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地毯草黄单胞菌发酵生产黄原胶工艺条件优化

郑梅霞 朱育菁 刘波 黄素芳 陈峥 张连宝

郑梅霞, 朱育菁, 刘波, 黄素芳, 陈峥, 张连宝. 地毯草黄单胞菌发酵生产黄原胶工艺条件优化[J]. 福建农业学报, 2017, 32(7): 762-767. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2017.07.014
引用本文: 郑梅霞, 朱育菁, 刘波, 黄素芳, 陈峥, 张连宝. 地毯草黄单胞菌发酵生产黄原胶工艺条件优化[J]. 福建农业学报, 2017, 32(7): 762-767. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2017.07.014
ZHENG Mei-xia, ZHU Yu-jing, LIU Bo, HUANG Su-fang, CHEN Zheng, ZHANG Lian-bao. Optimized Fermentation for Production of Xanthan Gum Using Xanthomonas axonopodis[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2017, 32(7): 762-767. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2017.07.014
Citation: ZHENG Mei-xia, ZHU Yu-jing, LIU Bo, HUANG Su-fang, CHEN Zheng, ZHANG Lian-bao. Optimized Fermentation for Production of Xanthan Gum Using Xanthomonas axonopodis[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2017, 32(7): 762-767. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2017.07.014

地毯草黄单胞菌发酵生产黄原胶工艺条件优化

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2017.07.014
基金项目: 

福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项 2015R1018-2

福建省农业科学院科技创新项目 2015CX-7

详细信息
    作者简介:

    郑梅霞(1986-), 女, 硕士, 助理研究员, 研究方向:微生物生物技术(E-mail:zhengmeixia2005@163.com)

    通讯作者:

    朱育菁(1972-), 女, 博士, 研究员, 研究方向:农业生物药物与生物防治的研究(E-mail:zyjingfz@163.com)

    刘波(1957-), 男, 博士, 研究员, 研究方向:微生物生物技术与农业生物药物(E-mail:fzliubo@163.com)

  • 中图分类号: TS201.3

Optimized Fermentation for Production of Xanthan Gum Using Xanthomonas axonopodis

  • 摘要: 为了获得更高品质的黄原胶,优化黄原胶高产菌株地毯草黄单胞菌FJAT-10151的发酵工艺,通过单因素及正交设计对培养基(碳源、氮源和无机盐离子)和发酵条件(发酵时间、pH、装液量和接种量)进行优化,试验获得最佳发酵培养基为葡萄糖30 g·L-1、豆饼粉30 g·L-1、KH2PO42 g·L-1、pH值9.0。在装液量50 mL/250 mL、接种量8%培养条件下发酵72 h,黄原胶产量达到21.0 g·L-1,是初始培养条件产量8.65 g·L-1的2.43倍。优化发酵工艺后,黄原胶品质提高,丙酮酸含量从8.9%升高到16.3%,而蛋白质含量从15.27%降低到4.8%。
  • 图  1  黄原胶产量随碳源的变化

    注:图上不同字母表示经Duncan法检测在0.05水平上差异显著,下同。

    Figure  1.  Change on xanthan gum production by varying carbon source

    图  2  黄原胶产量随氮源的变化

    Figure  2.  Change on xanthan gum production by varying nitrogen source

    图  3  黄原胶产量随无机盐离子的变化

    Figure  3.  Change on xanthan gum production by varying inorganic salt addition

    图  4  黄原胶产量随发酵时间的变化

    Figure  4.  Change on xanthan gum production by varying fermentation 18:13:09

    图  5  黄原胶产量随装液量的变化

    Figure  5.  Change on xanthan gum production due to filled culture volume

    图  6  黄原胶产量随初始pH的变化

    Figure  6.  Change on xanthan gum production due to initial pH of medium

    图  7  黄原胶产量随接种量的变化

    Figure  7.  Change on xanthan gum production due to inoculation

    图  8  地毯草黄单胞菌FJAT-10151的透射电镜观察

    Figure  8.  Electron microscopy of X. axonopodis FJAT-10151

    表  1  L9(34)正交试验分析因素与水平

    Table  1.   Factors and levels of orthogonal experiment

    因素 因素/(g·L-1)
    葡萄糖 豆饼粉 KH2PO4
    -1 20 10 1
    0 30 20 2
    1 40 30 4
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    表  2  正交优化结果极差分析

    Table  2.   Range analysis on orthogonal test results

    水平 因素/(g·L-1) 黄原胶产量
    /(g·L-1)
    葡萄糖 豆饼粉 KH2PO4
    1 40 30 1 15.29±1.83
    2 20 20 4 13.61±1.22
    3 40 10 4 11.14±0.55
    4 20 30 2 14.39±0.48
    5 30 30 4 17.71±1.02
    6 40 20 2 16.34±0.19
    7 30 20 1 13.83±0.43
    8 30 10 2 12.07±0.37
    9 20 10 1 9.51±0.09
    20 10 1 -
    30 20 2 -
    40 30 4 -
    0.625 0.545 0.644 -
    0.713 0.730 0.713 -
    0.727 0.790 0.708 -
    R 0.102 0.245 0.070 -
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    表  3  黄原胶中中性糖、丙酮酸和蛋白质的含量

    Table  3.   Neutral sugar, pyruvic acid and protein contents in xanthan gum produced from fermentation

    项目 中性糖
    /%
    丙酮酸
    /%
    蛋白质
    /%
    标准曲线 葡萄糖 葡萄糖醛酸 牛血清白蛋白
    相关系数(R2) 0.9980 0.9982 0.9980
    黄原胶1 36.81 8.9 15.27
    黄原胶2 25.3 16.3 4.8
    注:黄原胶1:基础培养基提取的黄原胶[10];黄原胶2:优化培养基后提取的黄原胶。中性糖线性方程为OD490nm=0.0331CGlu +0.1151;丙酮酸线性方程为OD530nm=15.256CGlcA+0.0782;蛋白质线性方程为OD580nm=0.0293CBSA +0.4233。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-03
  • 修回日期:  2017-05-21
  • 刊出日期:  2017-07-28

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