携氧剂（H2O2）对野油菜黄单胞菌合成黄原胶的影响

携氧剂（H2O2）对野油菜黄单胞菌合成黄原胶的影响 携氧剂(H2O2)对野油菜黄单胞菌合成黄 原胶的影响 ※工艺技术良品雨篁2004,VoL25,No.11215 携氧剂(H202)对野油菜黄单胞菌 合成黄原胶的影响 欧杰,李柏林,刘秀杰,王刚 (上海水产大学食品学院,上海200090) 摘要:黄原胶(XanthanGum)~由野油菜黄单胞菌(Xanthomonascampestris)碳水化合 物为主要底物,经发酵产 生的'种酸性胞外杂多糖.发酵中后期黏度增大,氧的传质能力下降,从而影响了黄 原胶的产量.本课题研究黄 原胶生物合成过程中,H202对供氧和提高产胶率的影响.根据添加H202实验得 出,H202添加量为lml即在发酵 液中浓度为4.4mmol/L左右为最适的添加量,最佳添加时刻为48h左右.得出低浓 度的Hz0z能提高黄原胶的产量, 产胶率平均提高了3.28%. 关键词:野油菜黄单胞菌;黄原胶;H202 EffectsofOxygenCarrier(I-h02)ontheBiosynthesisofXanthanGumbyXanthomonascampestris OUJie,LIBai—lin,LIUXiu-jie,WANGGang (CollegeofFoodScience,ShanghaiFisheriesUniversity,Shanghai200090,China) Abstract:XanthangumisakindofexosporeheteropolysaccharidethatcanbebiosynthesizedbyXanthomonascampestris. TheyieldofXanthangumwaslargelyaffectbydissolvedoxygeninthefermentedliquor.Asanoxygencarder,hydrogen peroxide(H202)wasintroducedintofermentationprocesstOimprovedissolvedoxygenlevelandmcreasetheyieldofXanthan gum.48hand4.4mmol/LwastheoptimaltimeandH202concentration.respectively.Theyiel dofXanthangumWasincreased averagelyby3.28%. Keywords:Xanthomonascampestris;Xanthangum;H202 中图分类号:TS201.3文献标识码:A文章编号:1002—6630(2004)11-0215—03 黄原胶是由野油菜黄单胞菌(XanthOmonas 收稿日期:2004—07一l8 作者简介:欧杰(1964一),男,讲师,硕士,研究方向为 食品微生物学. 参考文献: 【2】 【3】 胡晓燕,曲音波.细菌纤维素研究进展【J1.纤维素与纤维 素科学,1998,(4):56—64. FYoshinaga,NTonouchi,KWatanabe.ResearchProgressin ProductionofBacterialCellulosebyAerationandAgitation CultureandItsApplicationasANewIndustrialMaterial 【J】.BiosciBiotechBiochem,1997,6l(2):219—224. OkiyamaA,MotokiM,YamanakaS,eta1.Bacterialcellu— loseIV.ApplicationtOprocessedfoods[J】.Food campestris)以碳水化合物为主要底物,经发酵产生的一 种酸性胞外荚膜多糖….黄原胶分子的基本构成为D.葡 萄糖,D.甘露糖,D.葡萄糖醛酸,乙酸以及丙酮酸, 其中前三者的比率接近3:3:2t21.