普鲁兰

普鲁兰，又名茁霉多糖、异淀粉、支链淀粉等，是一种线性葡聚糖，由α-1,4-糖苷键连接的麦芽三糖单元经由a-1,6糖苷键聚合而成的独特结构，分子量大小平均为2×104~2×106Da。在发酵生产过程中，由于生产菌株、培养基营养成分及培养环境条件等方面存在差异，分子量会有所变化，分子量大小既决定了其生物活性和免疫调节活性，也决定了其应用范围和市场需求。

普鲁兰具有独特的链状结构，如粘度低，不易形成胶体；耐热性，在20－70 ℃下分子构象处于稳定状态；耐酸碱，在强酸、强碱和加热条件下才会发生缓慢水解；可塑性和成膜性，可制成薄膜、纺丝等任意造型；在高温高压条件下，经化学反应可对普鲁兰改性：它在自然界中具有高度的生物相容性和生物降解性，是一种安全的生物村料。

在化妆品领域，由于其具有较好的保湿性，普鲁兰水溶性较好，制备具有良好保湿性能的化妆品面膜；人体细胞吸收小分子量的普鲁兰可阻碍紫外光毒性和光敏反应；二氧苯酮(DOB)与高分子量普鲁兰聚合，防止分子非共价π-π堆叠引起的低色效应，起到抗氧化作用。它还可以作为食品保鲜剂、食品添加剂和食品原料。在临床应用方面，它在药物输送、靶向载体、成膜剂、血浆代替、分子伴侣、组织材料等方向起到作用。

尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）是普鲁兰生物合成的关键前体，而体内UDPG的合成与消耗速率对普鲁兰的合成具有至关重要的影响。α-磷酸葡萄糖异构酶（PGM）和尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UGP）则在UDPG的合成过程中起着关键作用，在这个过程中，首先由PGM催化6-磷酸葡萄糖生成1-磷酸葡萄糖，1-磷酸葡萄糖在UGP的催化作用下与三磷酸尿苷（UTP）进一步结合转变为UDPG，随后，UDPG脱下的葡萄糖残基经过一系列反应在葡萄糖基转移酶（GTF）的作用下聚合成普鲁兰。

普鲁兰作为一种微生物多糖，其分子量大小决定了其应用强度和范围。在普鲁兰的分批发酵过程中，当培养基中的无机氮源被消耗完毕时，其分子量达到峰值24。NH4+比NO3-更适合于高分子量的产品合成。多种廉价氮源替代酵母粉用于普鲁兰的生物合成，其中玉米浆粉作底物可获得更高分子量的产品(2.54MDa)，而豆粕水解液作底物时产量较高但分子量较低，仅0.52MD。研究发现，在出芽短梗霉生物合成的过程中会产生-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异普鲁兰酶等糖苷键降解酶系，在赋予了出芽短梗霉菌株利用多种底物能力的同时，不可避免地降低了分子量，将a-amylase抑制剂添加到培养基中，显著地提高了它的最终分子量。