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黃原膠生產菌無色素黃單胞菌的選育和發酵條件的研究

發布日期:2015-03-19 10:58:31
黃原膠生產菌無色素黃單胞菌的選育和發酵條件的研究和黃單胞桿菌
黃原膠生產菌無色素黃單胞菌的選育和發酵條件的研究,黃原膠(Xanf/ianGMw )是由野油菜黃單胞桿菌(Xanf/KWWWKWcaw/iertn's )經發酵產生的一種胞 外雜多糖。黃原膠有許多獨特的理化性能,主要表 現在顯著的假塑性、良好的增稠性、較好的乳化穩定 性、耐酸、耐堿、耐高鹽、低濃度下的高粘度、對固體 懸浮能力強以及較寬的耐溫性、耐凍融性等等。作 為增稠劑、乳化劑、品質改良劑、懸浮劑廣泛應用于 食品工業;作為泥槳增稠劑和三次采油驅油劑應用 于石油行業。近年來應用面逐年擴大,在食品添加 劑中占據相當重要的位置[1‘2]。
我國黃原膠工廠始建于九十年代初,隨著黃原 膠市場需求不斷增加,目前生產廠家已發展到十幾 家,在發酵行業中舉足輕重。產品質量不斷提升,外 銷比重不斷擴大。但是黃原膠的質量提高還須在菌 種選育、生產培養基優化以及發酵、提取工藝、質量 控制諸多方面做大量工作。
黃單胞桿菌在發酵生成黃原膠的同時產生黃色 素,黃原膠生產菌無色素黃單胞菌的選育和發酵條件的研究,如不在工藝中去除,會影響產品的色澤,消除黃色 素給工藝增加了不少麻煩,同時,加大污水處理難度。
本研究從原始菌株出發,經過誘變,篩選到一株 不產色素的突變菌株,命名為XG30-1-SW菌株,生 產試驗證明,對提髙產品質量,降低污水處理難度, 起到重要作用。目前國內文獻尚未見相關報道。
1材料與方法
1.1材料 1.1.1菌種
本實驗室冰箱保存菌種黃原膠生產菌野油菜黃 Xanthomonas campestris )XG30-1〇 1.1.2培養基
(1)固體培養基(g/L):葡萄糖10,蛋白胨5,酵 母音0.5,NaCl2,牛肉膏3,瓊脂20,pH7.0。
(2)種子培養基(g/L):葡萄糖10,蛋白胨5,酵 母膏 0.5,NaC12,牛肉膏3,pH7.0。
(3)發酵培養基(g/L):葡萄糖40,大豆分離蛋 白(大豆粉)4,酵母粉0.5,碳酸耗1.5,pH7.0。
1.2方法
1.2.1亞硝基胍誘變與篩選程序 參照周鴻賓等[3]的方法進行。
誘變后涂平板,目測挑選無色素菌落。
1.2.2發酵條件
500mL三角瓶做種子培養和發酵培養,培養基 裝量為 lOOmL,培養條件:281C ~3〇1C ,200r/min 旋 轉式搖床培養72h,接種量為5 %。
1.2.3分析方法 1.2.3.1 產膠率測定[4]
作者簡介:宋玉麗(1969 ~),女,大學,工程師,主要從事生物發酵產品的研發工作。 E- mail :yjfll2@ yahoo, com. cn Tel: 13969362632 〇
稱取適量發酵液,加人發酵液2倍體積的酒精,
室溫下攪拌30min,回收沉淀,再加人1倍體積的酒 精洗漆過濾,得到的黃原膠置于60X:的烘箱中烘干 至恒重,精密天平稱量。
產膠率(%)=黃原膠干重(g)/發酵液重量(g) X100%
1.2.3.2粘度測定[5]
配制1%溶液,用NDJ-1旋轉粘度計測定。
測定條件:3號轉子測定251C時60r/min的粘 度。
1.2.3.3白度測定
樣品粉碎后過80目篩,用智能白度儀測定。 1.2.4 XG30-1-SW菌株的鑒定 1.2.4.1根據生長形態和培養條件等特征進行初 步鑒定
1.2.4.2將XG30-1-SW菌株的發酵產物做紅外吸 收圖譜,黃原膠生產菌無色素黃單胞菌的選育和發酵條件的研究,與標準黃原膠和出發菌株的發酵產物的紅 外吸收圖譜比對。
1.2.4.3遺傳穩定性測定
XG30-1-SW型菌株試管斜面保藏于41C冰箱, 每隔一個月挑取少許涂布固體培養基平板,28TC? 30C培養72h后觀察菌落顏色,并進行發酵培養,測
定產膠率、粘度、白度。
2結果
2.1誘變和菌株篩選
