Food Chemistry - 碳源对嗜热链球菌胞外多糖生物合成机制的影响

时间：2025-04-10 来源：实验室作者：实验室浏览次数：711

图1 S. thermophilus IMAU20246在不同碳源下EPS生物合成途径

乳酸菌胞外多糖（exopolysaccharide，EPS）是LAB在生长代谢过程中合成的一种大分子聚合物，因其理化性质、安全状态和生物活性在食品生产（酸奶增稠）、医药（药物载体）、生物材料等领域具有广阔应用前景。目前乳酸菌EPS的产率仍相对较低，是其工业化应用面临的主要难题。近日，内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室丹彤副教授在Food Chemistry（1区，IF：8.5）上发表最新研究成果。该研究系统阐述了不同碳源对Streptococcus thermophilus IMAU20246 EPS合成及其分子特性的调控机制。

1. S. thermophilus IMAU20246 具有蔗糖利用的偏好性。蔗糖作为碳源可以显著提升EPS产量（617 ± 5.9 mg/L），分别为乳糖、葡萄糖和半乳糖的1.5倍、1.2倍和1.8倍，同时生成低分子量（3.789 × 10⁴ Da）且单糖组成独特的EPS，其高葡萄糖和半乳糖比例可能赋予其更优的生物活性与功能特性；

2. 转录组学分析进一步揭示了蔗糖通过激活ABC transporters（如磷酸特异性转运系统基因pstB、pstS）、上调糖代谢关键酶（如galU、rfbB）及EPS基因簇（epsD、epsE、wzy等），显著增强了前体核苷酸糖的供应与EPS链的聚合效率。此外，蔗糖代谢可能通过缓解CcpA介导的碳代谢抑制，促进碳通量向EPS合成途径的定向分配。

图2 蔗糖条件下 S. thermophilus IMAU20246在对数初期 (5 h) 和对数后期 (10 h) 的差异基因

该研究首次明确了S. thermophilus IMAU20246 EPS合成与碳源代谢的协同调控网络，为工业发酵中碳源优化及菌株定向改造提供了关键靶点。未来可通过调控ABC转运系统或糖基转移酶基因表达，结合发酵参数（如蔗糖浓度、pH）的动态优化，进一步提升EPS产量并定制其功能特性。

第一作者：彭清婷、胡海敏

通讯作者：丹彤

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.144069

原文题目：《Mechanisms of exopolysaccharide synthesis by Streptococcus thermophilus IMAU20246 determined by the carbon source》

供稿：彭清婷

编辑：孙雅如

审核：九卿臣

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