Lactiplantibacillus plantarum E1K2R2菌外多糖的结构特征、生物功能及其体外消化性研究

《Systems Microbiology and Biomanufacturing》：Structural characterization, biofunctionality, and in vitro digestibility of exopolysaccharides from Lactiplantibacillus plantarum E1K2R2

　　微生物胞外多糖结构特性及其生物活性研究。通过Lactiplantibacillus plantarum E1K2R2提取的EPS分子量3.15×103-3.95×10?Da，由半乳糖和葡萄糖通过α-糖苷键连接，粒径498.7nm，负电性（-7.20mV）。实验证实该多糖具有显著抗氧化能力（ABTS清除率33.63%-65.63%），对HepG2癌细胞增殖抑制率6.49%-20.53%，但对正常HUVEC细胞存活率保持95%以上。同时具备消化稳定性及益生菌增殖促进特性。

　　

摘要

近年来，微生物多糖作为生物材料因其健康益处和固有的生物相容性而变得非常重要。因此，本研究重点关注来自Lactiplantibacillus plantarum E1K2R2的外多糖（EPS），探讨了其在模拟唾液和胃肠道条件下的结构、生物相容性、抗氧化特性、抗肿瘤效果以及消化性。该EPS被鉴定为一种主要由半乳糖和葡萄糖单体组成的杂多糖，分子量介于3.15×10³至3.95×10⁵ Da之间。测得的粒径为498.7 nm，其负ζ电位（-7.20 mV）表明其具有酸性特征。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析进一步证实了这一发现，分别在3273.57 cm^-1和1646.91 cm^-1处检测到了特征性的羟基和羧基官能团。¹H核磁共振（NMR）光谱显示EPS中的单体通过α-糖苷键连接。从功能角度来看，EPS在0.1–1 mg/mL的浓度范围内表现出剂量依赖性的抗氧化活性，相当于0.07–0.17 mM/mL的抗坏血酸浓度，其ABTS^·+自由基清除率在33.63%至65.63%之间，显示出强大的自由基清除潜力。在细胞毒性实验中，EPS对HepG2细胞的增殖有中等程度的抑制作用（6.49–20.53%），而在1 mg/mL浓度下培养24小时后对正常HUVEC细胞的存活率仍保持95%，表明其对癌细胞具有选择性毒性，并且与正常细胞具有良好的生物相容性。此外，EPS能够抵抗模拟唾液和胃肠道环境的侵蚀，并促进某些潜在益生菌乳酸菌的生长，说明消化条件不会对其产生不利影响。这些发现表明，鉴于其抗氧化、抗肿瘤和益生元特性以及高生物相容性，EPS具有广阔的应用前景。

图形摘要

近年来，微生物多糖作为生物材料因其健康益处和固有的生物相容性而变得非常重要。因此，本研究重点关注来自Lactiplantibacillus plantarum E1K2R2的外多糖（EPS），探讨了其在模拟唾液和胃肠道条件下的结构、生物相容性、抗氧化特性、抗肿瘤效果以及消化性。该EPS被鉴定为一种主要由半乳糖和葡萄糖单体组成的杂多糖，分子量介于3.15×10³至3.95×10⁵ Da之间。测得的粒径为498.7 nm，其负ζ电位（-7.20 mV）表明其具有酸性特征。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析进一步证实了这一发现，分别在3273.57 cm^-1和1646.91 cm^-1处检测到了特征性的羟基和羧基官能团。¹H核磁共振（NMR）光谱显示EPS中的单体通过α-糖苷键连接。从功能角度来看，EPS在0.1–1 mg/mL的浓度范围内表现出剂量依赖性的抗氧化活性，相当于0.07–0.17 mM/mL的抗坏血酸浓度，其ABTS^·+自由基清除率在33.63%至65.63%之间，显示出强大的自由基清除潜力。在细胞毒性实验中，EPS对HepG2细胞的增殖有中等程度的抑制作用（6.49–20.53%），而在1 mg/mL浓度下培养24小时后对正常HUVEC细胞的存活率仍保持95%，表明其对癌细胞具有选择性毒性，并且与正常细胞具有良好的生物相容性。此外，EPS能够抵抗模拟唾液和胃肠道环境的侵蚀，并促进某些潜在益生菌乳酸菌的生长，说明消化条件不会对其产生不利影响。这些发现表明，鉴于其抗氧化、抗肿瘤和益生元特性以及高生物相容性，EPS具有广阔的应用前景。

图形摘要