对加入氧载体的黄原胶发酵体系进行了研究。实验结果表明，大豆油与正己烷是两种 有效的氧载体；在发酵初期添加6 % (v/v)的大豆油，黄原胶产率可达3.02 %,在发酵12 h 添加1 % (v/v)的正己烷，产率可达2.95 %,与对照组相比产率分别提高89 %与84 %;添 加正己烷后，整个发酵过程的pH值均偏高，推测在发酵体系中，正己烷不仅起到氧载体的 作用，也对细菌细胞膜的通透性产生影响，改变了细胞与环境进行物质交换的过程。氧载体 的添加对黄原胶的质量影响不大，在加入大豆油和正己烷后，黄原胶丙酮酸含量分别为3.92 %和3.18 % (对照组为3.33 %)。
黄原胶是由野油菜黄单胞菌经发酵产生的一种酸性胞外杂多糖。由于黄原胶独特的分子 结构，使其具有増黏性、触变性、假塑性等功能特性，在食品、医药、石油、印染等诸多方 面得到广泛的应用[1,2]。野油菜黄单胞菌是好氧菌，在发酵生产过程中，随着黏度増大，氧 的传质能力下降，发酵系统中的溶氧更低，导致黄原胶的产量难以提高。研究表明氧气的传 质速率以及溶氧情况直接影响到黄原胶的产量与质量[3]。虽然提高搅拌速度能有效増加氧供 给，但由于高搅拌转速形成高剪切力，使菌体受损，导致生成量减小，而单纯加大通风，效 果欠佳，此外这两种方法均造成能源过量消耗。为此，探讨新的强化供氧途径成为研究热点。
氧载体(oxygen vectors)是一种与水不互溶、对微生物无毒、具有较高溶氧能力的有机物。 这种有机物一般具有比水更高的溶氧能力，如液态烷烃、全氟化碳、大豆油等均可作为氧载 体[4,5,6,7]。Rols等已阐明氧载体提高氧传递速率的机理（图1)。氧载体发酵体系由于具有 氧传递速度快，能耗低，气泡生成少，剪切力小等特点，受到人们重视。但是，在国内，对 于在黄原胶发酵体系中加入氧载体的研究报道较少且不成体系。本实验对几种常用有机物在 黄原胶发酵过程中作为氧载体的效果进行了评价和筛选，并具体考察了氧载体加入量和加入 时间对黄原胶合成的影响。
1材料与方法 1.1菌种
野油菜黄单胞菌执〇w〇«似caOTpeitr/iO，本实验室保存。
1.2培养基(g/L)
种子培养基：蔗糖20;蛋白胨5;牛肉膏3;酵母膏1; pH 7.0。
发酵培养基：蔗糖 50;蛋白胨 6; K2HPO4 5; MgSO4 0.3; CaCO3 3.0;柠檬酸 1; pH 7.0。 E 培养基：酵母膏 3; K2HPO45; MgSO4 0.3; pH 7.0。
1.3细胞培养与发酵培养
4°C保存的斜面种子于平板上划线培养；挑取单菌落于种子培养基，180 r/mm、30 °C摇 床培养28 h得到种子液，以10 %接种量接种于发酵培养基，同等条件培养至发酵结束。
1.4菌悬液的制备
4500 r/min、20 min离心种子液，下沉得到黄单胞菌体，所得菌体用无菌水冲洗两次后 悬浮于无菌水制成菌悬液。备用。
1.5细胞干重的测定
取含菌液用蒸馏水离心（4500 r/min,20 min)洗涤三次后，105 C烘干24 h，称重，单 位 g/L。
1.6产品收集
发酵液中加入硅藻土，振荡10 min后离心，上清液用约3倍体积的95 %乙醇沉淀，洗 涤，再离心，收集黄原胶沉淀，50 C烘干，粉碎，得黄原胶样品。
1.7黄原胶丙酮酸含量的测定
准确称量黄原胶样品加入0.1 mol/L的HCl溶液，100 C水解4 h，取水解液采用2,4-
二硝基苯肼比色法[9]测定其丙酮酸含量。 2结果与讨论
2.1菌体对氧载体的可利用性
取菌悬液以10 %接种于E培养基，再将正己烷、正十二烷、大豆油以及甲苯分别作为 唯一碳源以3 % (v/v)加入，以接种时细胞干重作对照，每组均作双样，取平均值（以下 实验均同），培养3d,采用干重法测定细胞生物量的变化，并在显微镜下观察细胞结构，结 果见图2。
从图中可以看出，培养3d后细胞生物量只有略微増加，这可能是受离心不彻底培养基 杂质的影响。由此可知野油菜黄单胞菌不能利用这三种有机物作为碳源。因此，这些有机物 在发酵过程中的作用应该是提高供氧能力。对有机物甲苯，在培养1d后有絮状沉淀产生， 培养结束时产生大量絮状沉淀，镜检观察不到细胞结构，可能因为甲苯对细胞的刺激和毒性 较强，严重抑制细胞生长，不适宜作为氧载体在本实验中使用。
