微生物多糖复杂的化学结构赋予了其多种生物学功能,如抗肿瘤、抗氧化、免疫调节、降血糖、保湿和抗凝活性等。本论文主要研究了菌株ZX1905制备新型胞外多糖的工艺,分析了该多糖的结构、理化性质以及多糖合成的相关基因,探索了该多糖的生物活性和潜在的应用前景。主要的研究内容如下:1.ZX1905菌株胞外多糖的制备和结构鉴定。ZX1905菌株为革兰氏阳性菌。通过16S r DNA同源性分析鉴定该菌属于类芽孢杆菌属,命名为Paenibacillus sp.ZX1905。ZX1905菌株可在25-37℃,p H 6.0-9.0条件下生长,可利用葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、可溶性淀粉和玉米淀粉作为碳源,利用KNO3、Na NO3、蛋白胨和酵母粉作为氮源生产胞外多糖。在含可溶性淀粉和蛋白胨的无机盐培养基中,28℃,230 rpm振荡发酵28-32 h后,多糖产量可达15 g/L。通过一步醇沉淀法得到的胞外粗多糖的化学组分是多糖71.21%、蛋白质13.16%、水分6.10%、灰分8.40%。纯化的多糖具有良好的皮肤润滑特性,将其命名为lubcan（晶糖）。凝胶渗透色谱分析显示晶糖的分子量为3.27×10~6 Da。通过红外光谱、高效液相色谱、甲基化分析结合气相色谱-质谱及核磁共振等多种分析方法解析了晶糖的化学结构。发现晶糖主链结构是:[4)-α-D-Manp-（1→4）-α-D-Glcp-（1→3）-α-D-Galp-（1→3）-β-L-Rhap-（1→3）-β-D-Galp-(1→]n,侧链结构为α-D-Glcp（4,6-pyr）（1→4）-α-D-Glcp A（1→4）-α-D-Glcp A（1→3）-α-L-Rhap-（1→3）-α-D-Glcp-（1→,侧链连接到主链→4）-α-D-Glcp-(1→残基的C6位上。表明晶糖是一种结构新颖的酸性多糖。2.晶糖生物合成相关基因的确定。通过ZX1905全基因组分析,预测了晶糖合成基因簇。ZX1905基因组全长8,392,216 bp,平均G+C含量56.35%。所预测的晶糖合成基因簇命名为eps基因簇,该簇全长16,332 bp,有17个开放阅读框（ORF）,包含与多糖合成相关的糖基转移酶基因eps DEFGM,链长调节决定蛋白基因eps AB,丙酮酸转移酶基因eps N,翻转酶基因esp O以及核苷糖前体合成基因eps CHIJKLPQ。通过同源重组将敲除载体p JQKAN::eps N单交换插入到eps N基因内,获得的敲除菌株△eps N不产糖,敲除质粒在eps基因簇内的插入影响了基因簇的表达,使其不能合成晶糖,说明所预测eps基因簇参与晶糖的生物合成。3.晶糖溶液流变学性质的研究。考察了晶糖浓度、温度、酸碱度、盐离子等对晶糖溶液流变性质的影响。结果表明晶糖溶液（0.5%,1.0%和1.5%,w/w）为非牛顿型流体,晶糖溶液的剪切稀化行为符合Cross模型（R~2>0.99）。晶糖溶液（1.0%和1.5%）在动态振荡过程中储能模量G′>耗能模量G″,说明溶液呈弹性行为,而0.5%晶糖溶液在高频处可观察到G′和G″曲线的交汇,说明0.5%晶糖溶液的粘弹性行为在低频时弹性占主导而高频时则粘性占主导地位。晶糖溶液在5-50℃,p H 5.0-7.0范围内具有稳定性。盐离子(Na+、K+、Ca2+和Mg2+)的加入可增加晶糖溶液的表观粘度、热稳定性和粘弹性。4.晶糖的生物活性分析。在相对湿度为43%和81%的条件下,晶糖的吸湿率分别为16.98%和40.41%,接近透明质酸的吸湿率（分别为17.28%和41.20%）。在相对湿度为43%时,晶糖和透明质酸的保湿率分别为29.34%和25.16%。说明晶糖有着与透明质酸相当的保湿吸湿特性。摩擦实验显示涂抹晶糖可显著降低皮肤的摩擦系数,且呈剂量依赖,说明晶糖具有润滑性能。通过MTT实验,晶糖（50-500μg/m L）对多种细胞（人永生化表皮细胞系Ha Ca T、人皮肤成纤维细胞系HFF-1、小鼠成纤维细胞系NIH3T3、小鼠单核巨噬细胞系RAW264.7）均无细胞毒性。结论:发现由Paenibacillus sp.ZX1905菌株产生的晶糖是一种由葡萄糖醛酸、葡萄糖、甘露糖、半乳糖和鼠李糖组成的新结构酸性多糖,预测并验证了其生物合成基因簇。晶糖具有优良的流变性能、保湿吸湿特性和润滑特性,并且对皮肤细胞和免疫细胞等多种细胞无毒性。晶糖可能成为化妆品行业中较昂贵透明质酸的良好替代品,并有潜力作为一种新型结构的多糖在生物医学材料中得到应用。