通過亞硝基胍誘變,在固體培養基平板上培養 72h后只有少數的無色素菌落長出,挑取圓形、凸 起、光滑濕潤、有粘連的無色素菌落在固體培養基平 板上反復劃線純化,共挑取突變株22株。經過初篩 和復篩,最終挑選出一株粘度較髙的突變株XG30- l-SW〇
2.2 XG30-1-SW菌株的鑒定 2.2.1菌落形態
XG30-1-SW菌株在固體培養基平板上281C? 301C培養72h,菌落形態與現有黃單胞菌一致,菌落 圓形、凸起、光滑濕潤、有粘連,但菌落顏色近于白 色,無黃色素產生。
2.2.2紅外吸收圖譜對照
將突變株XG30-1-SW菌株的發酵產物的紅外 吸收光譜圖與黃原膠標準紅外吸收光譜圖相對照 (見圖1),結果表明,其圖形基本一致,說明突變株 所產生的黃原膠與出發菌株的產物是一致的。
表1碳源對發酵水平的影響(未脫色處理)
碳源淀粉蔗糖葡萄糖
產膠串(%)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
從表1可知,在同樣工藝條件下,XG30-1-SW 菌株產品白度明顯高于原始菌株。XG30-1-SW菌 株對蔗糖、葡萄糖、淀粉都能充分利用,但以淀粉作 為唯一碳源時產品質量較差??紤]到黃原膠行業以 后的發展趨勢及原料的穩定性,選擇葡萄糖開展以 下的試驗。黃原膠生產菌無色素黃單胞菌的選育和發酵條件的研究,另外蔗糖、葡萄糖等原料在實消過程中 會發生呈色反應,產生的色素帶入產品中,影響產品 的色澤,所以選擇一種合理有效的消毒方式最大限 度的減少由原料產生的色素也是至關重要的。
2.3.2 氮源對XG30-1-SW菌株發酵水平的影響
微生物能夠利用的氮源分為有機氮源(如大豆 粉、豆粕、大豆分離蛋白、大豆蛋白肽、魚胨等)和無 機氮源(某些銨鹽)。本研究分別采用不同的有機氮 源作為唯一氮源進行實驗,結果見表2。
表2氮源對發酵水平的影響(未脫色處理)
氮源
產膠♦(%)
粘度(cp) 白度
大豆粉豆粕大豆分
離蛋白大豆蛋
白胨魚蛋
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可見,XG30-1-SW菌株對氮源的利用順 序為大豆、大豆分離蛋白、大豆胨(肽)、豆粕、魚胨 等。從小樣的白度結果看氮源種類、色澤不同對產 品的色澤影響不同,因此生產中原料的選擇也很重 要,原料中雜質含量要少,色素帶人量要少。
2.4遺傳穩定性測定
將復篩得到的XG30-1-SW菌株在固體培養基 斜面上連續傳代,每次傳代后測定產膠率、粘度和 白度,測定結果見表3。傳代培養13次,產膠率、粘 度和白度基本保持穩定,沒有明顯下降,說明誘變得
到的XG30-1-SW菌株能夠穩定遺傳。
表3 XG30-1-SW菌株遺傳穩定性測定
傳代次數原代123456
產膠率(%)3,323.303.303.293.283.293.27
粘度(卬)1500152014801480145014601440
白度66.866.966.766.566.866.867.0
傳代次數78910111213
產膠率(%)3.253.253.233.233.253.223.22
粘度(卬>1400145014201400142014001400
白度66.966.867,167.067,166.967.0
3討論
目前黃原膠生產的工藝已基本成熟,黃原膠生產菌無色素黃單胞菌的選育和發酵條件的研究,產品質量 指標也已經達到國標和應用的要求,但是許多內在 指標如質量穩定性等與國外產品一直存在著一定的 差距,達不到國外產品的水平,成為了國內產品質量 提髙的一個重大難題,這與生產工藝的脫色處理有 很大關系。本研究從原始菌種出發,經過亞硝基胍 誘變篩選出一株性狀穩定的XG30-1-SW菌株。通 過實驗證明該菌株不產生黃色素,而且性狀穩定,生 產中可以省去脫色處理工序,有利于保持產品質量 的穩定性??蛇M一步用于工業化生產來提高黃原膠 產品的內在質量水平。
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