生产黄原胶的发酵培养基配方的研究：
生产黄原胶的发酵培养基配方的研究，黄原胶（Xanthangum)是由野油菜单胞菌（Xanthowonascampestris)发酵生产的具
有诸多优良特性的微生物多糖产品，被广泛应用于食品、能源以及多种工业领域[1,8]美 国首先对这类多糖进行了研究并于60年代实现工业化生产；国内也对此种多糖进行了一 些研究，在1986年实现工业化生产，但产量和质量有待进一步提高和改善[2]，而发酵培 养基不仅影响黄原胶的产量而且对产物的质量和性能也有一定的作用> 9]
为给我国高产优质黄原胶生产提供参考依据，作者以XCCNAU- 92为黄原胶生产 菌株，在单因子试验的基础上，通过正交试验对发酵培养基进行了较全面详细的研究
1材料和方法
1.1供试菌株 XCCNAU- 1和XCCNAU- 92由本实验室保存和提供XCCNAU-
92是由野生型甘蓝黑腐黄单胞菌XCCNAU- 1经DES和Lic1复合诱变所得的黄原胶
生产菌株
1. 2培养基（g/L)
1. 2. 1种子培养基蔗糖10. 0,鱼粉蛋白胨8. 0,酵母粉1. 0,牛肉浸膏3. 0, pH7. 0 1.2. 2发酵培养基基本成分碳源：蔗糖•玉米淀粉；氮源：鱼粉蛋白胨、氮源X;无 机盐：CaCOi MgSOt。7HO fcPO*。3HO 1. 3培养与发酵条件1.3.1种子液培养 50 ml三角瓶装20 ml种子液培养基’ 1.05 kg/cm2’ 120°c灭菌20 min’ 待冷却后接种’ 28°C，100rpm条件下培养24h
1. 3. 2摇瓶发酵培养 250 ml三角瓶装50 ml发酵培养基，生产黄原胶的发酵培养基配方的研究，同上灭菌，接5%种子液后， 28°C，110rpm条件下培养72h，每组培养基设3个重复
1. 3. 3最佳配方适宜条件下的发酵取培养好的种子液3 ml(6% )接种于50 ml最佳发 酵培养基中，30C，150rpm条件下发酵72h 1.4测定方法
1. 4. 1黄原胶产量测定发酵液中加入2% KCl (终浓度）和二倍体积95%乙醇沉淀黄 原胶，取沉淀物60°C烘干至恒重
1.4. 2发酵液枯度测定用NDJ- 1型旋转式粘度计，室温，4号转子，30 rpm下测定
1.4.3丙酮酸含量测定参见Duckworth和Yaphe的酶法测定[10]
1.5正交试验表头设计[>9]在单因子试验的基础上，选择碳源（蔗糖、玉米淀粉），氮 源氮源X，鱼粉），CaCO?，MgSO*。7BO，K2HPO4。3BO为因子，每因子选择三水 平，用L27 (313)正交表设计27组摇瓶发酵试验，表头设计如下。
注：本研宄所用鱼粉（蛋白胨）与单因子试验等所用鱼粉来源不同，成份有差异。
表2试验配方的黄原胶产量和发酵液粘度
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)
试验号发酵液粘度试验号发酵液粘度试验号发酵液粘度试验号发酵液粘度
^ 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■表中未加括号的数据为黄原胶产量’括号中数据为发酵液粘度
2结果与分析
2.1试验结果与统计分析
用27种组合培养基（每种设3个重复）摇瓶发酵试验得到黄原胶产量和发酵液粘度 如表2表中数据是各因子在不同水平的黄原胶平均产量（3个重复的平均值）黄原胶 产量和发酵液粘度的统计分析见表3
黄原胶产量显著性检验结果为：A和B的交互作用显著影响黄原胶产量，生产黄原胶的发酵培养基配方的研究，B，C, D 有一定的影响，A和E影响不显著。发酵液粘度显著性检验结果为：B因子（氮源）对 黄原胶发酵液粘度影响极显著，A因子碳源）和A< B交互作用显著影响，其它因子如 C因子（CaC〇3)，D因子（MgSOr 7KO)和E因子（K2HPO4。3HO)对发酵液粘度 影响不显著。对于黄原胶产量和发酵液粘度影响皆显著的交互作用A< B，可作交互作用 分析见表4
表3黄原胶产量（％ )和发酵液粘度10 000 cp)统计分析
