一種以野油菜黃單胞菌發(fā)酵制備黃原膠的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種W野油菜黃單胞菌發(fā)酵制備黃原膠的方法及其應(yīng)用，屬生物工程
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 黃原膠（Xanthan gum)是由野油菜黃單胞菌(Xanthomonas campestris)分泌的 一種酸性胞外雜多糖，相對(duì)分子量為2.ΟΧΙΟ6~5.OX 10化a。黃原膠的基本結(jié)構(gòu)由重復(fù)的五 糖單元組成，主鏈為D-葡萄糖Κβ-1,4-糖巧鍵連接而成的類纖維素結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈由D-甘露糖、 D-葡萄糖醒酸和D-甘露糖組成的Ξ糖單位構(gòu)成，靠近主鏈的甘露糖殘基常被乙酷化，側(cè)鏈 末端的部分甘露糖殘基上連有丙酬酷基，乙酷基及丙酬酷基的取代程度與菌株及生長(zhǎng)條件 相關(guān)。黃原膠的Ξ糖側(cè)鏈通過氨鍵反向纏繞主鏈形成黃原膠的一級(jí)線型結(jié)構(gòu)，一級(jí)線型結(jié) 構(gòu)互相纏繞形成黃原膠的二級(jí)結(jié)構(gòu)----棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)，棒狀雙螺旋再經(jīng)扭曲、纏繞和折 疊形成黃原膠的Ξ級(jí)及更高級(jí)空間結(jié)構(gòu)，溶于水后其水溶液形成類似蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
[0003] 黃原膠獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)使其具有良好的安全性、水溶性、穩(wěn)定性、增黏性、假塑性、 懸浮與乳化性、與其它膠的協(xié)效性，同時(shí)黃原膠還耐酸堿、耐鹽、耐酶解W及耐高溫、抗低溫 冷凍，是目前國(guó)際上性能優(yōu)越的生物膠之一，常用作增稠劑、乳化劑、助懸劑和穩(wěn)定劑，已被 廣泛應(yīng)用于日用化工、石油開采、紡織印染、食品、醫(yī)藥、涂料、農(nóng)藥等眾多領(lǐng)域，具有廣闊的 市場(chǎng)前景。
[0004] 全球90%W上的黃原膠都用于石油開采，從2014年下半年開始，受國(guó)際石油價(jià)格下 跌的影響，世界主要產(chǎn)油大國(guó)均縮減其原油產(chǎn)量，隨之而來的就是黃原膠的需求量暴跌。導(dǎo) 致國(guó)內(nèi)黃原膠產(chǎn)業(yè)效益滑坡，許多黃原膠生產(chǎn)廠家頻臨停產(chǎn)、半停產(chǎn)狀態(tài)。我們W甘油為碳 源發(fā)酵得到的新型黃原膠性能優(yōu)良，主要應(yīng)用在食品領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)空間。本發(fā)明一 方面拓寬了黃原膠的應(yīng)用領(lǐng)域，另一方面可W解決黃原膠企業(yè)生存問題，使企業(yè)在不需要 改型的情況下，利用原有設(shè)備和技術(shù)就可W實(shí)現(xiàn)新型黃原膠的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全方位發(fā) 展，避免因外部因素的干擾給企業(yè)帶來巨大的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的是提供一種W野油菜黃單胞菌發(fā)酵制備黃原膠的方法及其應(yīng)用，其 W野油菜黃單胞菌(Xanthomonas campestris)WXLB-006為菌種，W甘油為碳源，添加儀鹽 和憐酸鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過發(fā)酵得到一種新型黃原膠，該新型黃原膠產(chǎn)品具有速溶、水溶液 粘度低、且-20°C反復(fù)凍融后粘度增加的特性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案，W美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方研究所的野油菜黃單胞菌NR化B-1459為 出發(fā)菌株，經(jīng)過多次誘變、篩選和W甘油為碳源的馴化，得到一株可W利用甘油發(fā)酵生產(chǎn)黃 原膠的野油菜黃單胞菌，命名為(Xanthomonas campest;ris)WXLB-006。
[0007] 一株野油菜黃單胞菌(Xanthomonas campest;ris)WXLB-006,已保藏于中國(guó)典型培 養(yǎng)物保藏中屯、，簡(jiǎn)稱CCTCC，保藏號(hào)為CCTCC N0:M 2015714。