2.2氧载体加入量对黄原胶产率的影响
发酵初期，发酵培养基中分别添加2 %〜12 % (v/v)不同浓度的正己烷、正十二烷、 大豆油，结果见图3。
从图中可以看出，加入大豆油使黄原胶产率有明显提高，与未加大豆油的对照组相比， 黄原胶产率由1.64 %増加到2.41 % (加入6 %大豆油）。随着大豆油加入量的増加，产率反 而下降，这可能是因为虽然氧载体能提高溶氧能力，但由于培养基失水较多，影响产率；另 外，表观粘度的不断増加会影响氧传质系数[6]。
对于氧载体正己烷与正十二烷，随着加入量的増加，黄原胶产率均呈下降趋势，这可能 是因为此浓度的有机溶剂对细胞产生抑制作用，产率降低；又或者此种氧载体影响了黄原胶 合成的相关酶的基因的表达，从而对黄原胶合成过程造成不可修复的损伤。为进一步确定正 己烷与正十二烷对黄原胶发酵的影响原因，分别添加0.25 %〜2 % (v/v)不同浓度的正己烷、 正十二烷，结果见图4。
图4氧载体低加入量对黄原胶产率的影响 Fig.4 Effects of low concentration of oxygen vectors addition on xanthan gum yield
从图中可以看出，低浓度正己烷（1%)的加入使黄原胶的产率有明显提高，与未加正 己烷的对照组相比，黄原胶产率由1.60 %増加到2.45 %;而正十二烷的加入并没有使产率 得到提到，随着加入量的増加，产率仍呈下降趋势。因此正十二烷不适宜作为氧载体在本实 验中使用。
2.3氧载体加入时间对产量的影响
在发酵不同时期，分别添加6 % (v/v)的大豆油与1 % (v/v)的正己烷，结果见图5。
图5不同发酵时间添加氧载体对黄原胶产率的影响 Fig.5 Effects of oxygen vectors added on xanthan gum yield during fermentation
从图中可以看出，在发酵初期加入大豆油，黄原胶产率为2.41 %，此后加入，黄原胶 产率逐渐降低。在发酵12 h加入正己烷，黄原胶产率能达到2.95 %。有机溶剂的疏水参数 (Log P)越高，则证明有机溶剂对细胞的刺激或者毒性越小，生物相容性越好。Laane等 曾提出生物相容性较佳的有机溶剂其疏水参数Log P>4[10]，正己烷的Log P为3.5,生物相 容性不够好，在发酵初期加入可能会因为毒害菌体致使黄原胶产率不高，经过一段细胞适应 期后再添加正己烷更有利于发酵进行。
添加大豆油后延长发酵时间，黄原胶产率得到迅速提高，在发酵84 h 时产率达到3.02 %，随后产率提高速率趋于平缓。过于延长发酵时间，胞外黄原胶形成产 物反馈抑制[11]，同时发酵液中营养物质耗尽，致使产率不可能进一步提高，因此添加大豆 油作为氧载体以发酵84 h为宜。添加正己烷后，随着发酵时间的延长，黄原胶产率却没有 明显提高，这可能是因为正己烷易挥发，随发酵时间延长正己烷挥发殆尽，供氧途径并不能 得到强化，致使产率不能提高。
不论添加大豆油或正己烷与否，发酵过程pH值的变化是相对稳定的。 发酵整个过程中，尤其是发酵中、后期，添加正己烷的发酵液pH值均比另外两组偏高，推 测正己烷在发酵过程中不仅起到氧载体的作用，也对细菌细胞膜的通透性产生影响，改变了 细胞与环境进行物质交换的过程。黄原胶中丙酮酸含量的高低与胶性能的优劣密切相关，是 黄原胶质量的重要标志。从图8可以看出，氧载体大豆油或正己烷的加入对黄原胶质量的影 响不大，黄原胶丙酮酸含量分别为3.92 °%和3.18 °%。添加大豆油的黄原胶丙酮酸含量比对 照组（3.33%)偏高，这可能是因为延长了大豆油添加组的发酵时间[12]。
3结语
大豆油和正己烷不能作为碳源被黄单胞菌利用，在黄原胶发酵体系中是一种非常有效的 氧载体，均能提高黄原胶产率。正十二烷虽不能作为碳源被黄单胞菌利用，但对黄原胶发酵 产生强烈抑制作用，随加入量的増加，黄原胶产率逐渐下降。
在发酵初期添加大豆油6 % (v/v)发酵84 h,黄原胶产率可达3.02 %,产率提高89 %; 在发酵12 h添加正己烷1 % (v/v)发酵72 h,黄原胶产率可达2.95 %,产率提高84 %;大 豆油和正己烷的加入均没有对黄原胶的质量产生较大影响。