黃原膠的發(fā)酵和精制研究.pdf

1、黃原膠是甘藍(lán)黑腐病黃單胞菌經(jīng)有氧發(fā)酵生產(chǎn)的一種大分子胞外多糖，基本結(jié)構(gòu)是由2個(gè)D-葡萄糖、2個(gè)D-甘露糖和1個(gè)D-葡糖醛酸組成的重復(fù)的五糖單元。黃原膠具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、剪切流變性、增稠性、助懸性和乳化性，被廣泛的應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、石油、化工等多個(gè)領(lǐng)域，是目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的微生物多糖。我國是黃原膠的主要產(chǎn)地，但黃原膠產(chǎn)率相對較低，高純度黃原膠的研究還處于空白。
　　 本課題立足于工業(yè)化角度，以甘藍(lán)黑腐病黃單胞菌Xc58為出發(fā)

2、菌株，選用廉價(jià)易得的原料，搖瓶中分別對碳源、氮源、無機(jī)鹽、有機(jī)酸進(jìn)行了單因素的優(yōu)化，得到最優(yōu)培養(yǎng)基成分為:土豆淀粉6％，豆餅粉0.40％，碳酸鈣0.40％，硫酸鎂0.20％，氯化錳0.012％，谷氨酸0.10％。接著，優(yōu)化發(fā)酵條件為:接種量7％，裝液量60mL/250mL，溫度30℃。優(yōu)化后黃原膠產(chǎn)量達(dá)到27.30g/kg，較優(yōu)化前產(chǎn)膠量提高24.09％。
　　 發(fā)酵工藝優(yōu)化后黃原膠產(chǎn)量仍然較低，嘗試對發(fā)酵菌株進(jìn)行基因工程改造，

3、以進(jìn)一步提高黃原膠發(fā)酵產(chǎn)量。通過過量穩(wěn)定表達(dá)gumD基因，得到工程菌株Xc58-D。經(jīng)10L發(fā)酵罐發(fā)酵驗(yàn)證，產(chǎn)膠量達(dá)到31.21g/kg，比Xc58提高了11.19％，同時(shí)也提高了黃原膠的相對分子質(zhì)量（Mr）和乙酰基含量。但是由于產(chǎn)膠量提高，發(fā)酵后期發(fā)酵液黏度增大，傳質(zhì)速率低和溶氧不足等問題更加突出，所以又將能夠在限氧環(huán)境下提高菌體攝氧能力的血紅蛋白基因vgb導(dǎo)入Xc58-D中，得到工程菌株Xc58-DV。經(jīng)搖瓶和10L發(fā)酵罐發(fā)酵后發(fā)現(xiàn)

4、，Xc58-DV在溶氧較差的條件下可以提高黃原膠產(chǎn)量，同時(shí)起到了減少通氣量、節(jié)省成本的作用。
　　 本課題還研究了在搖瓶水平發(fā)酵培養(yǎng)基中加入表面活性劑和植物油等添加劑，觀察其對黃原膠發(fā)酵的影響，當(dāng)發(fā)酵初始時(shí)加入0.06％TritonX-100,48h時(shí)加入0.09％Tween-20，產(chǎn)膠量達(dá)到35.22g/kg，比對照組提高了17.87％，當(dāng)玉米胚芽油添加量為1.17％～1.50％時(shí)，產(chǎn)膠量達(dá)到34.04g/kg，比對照組提高1

5、7.10％。
　　 對發(fā)酵所得的黃原膠進(jìn)行了精制工藝的研究。分別對硅藻土、活性炭、醇沉等步驟進(jìn)行了正交優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得到最佳純化工藝參數(shù):硅藻土型號為DP-20，加入量3‰，溫度80℃;堿性蛋白酶加入量50g/l×406g，溫度45℃，pH為8;活性炭型號為767型，加入量5‰，溫度55℃，pH為6;醇沉溫度為50℃，醇用量1.5倍于黃原膠溶液體積，pH為5，醇沉2次。對得到的黃原膠樣品進(jìn)行檢測，并與黃原膠藥用輔料、玻璃酸鈉注射