[0008] 所述野油菜黃單胞菌WXLB-006菌株發(fā)酵制備黃原膠的方法，其w甘油為原料，再 添加酵母膏、魚粉蛋白腺、憐酸二氨鐘、憐酸氨二鐘、硫酸儀、硝酸鋼、屯水合硫酸亞鐵作為 培養(yǎng)基，在有氧條件下進(jìn)行發(fā)酵獲得一種新型黃原膠;具體步驟為： (1) 發(fā)酵野油菜黃單胞菌WXLB-006為菌種進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)； 種子培養(yǎng)基組成Wg/L計(jì)為:甘油20,魚粉蛋白腺5,牛肉膏3,酵母膏1，調(diào)節(jié)pH 7.0± 0.01; 種子培養(yǎng)條件:250mLS角瓶裝液量50mL，搖床轉(zhuǎn)速20化/min，培養(yǎng)溫度30 ± 1°C，培養(yǎng) 時(shí)間12h，種子培養(yǎng)基中能夠達(dá)到的菌體濃度為0.27 ± 0.03g/l; 發(fā)酵培養(yǎng)基組成W g/L計(jì)為:甘油50，魚粉蛋白腺3，酵母膏1，硝酸鋼0.8，屯水合硫酸亞 鐵0.01，硫酸儀2.5，憐酸二氨鐘2，憐酸氨二鐘3.5; 發(fā)酵條件:接種量10%，發(fā)酵溫度30 ± 1 °C，搖床200r/min發(fā)酵72h，得到發(fā)酵液;發(fā)酵過 程中用Imol/L鹽酸及Imol/L氨氧化鋼調(diào)節(jié)抑=7.0 ±0.01; (2) 提取:將步驟（1)所得發(fā)酵液SOOOXg高速離屯、30min除去菌體，上清液中按無水乙 醇:上清液體積比為3:1加入無水乙醇析出黃原膠初品； (3) 后處理:將步驟(2)所得黃原膠初品在40°C、0.1個(gè)大氣壓下真空干燥48h，然后粉碎 過80目的篩子，得到產(chǎn)品黃原膠。
[0009] 步驟(1)中發(fā)酵條件為采用化發(fā)酵罐，裝液量為化，發(fā)酵過程中的攬拌轉(zhuǎn)速和通氣 量分別為600巧m和0.4vvm。
[0010] 所述黃原膠分子量為3.0 Xl〇6Da。
[0011] 所述發(fā)酵培養(yǎng)基中的碳源為甘油。
[0012] 所述黃原膠應(yīng)用于食品及速溶型飲料中。
[0013] 所述黃原膠應(yīng)用于雪糕、冰激凌、奶油及肉類等冷凍食品中。
[0014] 獲得的新型黃原膠分子量為3.0X106Da，是普通黃原膠(6.0X106Da)的二分之一 左右且結(jié)構(gòu)松散。發(fā)酵培養(yǎng)基中碳源為甘油。
[0015] 發(fā)酵得到的新型黃原膠由于其分子量小且結(jié)構(gòu)松散，水化速率快于一般商品級(jí)黃 原膠，水溶液的粘度也低于一般商品級(jí)黃原膠溶液。該新型黃原膠在食品中應(yīng)用，可W省去 攬拌時(shí)大量的動(dòng)力消耗，減少攬拌剪切對(duì)食品口感的破壞;其次，應(yīng)用到一些速溶型飲料和 食品中效果極佳。
[0016] 新型黃原膠的水溶液經(jīng)-20°C反復(fù)凍融且溫度恢復(fù)至室溫后，膠溶液的粘度增加 為原來的2倍，在雪糕、冰激凌、奶油和肉類等冷凍食品中應(yīng)用潛力巨大。
[0017] 生物材料樣品保藏：一株野油菜黃單胞菌(Xanthomonas campest;ris)WXLB-006， 已保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中屯、，簡(jiǎn)稱CCTCC，地址：中國(guó)武漢武漢大學(xué)，保藏日期： 2015年 11 月30日，保藏號(hào)為CCTCC N0:M 2015714。
[0018] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用一步發(fā)酵法得到一種低粘度且水化速率快的新型 黃原膠，可W大大降低發(fā)酵生產(chǎn)過程中動(dòng)力消耗。運(yùn)種新型黃原膠應(yīng)用到食品中做為膳食 纖維，尤其是應(yīng)用到一些飲料當(dāng)中時(shí)，可W簡(jiǎn)化黃原膠的前處理過程，省去攬拌時(shí)大量的動(dòng) 力消耗，減少攬拌剪切對(duì)食品口感的破壞。同時(shí)，其凍融后粘度增加的特性，在雪糕、冰激 凌、奶油和肉類等冷凍食品中應(yīng)用潛力巨大。最后，使黃原膠企業(yè)利用原有設(shè)備和技術(shù)就可 W實(shí)現(xiàn)新型黃原膠的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全方位發(fā)展，避免外部因素的干擾給企業(yè)帶來的損 失。
【附圖說明】
[0019] 圖1黃原膠傅里葉紅外光譜圖。a、商品級(jí)黃原膠，b、新型黃原膠。
[0020] 圖2黃原膠核磁共振圖。a、商品級(jí)黃原膠，b、新型黃原膠。
[0021] 圖3黃原膠的空間結(jié)構(gòu)圖。a、商品級(jí)黃原膠，b、新型黃原膠。
[0022] 圖4黃原膠在水溶液中形成的結(jié)構(gòu)。a、商品級(jí)黃原膠，b、新型黃原膠。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例1搖瓶發(fā)酵生產(chǎn)新型黃原膠 W野油菜黃單胞菌WXLB-006為出發(fā)菌株進(jìn)行發(fā)酵，培養(yǎng)基組分(g/L):甘油50,魚粉蛋 白腺3,酵母膏1，硝酸鋼0.8,屯水合硫酸亞鐵0.01，硫酸儀2.5,憐酸二氨鐘2,憐酸氨二鐘 3.5。
[0024] 在250mL搖瓶中裝50mL去離子水，加入培養(yǎng)基組分，在115°C滅菌20min，接種量 10%，在30°C搖床2(K)rpm發(fā)酵72h，黃原膠產(chǎn)量達(dá)到6g/L。發(fā)酵結(jié)束后向發(fā)酵液中加入等體 積的去離子水稀釋發(fā)酵液，然后SOOOXg離屯、30min去除菌體，上清液中加入3倍體積無水乙 醇析出黃原膠。40°C、0.1個(gè)大氣壓下真空干燥48小時(shí)，然后粉碎過80目的篩子，得到產(chǎn)品黃 原膠。
[0025] 實(shí)施例2發(fā)酵罐生產(chǎn)新型黃原膠 W野油菜黃單胞菌WXLB-006為出發(fā)菌株進(jìn)行發(fā)酵，培養(yǎng)基組分(g/L):甘油50,魚粉蛋 白腺3,酵母膏1，硝酸鋼0.8,屯水合硫酸亞鐵0.01，硫酸儀2