生產(chǎn)黃原膠的發(fā)酵培養(yǎng)基配方的研究：
生產(chǎn)黃原膠的發(fā)酵培養(yǎng)基配方的研究，黃原膠（Xanthangum)是由野油菜單胞菌（Xanthowonascampestris)發(fā)酵生產(chǎn)的具
有諸多優(yōu)良特性的微生物多糖產(chǎn)品，被廣泛應用于食品、能源以及多種工業(yè)領域[1,8]美 國首先對這類多糖進行了研究并于60年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；國內(nèi)也對此種多糖進行了一 些研究，在1986年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但產(chǎn)量和質(zhì)量有待進一步提高和改善[2]，而發(fā)酵培 養(yǎng)基不僅影響黃原膠的產(chǎn)量而且對產(chǎn)物的質(zhì)量和性能也有一定的作用> 9]
為給我國高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)黃原膠生產(chǎn)提供參考依據(jù)，作者以XCCNAU- 92為黃原膠生產(chǎn) 菌株，在單因子試驗的基礎上，通過正交試驗對發(fā)酵培養(yǎng)基進行了較全面詳細的研究
1材料和方法
1.1供試菌株 XCCNAU- 1和XCCNAU- 92由本實驗室保存和提供XCCNAU-
92是由野生型甘藍黑腐黃單胞菌XCCNAU- 1經(jīng)DES和Lic1復合誘變所得的黃原膠
生產(chǎn)菌株
1. 2培養(yǎng)基（g/L)
1. 2. 1種子培養(yǎng)基蔗糖10. 0,魚粉蛋白胨8. 0,酵母粉1. 0,牛肉浸膏3. 0, pH7. 0 1.2. 2發(fā)酵培養(yǎng)基基本成分碳源：蔗糖•玉米淀粉；氮源：魚粉蛋白胨、氮源X;無 機鹽：CaCOi MgSOt。7HO fcPO*。3HO 1. 3培養(yǎng)與發(fā)酵條件1.3.1種子液培養(yǎng) 50 ml三角瓶裝20 ml種子液培養(yǎng)基’ 1.05 kg/cm2’ 120°c滅菌20 min’ 待冷卻后接種’ 28°C，100rpm條件下培養(yǎng)24h
1. 3. 2搖瓶發(fā)酵培養(yǎng) 250 ml三角瓶裝50 ml發(fā)酵培養(yǎng)基，生產(chǎn)黃原膠的發(fā)酵培養(yǎng)基配方的研究，同上滅菌，接5%種子液后， 28°C，110rpm條件下培養(yǎng)72h，每組培養(yǎng)基設3個重復
1. 3. 3最佳配方適宜條件下的發(fā)酵取培養(yǎng)好的種子液3 ml(6% )接種于50 ml最佳發(fā) 酵培養(yǎng)基中，30C，150rpm條件下發(fā)酵72h 1.4測定方法
1. 4. 1黃原膠產(chǎn)量測定發(fā)酵液中加入2% KCl (終濃度）和二倍體積95%乙醇沉淀黃 原膠，取沉淀物60°C烘干至恒重
1.4. 2發(fā)酵液枯度測定用NDJ- 1型旋轉(zhuǎn)式粘度計，室溫，4號轉(zhuǎn)子，30 rpm下測定
1.4.3丙酮酸含量測定參見Duckworth和Yaphe的酶法測定[10]
1.5正交試驗表頭設計[>9]在單因子試驗的基礎上，選擇碳源（蔗糖、玉米淀粉），氮 源氮源X，魚粉），CaCO?，MgSO*。7BO，K2HPO4。3BO為因子，每因子選擇三水 平，用L27 (313)正交表設計27組搖瓶發(fā)酵試驗，表頭設計如下。
注：本研宄所用魚粉（蛋白胨）與單因子試驗等所用魚粉來源不同，成份有差異。
表2試驗配方的黃原膠產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度
Table 2 Xanthan gum yields and fermented mash viscosities of media form aula tested
XGW (g/kg)XGW (g/kg)XGW (g/kg)XGW (g/kg)
試驗號發(fā)酵液粘度試驗號發(fā)酵液粘度試驗號發(fā)酵液粘度試驗號發(fā)酵液粘度
^ 10 000 cp)^ 10 000 cp)^ 10 000 cp)^ 10 000 cp)
32. 5032. 5027. 5018. 75
1(1. 20)8( 0. 10)15( 0. 80)22(0. 52)
31. 256. 2521. 2522. 50
2(1. 14)9( 0. 14)16( 0. 44)23(0. 68)
31. 2531. 2536. 2525. 00
3(1. 14)10(1. 16)17(1. 16)24(0. 86)
30. 0033. 758. 7535. 00
4(1. 02)11(1. 22)18( 0. 10)25(1. 56)
27. 5035. 0028. 7535. 00
5(ft 90)12(1. 24)19(1. 12)26(1.52)
21. 2528. 7526. 2535. 00
6(ft 44)13( 0. 86)20( 1. 06)27(1.54)
18. 7523. 7527. 50
7(ft 42)14(0. 30)21(1. 12)
