中国传统泡菜源Pediococcus acidilactici BCB1H新型胞外多糖的发酵动力学与结构特性研究

针对乳酸菌胞外多糖(EPS)产量低且Pediococcus acidilactici菌株EPS研究不足的问题，研究人员通过建立细菌生长、底物消耗与EPS合成的动力学模型，优化发酵条件使产量达291.6 mg/L，并首次解析出由甘露糖组成的七糖重复单元分支型同多糖结构。该研究为功能性食品开发提供了新型EPS资源，发表于《Food Chemistry》。

　　

乳酸菌(LAB)产生的胞外多糖(EPS)因其独特的理化性质和益生功能，在食品与医疗领域备受关注。然而，作为LAB重要属种的Pediococcus acidilactici，其EPS研究长期处于空白，且普遍存在产量低、结构不明等问题。这些问题严重限制了该菌株EPS的应用开发。北京工商大学乳品实验室的研究团队从中国传统泡菜中分离出一株具有高产EPS潜力的P. acidilactici BCB1H，通过系统研究其发酵动力学与结构特性，为突破上述瓶颈提供了新思路。

研究团队首先采用半限定培养基(SDM)优化发酵条件，发现37°C、pH 6.6时EPS产量最高(291.6 mg/L)，并通过Luedeking-Piret模型建立了生长-合成关联动力学。利用阴离子交换色谱和凝胶渗透色谱(GPC)纯化后，扫描电镜(SEM)显示该EPS具有多孔不规则形态，分子量仅为30.8-17.0 kDa，显著低于常见LAB-EPS。通过甲基化分析和核磁共振(NMR)技术，首次揭示其为由甘露糖构成的同多糖，具有分支状七糖重复单元的新型结构，这与既往报道的P. pentosaceus E8三糖单元或P. acidilactici MT41-11双组分结构截然不同。

关键技术包括：1) 采用响应面法优化发酵参数；2) 建立Logistic生长模型与Luedeking-Piret产物合成模型；3) 通过高效尺寸排阻色谱(HPSEC)测定分子量；4) 结合¹H/¹³C NMR解析糖苷键构型。

【细菌菌株与EPS生产】部分显示，BCB1H在SDM培养基中表现出典型的三阶段生长曲线，EPS合成与菌体生长呈部分关联模式。

【不同因素对EPS生产的影响】表明，42°C高温会抑制EPS合成，而6%接种量可实现代谢产物与EPS产量的平衡。

【结论】强调该EPS的低分子量特性可能增强其生物可利用度，其新颖的甘露糖分支结构为开发免疫调节剂或益生元提供了分子基础。

这项研究不仅填补了Pediococcus属EPS结构数据库的空白，其建立的发酵动力学模型更为工业化放大生产提供了理论依据。特别是EPS的抗氧化特性（前期研究已证实）与新型结构的关联，为功能性食品配方的精准设计开辟了新路径。论文成果发表于食品化学领域顶级期刊《Food Chemistry》，对推动LAB-EPS从基础研究向产业化转化具有里程碑意义。