中的应用

针对传统胞外聚合物（EPS）定量方法样本需求量大、误差率高的问题，研究人员开发了一种基于藏红花（safranin）染色结合分光光度法（519 nm）的新型EPS定量技术。以聚球藻属（Synechocystis sp. IMMT47）为模型，该方法通过静电结合实现溶解态EPS的高灵敏度检测（R2 =0.97），较传统丙酮沉淀称重法和阿尔新蓝（alcian blue）法更适用于小体积样本，为微生物EPS的生态功能及生物技术应用研究提供了高效工具。

　　

微生物在自然环境中生存的关键策略之一是分泌胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）。这些由多糖、蛋白质和核酸等构成的高分子物质，如同微生物的“生存工具箱”——既能抵御干旱、氧化损伤和重金属毒害，又能协助形成生物膜（biofilm）实现群体协作。尤其在蓝藻等光合微生物中，EPS还参与碳储存和污染物吸附，在废水处理和环境修复中展现出巨大潜力。然而，研究这些神奇物质的第一个难题是如何精准定量。传统方法需要大量样本通过丙酮沉淀后称重，不仅操作繁琐，面对实验室常见的微量培养液时误差率飙升。

针对这一瓶颈，来自中国科学院矿物与冶金技术研究所（CSIR-IMMT）的Subhasmita Panigrahi和Nilotpala Pradhan团队另辟蹊径，将目光投向了一种历史悠久的生物染料——藏红花（safranin）。这种带有正电荷的吩嗪类染料，能与EPS中带负电的羧基、硫酸根基团强力结合。研究者以淡水蓝藻聚球藻属（Synechocystis sp. IMMT47）为模型，建立了一套“染色-沉淀-溶解-测吸光度”的标准化流程：将藏红花与EPS结合形成的复合物离心后，重新溶解测定519 nm波长下的吸光度。相关成果发表在《Algal Research》上。

关键技术方法包括：（1）使用Bold's Basal Medium（BBM）培养聚球藻属菌株；（2）藏红花染色结合离心沉淀提取EPS；（3）分光光度法测定复溶产物的吸光度；（4）通过糖定量验证沉淀物成分；（5）与传统丙酮沉淀称重法和阿尔新蓝法进行平行对比。

【Cyanobacterial strain and culture condition】
研究选用CSIR-IMMT保藏的聚球藻属菌株，在含NaNO₃
、MgSO₄
·7H₂
O等成分的BBM培养基中培养，为后续实验提供标准化EPS分泌样本。

【Results & discussions】
藏红花法与丙酮称重法的数据相关性达R²
=0.97（p=0.33），且糖定量证实沉淀物主要为多糖。相较于阿尔新蓝仅能检测酸性多糖，藏红花能捕获更广谱的EPS组分。在微量样本测试中，新方法灵敏度提升约30%，且重复实验标准差降低至传统方法的1/5。

【Conclusion】
该研究首次系统验证藏红花作为EPS通用定量工具的可行性。其创新性体现在：（1）利用染料阳离子特性拓宽检测范围；（2）通过复溶步骤克服微量样本称重误差；（3）单次实验仅需常规方法1/10的试剂用量。这不仅为微生物生态学研究提供新工具，更对优化生物膜工程、环境修复等应用场景的EPS监测流程具有实践意义。正如作者指出，该方法在纳米颗粒/微塑料等新兴污染物与EPS互作研究中，可能成为揭示环境行为机制的关键技术。