一種以野油菜黃單胞菌發酵制備黃原膠的方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種W野油菜黃單胞菌發酵制備黃原膠的方法及其應用，屬生物工程
技術領域。
【背景技術】
[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，相對分子量為2.ΟΧΙΟ6~5.OX 10化a。黃原膠的基本結構由重復的五 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構，側鏈由D-甘露糖、 D-葡萄糖醒酸和D-甘露糖組成的Ξ糖單位構成，靠近主鏈的甘露糖殘基常被乙酷化，側鏈 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條件 相關。黃原膠的Ξ糖側鏈通過氨鍵反向纏繞主鏈形成黃原膠的一級線型結構，一級線型結 構互相纏繞形成黃原膠的二級結構----棒狀雙螺旋結構，棒狀雙螺旋再經扭曲、纏繞和折 疊形成黃原膠的Ξ級及更高級空間結構，溶于水后其水溶液形成類似蜂窩狀結構。
[0003] 黃原膠獨特的分子結構使其具有良好的安全性、水溶性、穩定性、增黏性、假塑性、 懸浮與乳化性、與其它膠的協效性，同時黃原膠還耐酸堿、耐鹽、耐酶解W及耐高溫、抗低溫 冷凍，是目前國際上性能優越的生物膠之一，常用作增稠劑、乳化劑、助懸劑和穩定劑，已被 廣泛應用于日用化工、石油開采、紡織印染、食品、醫藥、涂料、農藥等眾多領域，具有廣闊的 市場前景。
[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，受國際石油價格下 跌的影響，世界主要產油大國均縮減其原油產量，隨之而來的就是黃原膠的需求量暴跌。導 致國內黃原膠產業效益滑坡，許多黃原膠生產廠家頻臨停產、半停產狀態。我們W甘油為碳 源發酵得到的新型黃原膠性能優良，主要應用在食品領域，具有廣闊的市場空間。本發明一 方面拓寬了黃原膠的應用領域，另一方面可W解決黃原膠企業生存問題，使企業在不需要 改型的情況下，利用原有設備和技術就可W實現新型黃原膠的生產，實現企業的全方位發 展，避免因外部因素的干擾給企業帶來巨大的損失。
【發明內容】
[000引本發明的目的是提供一種W野油菜黃單胞菌發酵制備黃原膠的方法及其應用，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 和憐酸鹽等營養物質，通過發酵得到一種新型黃原膠，該新型黃原膠產品具有速溶、水溶液 粘度低、且-20°C反復凍融后粘度增加的特性。
[0006] 本發明的技術方案，W美國農業部北方研究所的野油菜黃單胞菌NR化B-1459為 出發菌株，經過多次誘變、篩選和W甘油為碳源的馴化，得到一株可W利用甘油發酵生產黃 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,已保藏于中國典型培 養物保藏中屯、，簡稱CCTCC，保藏號為CCTCC N0:M 2015714。
[0008] 所述野油菜黃單胞菌WXLB-006菌株發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 培養基，在有氧條件下進行發酵獲得一種新型黃原膠;具體步驟為： (1) 發酵野油菜黃單胞菌WXLB-006為菌種進行發酵生產； 種子培養基組成Wg/L計為:甘油20,魚粉蛋白腺5,牛肉膏3,酵母膏1，調節pH 7.0± 0.01; 種子培養條件:250mLS角瓶裝液量50mL，搖床轉速20化/min，培養溫度30 ± 1°C，培養 時間12h，種子培養基中能夠達到的菌體濃度為0.27 ± 0.03g/l; 發酵培養基組成W g/L計為: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; 發酵條件:接種量10%，發酵溫度30 ± 1 °C，搖床200r/min發酵72h，得到發酵液;發酵過 程中用Imol/L鹽酸及Imol/L氨氧化鋼調節抑=7.0 ±0.01; (2) 提取:將步驟（1)所得發酵液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個大氣壓下真空干燥48h，然后粉碎 過80目的篩子，得到產品黃原膠。
[0009] 步驟(1)中發酵條件為采用化發酵罐，裝液量為化，發酵過程中的攬拌轉速和通氣 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] 所述發酵培養基中的碳源為甘油。
[0012] 所述黃原膠應用于食品及速溶型飲料中。
[0013] 所述黃原膠應用于雪糕、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 左右且結構松散。發酵培養基中碳源為甘油。
[0015] 發酵得到的新型黃原膠由于其分子量小且結構松散，水化速率快于一般商品級黃 原膠，水溶液的粘度也低于一般商品級黃原膠溶液。該新型黃原膠在食品中應用，可W省去 攬拌時大量的動力消耗，減少攬拌剪切對食品口感的破壞;其次，應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-20°C反復凍融且溫度恢復至室溫后，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， 已保藏于中國典型培養物保藏中屯、，簡稱CCTCC，地址：中國武漢武漢大學，保藏日期： 2015年 11 月30日，保藏號為CCTCC N0:M 2015714。
[0018] 本發明的有益效果:本發明采用一步發酵法得到一種低粘度且水化速率快的新型 黃原膠，可W大大降低發酵生產過程中動力消耗。運種新型黃原膠應用到食品中做為膳食 纖維，尤其是應用到一些飲料當中時，可W簡化黃原膠的前處理過程，省去攬拌時大量的動 力消耗，減少攬拌剪切對食品口感的破壞。同時，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用潛力巨大。最后，使黃原膠企業利用原有設備和技術就可 W實現新型黃原膠的生產，實現企業的全方位發展，避免外部因素的干擾給企業帶來的損 失。
【附圖說明】
[0019] 圖1黃原膠傅里葉紅外光譜圖。a、商品級黃原膠，b、新型黃原膠。
[0020] 圖2黃原膠核磁共振圖。a、商品級黃原膠，b、新型黃原膠。
[0021] 圖3黃原膠的空間結構圖。a、商品級黃原膠，b、新型黃原膠。
[0022] 圖4黃原膠在水溶液中形成的結構。a、商品級黃原膠，b、新型黃原膠。
【具體實施方式】
[0023] 實施例1搖瓶發酵生產新型黃原膠 W野油菜黃單胞菌WXLB-006為出發菌株進行發酵，培養基組分(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，加入培養基組分，在115°C滅菌20min，接種量 10%，在30°C搖床2(K)rpm發酵72h，黃原膠產量達到6g/L。發酵結束后向發酵液中加入等體 積的去離子水稀釋發酵液，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個大氣壓下真空干燥48小時，然后粉碎過80目的篩子，得到產品黃 原膠。
[0025] 實施例2發酵罐生產新型黃原膠 W野油菜黃單胞菌WXLB-006為出發菌株進行發酵，培養基組分(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