注■表中未加括號的數(shù)據(jù)為黃原膠產(chǎn)量’括號中數(shù)據(jù)為發(fā)酵液粘度
2結(jié)果與分析
2.1試驗結(jié)果與統(tǒng)計分析
用27種組合培養(yǎng)基（每種設3個重復）搖瓶發(fā)酵試驗得到黃原膠產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度 如表2表中數(shù)據(jù)是各因子在不同水平的黃原膠平均產(chǎn)量（3個重復的平均值）黃原膠 產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度的統(tǒng)計分析見表3
黃原膠產(chǎn)量顯著性檢驗結(jié)果為：A和B的交互作用顯著影響黃原膠產(chǎn)量，生產(chǎn)黃原膠的發(fā)酵培養(yǎng)基配方的研究，B，C, D 有一定的影響，A和E影響不顯著。發(fā)酵液粘度顯著性檢驗結(jié)果為：B因子（氮源）對 黃原膠發(fā)酵液粘度影響極顯著，A因子碳源）和A< B交互作用顯著影響，其它因子如 C因子（CaC〇3)，D因子（MgSOr 7KO)和E因子（K2HPO4。3HO)對發(fā)酵液粘度 影響不顯著。對于黃原膠產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度影響皆顯著的交互作用A< B，可作交互作用 分析見表4
表3黃原膠產(chǎn)量（％ )和發(fā)酵液粘度10 000 cp)統(tǒng)計分析
Table 3 Statistics of xanthan gum yields (% ) and fermented mash viscosities 10 000 cp)
1 ( A)2 (B)345 ( C)67
1 j23. 1527. 7522. 7828. 0224. 5323. 6426 27
(7. 40)(10. 40)(7. 24)(10. 06)(8. 30)(8. 04)(8. 84)
U j24. 6622. 5228. 3922. 7826 926. 0224 52
(7. 28)(6. 38)(10. 60)(7. 36)(8. 98)(9. 02)(8. 38)
Ulj25. 3922. 9022. 0322. 4021. 7723. 5422 41
(9. 98)(7. 88)(6. 82)(7. 24)(7. 38)(7. 60)(7. 44)
(1 2+ U j2+ Ulf)0. 291. 922. 692. 191. 470. 440. 83
9- CT(0. 52)(0. 92)(0. 96)(0. 57)(0. 15)(0. 12)(0. 12)
8 (E)91011 (D)1213
1j27. 0224. 6524. 2721. 6525. 2723. 02
(9.26)(7. 74)(8. 18)(7. 14)(8. 98)(7. 86)
U j21. 9124. 7723. 6524. 0321. 6625. 78
(7. 60)(8. 78)(7. 78)(7. 94)(6. 72)(8. 60)
Ulj24. 2723. 7825. 2827. 5226. 2724. 40
(7. 80)(8. 14)(8. 70)(9. 58)(8. 96)(8. 20)
(1 2+ U j2+ Ulf)1. 010. 070. 151. 941. 310. 42
9- CT(0. 19)(0. 06)(0. 05)(0. 35)(0. 38)(0. 03)
G= 2 yi= 73.20 (24.66)，G2=
i= 1 ■5358. 24(608. 12)，CT= G2 /27=198.45 (22.52)
注：表中未加括號的數(shù)據(jù)是對產(chǎn)量的統(tǒng)計分析，生產(chǎn)黃原膠的發(fā)酵培養(yǎng)基配方的研究，加括號的數(shù)據(jù)是對發(fā)酵液粘度的統(tǒng)計分析。
2.2最佳培養(yǎng)基配方通過對黃原膠產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度的統(tǒng)計、方差及交互作用分析， 可知黃原膠高產(chǎn)的最佳工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基配方是：A3 BGftB (玉米淀粉60 g/L，氮源X 1. 0g/L，CaCft3. 0g/L，MgSOt。7HO0.5g/L，K2HP〇4。3HO1. 0g/L)，另夕卜，稍 次之的配方是A2B1GD3B (蔗糖60g/L，魚粉蛋白胨5. 0g/L，CaCtt3. 0g/L，MgS〇4 。7KO0i5g/L，K2HPO4。3HO1. 0g/L)生產(chǎn)高發(fā)酵液粘度黃原膠的最佳培養(yǎng)基配 方是 A髮2郵(玉米淀粉 60g/L，氮源 X L 0g/L，CaC〇3 3. 〇g/L，Mgi 7B〇 0. 5
g /L)。表4
Table 4A< B交互作用表
Reciprocity of A B
B (氮源）A (碳源）（g/kg)
(g/L)A (蔗糖50)A2 (蔗糖60)A3 (玉米淀粉60)
9. 5110. 018. 26
Bi (魚粉 5. 0)
(3. 48)(3. 62)(3. 30)
