微生物保存是一种在长期储存过程中保持微生物细胞结构完整性和生物转化能力的关键技术。迄今为止，已经开发了多种保存策略以满足不同应用领域的需求。冷藏通常用于短期储存（通常少于3个月）[1]，[2]。琼脂斜面培养和石蜡法为某些细菌提供了简单经济的保存方法，可在室温下保持数年的存活能力[2]，[3]。对于中长期保存，冷冻干燥因其能够保持高细胞存活率、确保长期稳定性并消除定期培养转移的需要而经常被使用[4]，但其高昂的成本限制了大规模工业应用[5]。目前，冷冻保存是长期储存的首选方法，因为它能提供高细胞存活率，并在低温或超低温下最小化遗传或表型改变的风险[4]，[6]。然而，冷冻保存的一个关键挑战是冰晶的形成、生长和再结晶可能对细胞造成机械损伤[7]，[8]。为缓解这一问题，人们使用了诸如冷冻保护剂、抗冻蛋白、合成聚合物和纳米材料等冰抑制材料作为保护剂[8]。这些材料可以抑制冰的再结晶，降低冰点，并控制冰的形态，从而显著改善冷冻保存的效果[8]，[9]。此外，还探索了细胞固定化、电纺[10]、电喷雾[11]和亚致死应力[4]等新型策略作为传统方法的补充。因此，开发高效的保存策略对于降低成本、简化操作程序以及在细胞稳定性和损伤最小化之间达到最佳平衡至关重要。
蓝藻是一类光合微生物，具有多样的形态和细胞结构以及广泛的生态分布[12]。它们的细胞能够分泌胞外聚合物（EPS），主要由多糖组成[13]。这种EPS层可以在极端环境压力下显著提高细胞存活率，包括辐射、干燥和高温[14]，[15]。具体来说，EPS提供了一个灵活的结构支架，能够适应不断变化的生理条件[16]。EPS通过抑制膜囊泡融合来帮助在干燥和冷冻干燥过程中保持膜完整性[17]。EPS还可以作为固定化基质，积累超氧化物歧化酶等分泌蛋白以减轻干燥压力[18]，[19]。除了这些保护作用外，与合成聚合物和氢凝胶相比，EPS还具有优异的生物降解性和生物相容性[8]，[20]。鉴于EPS的这些多功能性，基于多糖的材料成为微生物保存的潜在替代品。先前的研究报道了使用黄原胶（来自Xanthomonas campestris的多糖）溶液进行非冷藏保存细菌病原体的方法[21]。然而，蓝藻多糖或EPS在细菌保存中的应用仍然很大程度上未被探索。
Nostoc flagelliforme是一种具有毛状形态的陆地宏观蓝藻，表现出显著的耐长期脱水能力[22]，[23]。野外采集的N. flagelliforme样本含有约56%的碳水化合物[24]，其热水可溶的胞外多糖占干细胞质量的10–20%[25]。重新水化后，EPS基质会膨胀，在显微镜下显示出网状结构[26]。N. flagelliforme胞外多糖的分子量为1.02 × 103 kDa[27]。其单糖组成也已得到表征，葡萄糖醛酸含量为4–5%[27]，[28]。这种含有尿苷酸的多糖据报道具有强大的抗氧化活性，以及抗病毒、抗肿瘤和降血脂等多种生物活性[29]，[30]。N. flagelliforme的EPS基质还包含外蛋白（主要是WspA）、类霉菌素氨基酸（MAAs）和scytonemin，但这些成分仅占干质量的很小比例[31]，[32]。甲醇和丙酮通常分别用于从N. flagelliforme中提取MAAs和scytonemin。用甲醇或丙酮处理后用水冲洗也可以导致细胞破坏，并形成由细胞壁和胞外多糖组成的残留物。因此，N. flagelliforme样本可以作为富含胞外多糖材料的有希望的来源，用于生物技术应用。
N. flagelliforme样本表面粗糙，具有不规则的波动、突起和裂纹[22]，[33]。许多细菌栖息在野外采集的N. flagelliforme表面[34]。这种基于胞外多糖的粗糙表面可能也保护了相关的细菌免受环境压力的影响。基于蓝藻胞外多糖的这些优势，我们旨在评估经过灭菌的N. flagelliforme材料在细菌保存中的应用潜力，特别是在干燥环境中。在本研究中，首先表征了经过灭菌的N. flagelliforme及其甲醇处理和丙酮处理衍生物的物理化学性质。然后，使用对环境压力敏感的细菌Bacillus sp. WL1菌株在不同温度下评估了它们的细菌保存能力。本研究将通过利用蓝藻生物材料作为一种低成本、无需设备的方法来扩展微生物保存技术，为食品或农业菌株的保存提供另一种方法。
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