其分子主链结构与纤维 素基本相同,显着差别仅在于三糖侧链的无水葡萄糖单 【4】 【5】 【6】 Hydrocolloids,l993,6(6):503—5l1. MSchrainm,ZGromet,SHestrin.SynthesisofCellulose byAcetobacterAcetobacterxylinum3.Substratesand Inhibitors[J].BiochemJ,l957.67:669—679. TOikawa,TOhtori.MAmeyama.ProductionofCellulose fromD—mannitolbyAcetobcterxylinumKU—1.Biosci[J]. BiochemJ.1957,59(2):33l一332. 余晓斌,卞玉荣,全文海.Acetobacterxylinu生产纤维素 的最适培养基成分[J】.生物技术,1999,9(3):27—30. 2162004,Vo1.25,No.11食晶雨芈※工艺技术 位之间的交替.每两个经由13.1,4.D.糖苷键连接而 成,含有一条由一个葡萄糖醛酸连接两个D.甘露糖组 成的侧链,上面连接有乙酸盐和丙酮酸盐.由于其独 特的分子结构,使其具有优良的性能.这使其在食品, 医药,石油,印染等诸多方面得到广泛的应用…. 黄原胶发酵生产中后期黏度增大,氧的传质能力下 降,影响产量.通过添加携氧剂可以提高溶氧,H:0: 是目前正在探讨的一种携氧剂,H202可以分解成水和氧 气,从而提供给细胞生长和代谢所需的氧气. 采用H202作为携氧剂具有下列优点…: (1)H202与通气供氧相结合,适宜的H202添加浓度 和添加方式可以提高发酵体系的细胞密度; (2)H20:在过氧化氢酶的催化下分解放出氧气,在 反应不是非常剧烈的情况下,氧气将直接以分子形式传 给细胞,不会形成气.液传质阻力,提高了氧气的传质 速率;氧气的传输如果能完全消除气液传输阻力,将会 极大的提高经济效益; (3)对剪切力敏感及非常粘稠的发酵体系,添加 H:0:提供了一种提高供氧的方法; (4)H202供氧还可能改变菌体的代谢途径,促进菌 体利用更为有效的代谢途径来合成产物. 当培养野油菜黄单胞时,用这种供氧方法,可使 溶解氧维持在50%以上. 迄今为止,通过分解H:0:提供给细胞氧气是最直 接和最有效方法.在黄原胶发酵中,H:0:的分解是通 过过氧化氢酶完成的.此外,在二元酸发酵过程中,添 加H:0:对细胞色素P450酶的活性有明显的促进作用【6]. l材料与方法 1.1菌种 本实验室保藏的野油菜黄单胞菌Xanth0mona campestris-2HL. 1.2培养基 固体平板(斜面)培养基组成(%,w,,,)蔗糖1.2,蛋 白胨0.5,牛肉浸膏0.3,酵母膏0.1,琼脂粉2.0. 液体种子培养基组成(%,w/V)蔗糖1.2,蛋白胨 0.7,牛肉浸膏0.3,酵母浸出汁0.1. 发酵培养基的组成(%,W/V)玉米淀粉5,牛肉浸 膏0.3,K2HPO40.05,CaCO0.3,大豆0.3. 1.3摇瓶发酵试验 测定H202最佳添加时刻:分别于40,43,46, 49和52h时用医用5ml注射器注入lmlH:O:,继续发酵, 66h结束. 测定最佳添加量实验:于44h时分别在各个发酵摇 瓶中添加l,3,5,7和9mlH:O:,继续发酵,66h 结束.每个样品设二个平行,对照样三个平行. 1.4H:0:添加实验 实验在摇瓶发酵的基础上进行,经选取42, 48,52,和60h四个时刻点,分别添加不同量的H:0:. H202的添加量分别是l,3和5ml,在发酵液中的浓度 分别约是4.4,l3.2和22.0mmol/L.添加方式采用医用 注射器直接注射.每个样品设三个平行,对照样三个 平行. 1.5黄原胶产胶率测定 发酵结束后,用工业酒精沉淀发酵液中的黄原胶, 洗涤三次,挤干,于45?烘箱中干燥称量,取三个平 行的平均值,得到平均产胶率和平均干重. 1.6产胶率测定 产胶率:每100ml发酵液中得到黄原胶干重的百分 数. 2结果与分析 2.1不同发酵时刻添加lmlI-hO:对黄原胶生物合成的影 响 11缶《 :盈 H202添加时间(h) 图l不同发酵时间添加lmlH202对黄原胶生物合成的影响 Fig.1Effectsof1mlH202addedontheXanthangum biosynthesisduringfermentation 由图l可见.