7. 888. 016. 63
R (魚粉 10. 0)
(2. 36)(1.96)(2. 06)
5. 766. 6410. 50
B3 (氮源X 1. 0)
(1. 56)(1.70)4. 62
注：表中未加括號的數(shù)據(jù)對黃原膠產(chǎn)量的交互作用結(jié)果，而括號中的數(shù)據(jù)是針對發(fā)酵液粘度所作的 交互作用結(jié)果
2.3最佳條件下發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量采用最佳配方在適宜條件下?lián)u瓶發(fā)酵，測定黃 原膠產(chǎn)量發(fā)酵液粘度、丙酮酸含量（重要的質(zhì)量指標）得工業(yè)級黃原膠產(chǎn)量為40. 84 g/ kg,發(fā)酵液粘度（在4號轉(zhuǎn)子，6 rpm，室溫條件下測定，K= 1 000)為86 000 cp,丙酮 酸含量為4. % ,碳源轉(zhuǎn)化率為6& 1%。
3討論
本研究是在單因子試驗的基礎上，L27 (313)正交表設計27組搖瓶發(fā)酵試驗，其結(jié)果 既證實了單因子試驗的正確性，又豐富和完善了培養(yǎng)基組合，黃原膠高產(chǎn)的最佳培養(yǎng)基 配方是A3BGD3B，高發(fā)酵液粘度生產(chǎn)的最佳配方是A3BGEbE，兩種配方的差異是E (K2HPO4。3ftO)的用量，若培養(yǎng)基成份中無K2HPO4。3ftO (E= E= 0)時，有利于 發(fā)酵液粘度的提高，但當E= E3即K2HPO4。3HO為1. 0g/L時，卻有利于黃原膠高產(chǎn) 由于不論是對黃原膠產(chǎn)量還是發(fā)酵液粘度，E都不是顯著因素，因而黃原膠高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì) (高發(fā)酵液粘度）的培養(yǎng)基配方基本一致為A3 B G D E3 ( E )，另外，A< B交互作用對黃 原膠產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度的影響皆顯著，反映了碳（A)氮（B)的重要性
正交試驗也存在局限性，本研究中，碳源對黃原膠產(chǎn)量影響不顯著，它僅表明若碳 源為蔗糖50 g/L，蔗糖60 g/L，玉米淀粉60 g/L時，產(chǎn)量差異不明顯，若碳源是其它成 份或量的范圍改變較大（水平間差異増大），則很可能顯著影響黃原膠產(chǎn)量此外，在蔗 糖作碳源與氮源X作氮源時，能獲得高產(chǎn)，如試驗號17時，產(chǎn)量高達36. 25 g/kg，但由 于其它組份（CaC〇3, MgS〇4。7KO, K2HPO4。3HO)的變化，使產(chǎn)量的波動較大，如 7, 9，16，18試驗號時，黃原膠的產(chǎn)量很低，在統(tǒng)計分析時，它掩蓋了蔗糖與氮源X組 合的產(chǎn)量優(yōu)勢，在單因子試驗結(jié)果中，蔗糖60氮源X 1. 0也是最佳碳（C)氮（N)之 一。此外，本研究結(jié)果還表明，CaCtt對黃原膠產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度影響皆不顯著，是CaCtt 在發(fā)酵培養(yǎng)基中占1%~ 5%的情況下所得的結(jié)論，生產(chǎn)黃原膠的發(fā)酵培養(yǎng)基配方的研究，若CaC〇3的量不在此范圍，則很可能 得出相反的結(jié)論，事實上，在單因子試驗中，我們發(fā)現(xiàn)若發(fā)酵培養(yǎng)中不加CaCft，黃原膠 產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度則明顯降低
XCCNAU- 92利用本研究所獲得的最佳配方，在30C，150rpm條件下發(fā)酵72h，
工業(yè)級黃原膠產(chǎn)量達40. 84g/kg，丙酮酸含量4. 1%，碳源轉(zhuǎn)化率達^ !%，高于美國
的生產(chǎn)菌株 X. campestris NRRL B- 1459 (約 60% )和國內(nèi)產(chǎn)膠菌株 N. K- 0. 1 ( 55% ), L4 (63. 86% )及S- 152 ( 57. 3%~ 72 5% )的轉(zhuǎn)化率[4]此外，利用氮源X代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā) 酵工業(yè)中的魚粉，不僅產(chǎn)量和發(fā)酵液粘度有所提高且用量少，成本低，同時還可改變發(fā) 酵的顏色，實現(xiàn)改善產(chǎn)品色澤的目的。
本文推薦企業(yè)：山東東達纖維素有限公司（http://jiayouhaonaner.net.cn/)，是專業(yè)的羧甲基纖維素鈉，羧甲基淀粉鈉，黃原膠生產(chǎn)型企業(yè)，專業(yè)生產(chǎn)羧甲基纖維素鈉，羧甲基淀粉鈉,黃原膠。擁有雄厚的技術(shù)力量，先進的生產(chǎn)工藝和設備。東達纖維素有限公司全體員工為海內(nèi)外用戶提供高技術(shù),高性能，高質(zhì)量的產(chǎn)品。熱忱歡迎國內(nèi)外廣大客戶合作共贏。