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黄原胶生产菌无色素黄单胞菌的选育和发酵条件的研究

发布日期:2015-03-19 10:58:31
黄原胶生产菌无色素黄单胞菌的选育和发酵条件的研究和黄单胞杆菌
黄原胶生产菌无色素黄单胞菌的选育和发酵条件的研究,黄原胶(Xanf/ianGMw )是由野油菜黄单胞杆菌(Xanf/KWWWKWcaw/iertn's )经发酵产生的一种胞 外杂多糖。黄原胶有许多独特的理化性能,主要表 现在显著的假塑性、良好的增稠性、较好的乳化稳定 性、耐酸、耐碱、耐高盐、低浓度下的高粘度、对固体 悬浮能力强以及较宽的耐温性、耐冻融性等等。作 为增稠剂、乳化剂、品质改良剂、悬浮剂广泛应用于 食品工业;作为泥桨增稠剂和三次采油驱油剂应用 于石油行业。近年来应用面逐年扩大,在食品添加 剂中占据相当重要的位置[1‘2]。
我国黄原胶工厂始建于九十年代初,随着黄原 胶市场需求不断增加,目前生产厂家已发展到十几 家,在发酵行业中举足轻重。产品质量不断提升,外 销比重不断扩大。但是黄原胶的质量提高还须在菌 种选育、生产培养基优化以及发酵、提取工艺、质量 控制诸多方面做大量工作。
黄单胞杆菌在发酵生成黄原胶的同时产生黄色 素,黄原胶生产菌无色素黄单胞菌的选育和发酵条件的研究,如不在工艺中去除,会影响产品的色泽,消除黄色 素给工艺增加了不少麻烦,同时,加大污水处理难度。
本研究从原始菌株出发,经过诱变,筛选到一株 不产色素的突变菌株,命名为XG30-1-SW菌株,生 产试验证明,对提髙产品质量,降低污水处理难度, 起到重要作用。目前国内文献尚未见相关报道。
1材料与方法
1.1材料 1.1.1菌种
本实验室冰箱保存菌种黄原胶生产菌野油菜黄 Xanthomonas campestris )XG30-1〇 1.1.2培养基
(1)固体培养基(g/L):葡萄糖10,蛋白胨5,酵 母音0.5,NaCl2,牛肉膏3,琼脂20,pH7.0。
(2)种子培养基(g/L):葡萄糖10,蛋白胨5,酵 母膏 0.5,NaC12,牛肉膏3,pH7.0。
(3)发酵培养基(g/L):葡萄糖40,大豆分离蛋 白(大豆粉)4,酵母粉0.5,碳酸耗1.5,pH7.0。
1.2方法
1.2.1亚硝基胍诱变与筛选程序 参照周鸿宾等[3]的方法进行。
诱变后涂平板,目测挑选无色素菌落。
1.2.2发酵条件
500mL三角瓶做种子培养和发酵培养,培养基 装量为 lOOmL,培养条件:281C ~3〇1C ,200r/min 旋 转式摇床培养72h,接种量为5 %。
1.2.3分析方法 1.2.3.1 产胶率测定[4]
作者简介:宋玉丽(1969 ~),女,大学,工程师,主要从事生物发酵产品的研发工作。 E- mail :yjfll2@ yahoo, com. cn Tel: 13969362632 〇
称取适量发酵液,加人发酵液2倍体积的酒精,
室温下搅拌30min,回收沉淀,再加人1倍体积的酒 精洗漆过滤,得到的黄原胶置于60X:的烘箱中烘干 至恒重,精密天平称量。
产胶率(%)=黄原胶干重(g)/发酵液重量(g) X100%
1.2.3.2粘度测定[5]
配制1%溶液,用NDJ-1旋转粘度计测定。
测定条件:3号转子测定251C时60r/min的粘 度。
1.2.3.3白度测定
样品粉碎后过80目筛,用智能白度仪测定。 1.2.4 XG30-1-SW菌株的鉴定 1.2.4.1根据生长形态和培养条件等特征进行初 步鉴定
1.2.4.2将XG30-1-SW菌株的发酵产物做红外吸 收图谱,黄原胶生产菌无色素黄单胞菌的选育和发酵条件的研究,与标准黄原胶和出发菌株的发酵产物的红 外吸收图谱比对。
1.2.4.3遗传稳定性测定
XG30-1-SW型菌株试管斜面保藏于41C冰箱, 每隔一个月挑取少许涂布固体培养基平板,28TC〜 30C培养72h后观察菌落颜色,并进行发酵培养,测
定产胶率、粘度、白度。
2结果
2.1诱变和菌株筛选
通过亚硝基胍诱变,在固体培养基平板上培养 72h后只有少数的无色素菌落长出,挑取圆形、凸 起、光滑湿润、有粘连的无色素菌落在固体培养基平 板上反复划线纯化,共挑取突变株22株。经过初筛 和复筛,最终挑选出一株粘度较髙的突变株XG30- l-SW〇
