Exopolysaccharides (EPS) là các polymer mạch dài, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm như chất làm đặc, chất ổn định và chất tạo gel. Gần đây, chúng còn được sử dụng làm chất khử ô nhiễm và ngày càng được quan tâm đến các chức năng sinh học như hoạt tính chống ung thư, chống oxy hóa và prebiotic. Vi khuẩn axit lactic (LAB) là nguồn cung cấp EPS tự nhiên, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát độ nhớt và kết cấu của sữa lên men.
EPS từ LAB có thể được phân thành hai nhóm: homopolysaccharide và heteropolysaccharide. Homopolysaccharide bao gồm các đơn vị lặp lại của cùng một loại monosaccharide (D-glucose hoặc D-fructose). Ngược lại, heteropolysaccharide được hình thành bởi các đơn vị lặp lại thường chứa sự kết hợp của D-glucose, D-galactose và L-rhamnose, và trong một số trường hợp, có N-acetylglucosamine (GlcNAc), N-acetylgalactosamine (GalNAc) hoặc axit glucuronic (GlcA). Đôi khi, các nhóm không phải carbohydrate như phosphate, acetyl và glycerol cũng có mặt. Khối lượng phân tử của các polymer này dao động từ 40 đến 6000 kDa.
Việc chiết xuất, tinh chế và phân tích exopolysaccharide đã được phát triển rộng rãi trong các nghiên cứu, từ phương pháp thẩm tích đơn giản với nước đến sắc ký loại trừ kích thước để điều chế EPS tinh khiết. Một số tác giả sử dụng axit trichloroacetic (TCA) để kết tủa protein, thẩm tích để tinh chế EPS cuối cùng từ đường, hoặc kết tủa nhiều lần với ethanol và/hoặc acetone. Các quy trình khác được sử dụng để tinh chế EPS bao gồm vi lọc, siêu lọc và thẩm tích lọc, có thể được thực hiện riêng biệt hoặc kết hợp với kết tủa ethanol.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đặc trưng các phân đoạn EPS thu được từ nuôi cấy thuần khiết của Lactococcus lactis SLT10, Lactobacillus plantarum C7 và Leuconostoc mesenteroides B3 để đánh giá ảnh hưởng của phương pháp tinh chế đến năng suất, thành phần và trọng lượng phân tử của EPS. Hai phương pháp tinh chế được nghiên cứu là kết tủa ethanol (precipitated ethanol) và siêu lọc.
Để phân lập EPS, hai phương pháp tinh chế đã được sử dụng: kết tủa ethanol và siêu lọc (UF) qua màng 10 kDa. Giới hạn loại trừ mol 10 kDa đã được chọn dựa trên nghiên cứu sơ bộ cho thấy các phân đoạn polysaccharide của vi khuẩn có trọng lượng phân tử lớn hơn 10 kDa. Kết quả cho thấy việc thu hồi EPS bằng UF cao hơn đáng kể so với kết tủa ethanol đối với Lc. lactis SLT10 và Lb. plantarum C7. Tuy nhiên, đối với Ln. mesenteroides B3, cả hai phương pháp cho kết quả tương tự.
Hàm lượng protein thấp (khoảng 1%) của tất cả các mẫu nghiên cứu chứng minh hiệu quả của các phương pháp này trong việc tách protein khỏi polysaccharide và cung cấp dịch chiết có độ tinh khiết cao.
Phân tích thành phần monosaccharide của các phân đoạn polysaccharide được thực hiện bằng phương pháp methanolysis và per-trimethylsilylation. Kết quả cho thấy thành phần và tỷ lệ mol của monosaccharide trong EPS-ETOH và EPS-UF khác nhau giữa các chủng vi khuẩn. Điều này cho thấy rằng các chủng vi khuẩn đã tổng hợp hỗn hợp EPS có cấu trúc khác nhau hoặc tỷ lệ mol khác nhau với cùng một loại monosaccharide. Kết tủa ethanol (Precipitated ethanol) được cho là chỉ kết tủa một loại polymer có trọng lượng phân tử cao nhất, trong khi siêu lọc giữ lại tất cả các polymer trong dịch giữ lại.
Khối lượng phân tử của các EPS được xác định bằng sắc ký loại trừ kích thước hiệu năng cao (HPSEC). Kết quả cho thấy trọng lượng phân tử của các phân đoạn EPS-ETOH cao hơn so với các phân đoạn EPS-UF.
Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) cho thấy sự tương đồng trong phân bố các nhóm chức năng (O-H, C-H, C=O, -COO và C-O-C) giữa các EPS được phân lập từ ba chủng vi khuẩn. Kết luận lại, siêu lọc và kết tủa ethanol (precipitated ethanol) là hai phương pháp tinh chế EPS phổ biến. Tuy nhiên, việc lựa chọn phương pháp tinh chế sẽ ảnh hưởng đến năng suất, thành phần và trọng lượng phân tử của EPS thu được.
