海洋微生物胞外多糖的组成和结构

海洋环境中大多数细菌细胞外都包围有胞外多糖，其对海洋细菌的生长和生理功能的正常发挥起到重要的作用。胞外多糖可以通过影响细菌细胞周围海洋环境的方式，有助于细菌忍受海洋中的极端温度、为细胞提供屏障保护、有助于细菌细胞对基质表面的吸附、缓冲pH以及海水盐浓度的变化、促进细胞间的生化作用、吸附可溶性有机物以获取营养等。生活在南极的很多海洋细菌也会产生胞外多糖，能够保护细胞免受冰晶的伤害。

已有的研究表明，海洋微生物胞外多糖具有多样性、复杂性和特殊性。这类多糖大多是由多种单糖按照一定比例组成的杂多糖，其中葡萄糖、半乳糖和甘露糖最为常见；另外还含有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基糖和丙酮酸等。结构的多样化使得海洋微生物胞外多糖具有许多特殊的理化特性，在医药、化工等领域具有广阔应用前景（表3-2）。

表3-2　分离自南极和深海热液喷口的部分海洋细菌胞外多糖

早在1983年，Boyle等就对源于两种潮间带细菌的胞外多糖进行了研究，发现两者均由葡萄糖、半乳糖和甘露糖构成，后者还含有丙酮酸；Umezawa 等对1063株海洋细菌进行研究，结果发现167株可产生丰富的胞外多糖；Lee从济州岛海洋沉积物中分离到的细菌Hahella chejuensis产生一种胞外多糖，相对分子质量大于2000000，由半乳糖、葡萄糖、木糖和核糖构成，具有良好的乳化性，可用作乳化剂；从我国黄海沉积物中分离到的丝状真菌Phoma herbarum YS4108产的胞外多糖，平均相对分子质量为130000，由半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、甘露糖和葡萄糖醛酸构成。

在海洋生物共附生微生物方面，分离自东方牡蛎Crassostrea virginica的海洋细菌Shewanella colwelliana可产生一种由甘露糖、葡萄糖、半乳糖和丙酮酸构成的酸性胞外多糖；海洋生物附着性弧菌Vibrio alginolyticus产生的胞外多糖由葡萄糖、氨基阿拉伯糖、氨基核糖和木糖构成，相对分子质量为6390000，其溶液具有较好的流变性，但对高温和强碱不稳定；从南海海洋红树林内生真菌菌体中分离得到一种胞外多糖，相对分子质量为34000，主要由葡萄糖、半乳糖和少量木糖构成，还含有35.12%的葡萄糖醛酸。

近年来，海洋热泉微生物胞外多糖的研究已引起特别关注，这对揭示热泉生物生存机制和生命奥秘具有重要意义。分离自东太平洋深海热泉环节动物门多毛纲Alvinella pompejana外皮的别单胞菌（Alteromonas sp.HYD 1545）能产生一种酸性胞外多糖，由葡萄糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和4，6-丙酮酸半乳糖构成；别单胞菌A.macleodii subsp.fijiensis ST716的胞外多糖与黄原胶相似，由葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸（1.3:1:1.2:1.5:0.7）构成。假别单胞菌（Pseudoalteromonas）也是海洋中的特有微生物，在深海热液喷口经常分离到，假别单胞菌HYD 721产生的胞外多糖由葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸（2:2:2:0.8:1）构成，且是一个支链化的八糖重复单元结构。