近期，我校生物工程学院高敏杰教授团队在低分子量热凝胶的高效制备方面取得重要进展，研究成果“Promoting substrates uptake and curdlan synthesis of Agrobacterium sp. by attenuating the exopolysaccharide encapsulation”正式发表于Carbohydrate Polymers (IF = 11.2) (https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120941)。
热凝胶是一种由D-葡萄糖通过线性β-（1,3）-糖苷键连接而成的微生物胞外多糖，主要是粪产碱杆菌和土壤杆菌在氮源限制条件下合成，其加热后独特的凝胶特性和流变学特性使其在食品行业有着广泛的应用，但是水不溶性一定程度上限制了其在医药和保健品领域的应用范围。与热凝胶相比，低分子量热凝胶易溶于水，具有调节肠道菌群，降低肠道炎症风险的益生元效果，因此其具有高附加值和更广泛的应用前景。在土壤杆菌生产热凝胶的过程中，分泌的胞外多糖逐渐包裹土壤杆菌，同时伴随着细胞聚集，导致底物摄取和热凝胶合成受到抑制。
在该研究中，研究人员提出了一种简单而新颖的方法，通过定量补加内切β-（1,3）-葡聚糖酶（BGN），实时降解发酵体系多糖，解除多糖包裹效应，缓解溶氧供给限制，在生产更高附加值产品的同时，发酵性能也明显提升。在摇瓶培养基中定量补加2%-10%（v·v-1）的BGN获得了在18.99×104 Da-3.20×104 Da之间低重均分子量的热凝胶，相比之下，未补加BGN的对照组热凝胶分子量为21.33×104 Da。场发射扫描电镜图显示补加4% BGN明显降解了多糖对菌体的包裹，在7-L发酵罐中，发酵108小时后，葡萄糖消耗量和热凝胶产量与对照相比分别提高了43%和67%达到66.41 g/L和34.53 g/L。胞内核苷酸代谢以及转录水平的变化显示，补加BGN对多糖包裹的降解增强了土壤杆菌的呼吸代谢强度、能量再生效率以及热凝胶合成相关酶的活性。本研究提出的策略可应用于生产其他微生物胞外多糖。
图形摘要
高敏杰教授为论文的通讯作者，我校2021级硕士生刘智磊为第一作者。上述研究工作得到了国家重点研发计划项目（(2021YFC2101100)）的资助。
近年来，高敏杰教授团队聚焦于功能性多糖、寡糖的绿色生物制造及功能评价，在微生物多糖生产、功能性寡糖制备、糖苷酶异源表达、发酵过程控制等领域取得丰硕成果，相关研究成果已发表在Bioresource Technology（2021）、Carbohydrate Polymers（2022）、Food Chemistry（2021）、Journal of Cleaner Production（2021）、Journal of Hazardous Materials（2022）、Food Bioscience（2021）、International Journal of Biological Macromolecules（2022） 等本领域权威期刊。