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：表中未加括号的数据是对产量的统计分析，生产黄原胶的发酵培养基配方的研究，加括号的数据是对发酵液粘度的统计分析。
2.2最佳培养基配方通过对黄原胶产量和发酵液粘度的统计、方差及交互作用分析， 可知黄原胶高产的最佳工业发酵培养基配方是：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，鱼粉蛋白胨5. 0g/L，CaCtt3. 0g/L，MgS〇4 。7KO0i5g/L，K2HPO4。3HO1. 0g/L)生产高发酵液粘度黄原胶的最佳培养基配 方是 A髮2邮(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 (鱼粉 5. 0)
(3. 48)(3. 62)(3. 30)
7. 888. 016. 63
R (鱼粉 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：表中未加括号的数据对黄原胶产量的交互作用结果，而括号中的数据是针对发酵液粘度所作的 交互作用结果
2.3最佳条件下发酵产品的产量和质量采用最佳配方在适宜条件下摇瓶发酵，测定黄 原胶产量发酵液粘度、丙酮酸含量（重要的质量指标）得工业级黄原胶产量为40. 84 g/ kg,发酵液粘度（在4号转子，6 rpm，室温条件下测定，K= 1 000)为86 000 cp,丙酮 酸含量为4. % ,碳源转化率为6& 1%。
3讨论
本研究是在单因子试验的基础上，L27 (313)正交表设计27组摇瓶发酵试验，其结果 既证实了单因子试验的正确性，又丰富和完善了培养基组合，黄原胶高产的最佳培养基 配方是A3BGD3B，高发酵液粘度生产的最佳配方是A3BGEbE，两种配方的差异是E (K2HPO4。3ftO)的用量，若培养基成份中无K2HPO4。3ftO (E= E= 0)时，有利于 发酵液粘度的提高，但当E= E3即K2HPO4。3HO为1. 0g/L时，却有利于黄原胶高产 由于不论是对黄原胶产量还是发酵液粘度，E都不是显著因素，因而黄原胶高产和优质 (高发酵液粘度）的培养基配方基本一致为A3 B G D E3 ( E )，另外，A< B交互作用对黄 原胶产量和发酵液粘度的影响皆显著，反映了碳（A)氮（B)的重要性
正交试验也存在局限性，本研究中，碳源对黄原胶产量影响不显著，它仅表明若碳 源为蔗糖50 g/L，蔗糖60 g/L，玉米淀粉60 g/L时，产量差异不明显，若碳源是其它成 份或量的范围改变较大（水平间差异増大），则很可能显著影响黄原胶产量此外，在蔗 糖作碳源与氮源X作氮源时，能获得高产，如试验号17时，产量高达36. 25 g/kg，但由 于其它组份（CaC〇3, MgS〇4。7KO, K2HPO4。3HO)的变化，使产量的波动较大，如 7, 9，16，18试验号时，黄原胶的产量很低，在统计分析时，它掩盖了蔗糖与氮源X组 合的产量优势，在单因子试验结果中，蔗糖60氮源X 1. 0也是最佳碳（C)氮（N)之 一。此外，本研究结果还表明，CaCtt对黄原胶产量和发酵液粘度影响皆不显著，是CaCtt 在发酵培养基中占1%~ 5%的情况下所得的结论，生产黄原胶的发酵培养基配方的研究，若CaC〇3的量不在此范围，则很可能 得出相反的结论，事实上，在单因子试验中，我们发现若发酵培养中不加CaCft，黄原胶 产量和发酵液粘度则明显降低
XCCNAU- 92利用本研究所获得的最佳配方，在30C，150rpm条件下发酵72h，
工业级黄原胶产量达40. 84g/kg，丙酮酸含量4. 1%，碳源转化率达^ !%，高于美国
的生产菌株 X. campestris NRRL B- 1459 (约 60% )和国内产胶菌株 N. K- 0. 1 ( 55% ), L4 (63. 86% )及S- 152 ( 57. 3%~ 72 5% )的转化率[4]此外，利用氮源X代替传统发 酵工业中的鱼粉，不仅产量和发酵液粘度有所提高且用量少，成本低，同时还可改变发 酵的颜色，实现改善产品色泽的目的。
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