2.2 XG30-1-SW菌株的鉴定 2.2.1菌落形态
XG30-1-SW菌株在固体培养基平板上281C〜 301C培养72h,菌落形态与现有黄单胞菌一致,菌落 圆形、凸起、光滑湿润、有粘连,但菌落颜色近于白 色,无黄色素产生。
2.2.2红外吸收图谱对照
将突变株XG30-1-SW菌株的发酵产物的红外 吸收光谱图与黄原胶标准红外吸收光谱图相对照 (见图1),结果表明,其图形基本一致,说明突变株 所产生的黄原胶与出发菌株的产物是一致的。
表1碳源对发酵水平的影响(未脱色处理)
碳源淀粉蔗糖葡萄糖
产胶串(%)XG30-13.393.362.30
XG30-1-SW3.353,323.30
粘度(CP)XG30-1128014401040
XG30-1-SW112015201440
白度XG30-152.850.450.5
XG30-1-SW67,667.267,3
从表1可知,在同样工艺条件下,XG30-1-SW 菌株产品白度明显高于原始菌株。XG30-1-SW菌 株对蔗糖、葡萄糖、淀粉都能充分利用,但以淀粉作 为唯一碳源时产品质量较差。考虑到黄原胶行业以 后的发展趋势及原料的稳定性,选择葡萄糖开展以 下的试验。黄原胶生产菌无色素黄单胞菌的选育和发酵条件的研究,另外蔗糖、葡萄糖等原料在实消过程中 会发生呈色反应,产生的色素带入产品中,影响产品 的色泽,所以选择一种合理有效的消毒方式最大限 度的减少由原料产生的色素也是至关重要的。
2.3.2 氮源对XG30-1-SW菌株发酵水平的影响
微生物能够利用的氮源分为有机氮源(如大豆 粉、豆粕、大豆分离蛋白、大豆蛋白肽、鱼胨等)和无 机氮源(某些铵盐)。本研究分别采用不同的有机氮 源作为唯一氮源进行实验,结果见表2。
表2氮源对发酵水平的影响(未脱色处理)
氮源
产胶♦(%)
粘度(cp) 白度
大豆粉豆粕大豆分
离蛋白大豆蛋
白胨鱼蛋
白胨
XG3G-13.293.053.153.113.02
XG30-1-SW3.263.023.113.082.95
XG30-11020105098010001060
XG30-1-SW15001480146015201420
XG30-15L952.352.452.849.6
XG30-1-SW66.866.567.567.066.2
由表2可见,XG30-1-SW菌株对氮源的利用顺 序为大豆、大豆分离蛋白、大豆胨(肽)、豆粕、鱼胨 等。从小样的白度结果看氮源种类、色泽不同对产 品的色泽影响不同,因此生产中原料的选择也很重 要,原料中杂质含量要少,色素带人量要少。
2.4遗传稳定性测定
将复筛得到的XG30-1-SW菌株在固体培养基 斜面上连续传代,每次传代后测定产胶率、粘度和 白度,测定结果见表3。传代培养13次,产胶率、粘 度和白度基本保持稳定,没有明显下降,说明诱变得
到的XG30-1-SW菌株能够稳定遗传。
表3 XG30-1-SW菌株遗传稳定性测定
传代次数原代123456
产胶率(%)3,323.303.303.293.283.293.27
粘度(卬)1500152014801480145014601440
白度66.866.966.766.566.866.867.0
传代次数78910111213
产胶率(%)3.253.253.233.233.253.223.22
粘度(卬>1400145014201400142014001400
白度66.966.867,167.067,166.967.0
3讨论
目前黄原胶生产的工艺已基本成熟,黄原胶生产菌无色素黄单胞菌的选育和发酵条件的研究,产品质量 指标也已经达到国标和应用的要求,但是许多内在 指标如质量稳定性等与国外产品一直存在着一定的 差距,达不到国外产品的水平,成为了国内产品质量 提髙的一个重大难题,这与生产工艺的脱色处理有 很大关系。本研究从原始菌种出发,经过亚硝基胍 诱变筛选出一株性状稳定的XG30-1-SW菌株。通 过实验证明该菌株不产生黄色素,而且性状稳定,生 产中可以省去脱色处理工序,有利于保持产品质量 的稳定性。可进一步用于工业化生产来提高黄原胶 产品的内在质量水平。
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