发酵时刻为44h左右时,添加H:0:, 产胶率较高. 2.2添加不同浓度H:0:的产胶率比较 图2是在不同发酵时刻添加不同浓度H:0:对黄原胶 2,6 2,55 料2.5 2,45 2,4 2,35 2-3 2,25 42485460 时问0a) 图2不同发酵时刻添加不同浓度H:O:对 黄原胶生物合成的影响 Fig.2Effec~ofdifferentconcentrationH202addedon theXanthangumbiosynthesisduringfermentation ※工艺技术侵晶香篝2004,VoL25,No.11217 生物合成的影响,由实验可得到在48h时添加lml的H2O: 黄原胶产量最大,而此时H:0:在发酵液中的浓度是 4.4mmol几. 2.3添加H:0:实验样与对照样产胶率的比较 对照样的平均产胶率是2.36%;不同发酵时刻添加 lmlH:O:后得到平均产胶率是2.41%.添加H20:的实验 样,其产胶率均高于对照样.而且其中最高的个别样 产胶率可以达到7.62%.产胶率较对照样平均提高了 3.28%;pH下降0.36,0.5.如图3所示: 2.5 —2.45 墼2-4 2.35 要的,H:O:的浓度过高会杀死培养的细菌,导致黄原 胶的产率明显下降.低浓度的H:0:可减小其对细胞的 损伤,且过氧化氢酶能迅速将其分解并提高溶氧水平, 从而提高黄原胶的产胶率. 3.3根据添加H202实验得出,H202添加量为lml即在 发酵液中浓度为4.4mmol/L左右为最适的添加量.发酵 时刻为48h左右添加,为添加H:O2的最佳时刻. 参考文献: LuisI,Roberto0C,MarceloAD.Sequentialassemblyand polymerizationofthepolyprenol-linkedpentasaccharide repeatingunitoftheXanthanpolysaccharideinXanthomonas campestris[J].JournalofBacteriology,1993,175(9):2490- 2500. 刁虎欣,郑双诚.黄原胶和半乳甘露聚糖分子间的增粘协 效性及其应用.食品与发酵工业,1992,18(1):69-72. 赵兴春.黄原胶的特征和应用【J】.食品工业,1997,18(2): 51.53. 李良,焦鹏,曹竹安.添加H202对提高供氧及微生物 代谢的影响【J】.微生物,2002,42(1):129-131. GSriram,YManjulaRao,AKSuresh,eta1.Oxygensupply withoutgas-liquidfilmresistancetOxanthomonascampestfis cultivation【J】.BiotechnologyandBioengineering,1998,56 (6):715-722. 李书良,华玉涛,黄英明,等.二元酸发酵过程中加H202 对细胞色素P450酶及产物生成的影响【J】.微生物, 20o1,41(6):359-363. 明年巴西将向中国出口大豆800万吨 巴西利亚消息:据巴西全国谷物出13商协会(ANEC)总裁称,2005年巴西将向中国 出口800万吨大豆,约占其 总出口量2500万吨的三分之一. 由于中国在今年早些时候暂停部分企业向中国出口巴西大豆,使得今年巴西对华 大豆出口量降至550万吨.他 还称,2004年巴西预计出口大豆1850万吨,低于先前预期的2000万吨. 巴西大豆行业官员表示,目前巴拉那瓜港口的基础设施能否适应明年初新大豆的 外运,依然令人担忧. 穰留髻斌南""薄长食1{乏鲜埝 最近,一种经过叶绿素"染色"的塑料薄膜问世,它可以防止光线与绿色食品中的叶绿素发生氧化作用导致 食品腐烂,因而大大延长了绿色食品的保存时间. 此项成果是由德国科学家取得的,科研人员将塑料薄膜用叶绿素以特殊方法进行"染色",经过这种处理后 的薄膜用采包装食品就可以有效"截获"致使食品腐烂的光线,从而大大延长了食品保鲜期.新方法不仅简便易行, 而且成本低廉. …