发酵生产上，要正确控制发酵过程中的各种工艺条件，需要了解微生物生长和代谢产物合成与各种工艺条件的关系。黄原胶(Xanthan gum)是甘蓝黑腐黄单胞菌(Xanthmorms campestris p ．campestris，xcc)以碳水化合物为主要原料，经发酵工程生产的一种用途广泛的微生物多糖产品L1- 。目前，世界年产量达3万吨以上，我国在1986年实现工业化生产，但国内发酵生产水平较低，产量和质量都有待进一步提高_3J。影响黄原胶发酵的主要因素除了菌株、发酵培养、提取工艺外，还涉及发酵过程的所有发酵环境参数_4- 。本实验室从野生型Xcc中筛选出育种的出发菌株XCCNAU一01，经硫酸二乙酯(DES)和氯化锂(“a)复合诱变得到黄原胶生产菌株xCCNAu一92，通过单因子及正交试验确定了其最佳工业发酵培养基。本文探讨XCCNAU一92菌株在发酵过程中的生理变化规律如菌体生长和黄原胶生成规律，以此为基础，确定其发酵生产中的环境条件如温度,pH值、氧气、接种量和发酵周期等因素，并用最佳培养基配方在适宜的发酵条件下进行黄原胶摇瓶发酵，此外，还测定了其产品的丙酮酸含量。
1 材料与方法
1．1 材料
1 1．1 供试茵株噩其来源 XCCNAU 一92由本实验室保存和提供。
1 1 2 培养基( L)
种子液培养基蔗糖1O.O，鱼粉蛋白胨8．0，酵母粉1．0，牛肉浸膏3．0，pH7 0。菌株生理变化规律试验发酵培养基蔗糖60．0，氨源X1．0，MgSOa-7H2O 0．1，CaC03 3 0。发酵条件试验发酵培养基玉米淀粉60．0，鱼粉10．0，MgSO4-7H20 0 1。c~co3 3．0。最佳发酵培养基配方 玉米淀粉6O．0，氮源X1．0，c~co3 3．0，MgSO4-7H20 0 5，K2Ht~a。3H20 1 0，pH7．0。以上培养基均在1．05 kg／C1212，120℃条件下灭菌20min。
1 1．3 培养与发酵条件
种子液培养50ml三角瓶分装20rid种子液培养基，按种一环菌．放于旋转式摇床28℃，100r／min条件下培养24h。摇瓶发酵培养 250ml三角瓶装50ml发酵培养基，按5％ 种子液，28～3O℃ ，100～150r／min条件下培养60～72h。
1．2 方法
1 2．1 酋体生长测定 10g发酵液加4倍体积生理盐水稀释，离心(15000 r／min，15min)去上清，用生理盐水悬浮沉淀于1．5mlEppendorf管中，离心(1500 r／rnin，6rain)除C~CCh，取上清液， 离心(8000r／min，10rain)得菌体沉淀，洗涤2次，离心后，菌体沉淀于60～65℃烘干，称重。
1 2．2 发酵液粘度及黄原胶产量(包括工业掇)测定参见文献[7，8]
1．2，3 丙酮酸台量测定 用Ducrworth和Yaphe的发酵法测定[ 。
2 结果与分析
2．1 发酵过程中XCCNAU一92的生理变化规律摇瓶培养(3O℃ ，110r／rain)不同时间，测定菌体生长量CDW(Cell Dry Weight)、发酵液牯度及黄原胶生成量XGW(Xan—than GumWeight)，得XCCNAU一92生长曲线(图1)和黄原胶生长Il}j线(图2)。
图1、2表明．发酵过程中，xOCNAu92在对数生长期基本不合成黄原胶，黄胶在对数生长末期和稳定期合成，说明原胶的合成代谢是次生代谢，发酵动力为菌体生长与产物合成非偶联类型。此。图1和图2相比较还可发现．随着发酵粘度的增加，黄原胶的生物合成速度降。
2．2 溶氧对黄原胶发酵的影晌
在250ml三角瓶中装不同量发酵培养，30℃ ，100r／min条件下培养60h，测定原胶的生成量和发酵液粘度得图3。
结果表明，随装液量增加，黄原胶产量和发酵液粘度逐渐降低，xCCNAU一92菌株生产黄原胶需好的溶氧。株生产黄原胶需好的溶氧。
2．3 培养基pH对发酵的影响
将发酵培养基调成不同的pH，28℃ ，100r／min条件下摇瓶培养60h。测其黄原胶， 量和发酵液牯度得图4。图4表明，培养基起始pH对发酵有显著影响，若 H降低到5．0以下，或增到8．O以上，黄原胶的生成量明显下降，pH5．0～8．0为XCCNAU一92发酵的适宜pH，最适口H为7．0。
2．4 培养温度对发酵的影响
在110r／min。不同温度下摇瓶发酵60h，根据黄原胶产量和发酵液的粘度随温度变化情况作图5。
结果表明，30℃ 是黄原胶生产的最适温度，高于或低于3O℃ ，黄原胶产量及发酵液粘度皆下降，但在28-30℃ 范围内变化不显著，x0 Au一92对温度有较好的稳定性。
2．5 接种量及发酵时间的影响
将培养好的种子液按不同量加入发酵培养基中，并进行不同时间的培养。得表1结果。
从表1看出，发酵60h。按种量为3mI以上的发酵液粘度和黄原胶产量较高，当发酵72h，接种量的多少对黄原胶合成影响不大。接种量为6％，发酵周期为60h，黄原胶合成量即达最高。
2．6 最佳配方，适宜条件下的黄原胶发酵取培养好的种子液6％接种于最佳发酵培养基中，3O℃，150r／min条件下发酵72h，XCCNAU 一92 发酵液粘度高达86000cp(4 转子。6r／roan，室温条件下测定)，工业级黄原胶产量达40.84 g/L
2．7 XCCNAU一92黄原胶产品的丙酮酸含量
丙酮酸含量是黄原胶产品的一项重要质量指标，丙酮酸含量越高．黄原胶的性能越好，我国食品添加剂标准中规定黄原胶样品的丙酮酸含量≥1 5％。本研究所测定的结果(见表2)表明，金湖样品、XCC一标准，且XCCNAU一92样品的丙酮酸含
量高于金湖样品的丙酮酸含量。
3 讨论
黄原胶是次生代谢产物，发酵动力学为菌株生长与产物合成非偶联类型，与抗生素和微生物毒素等物质合成代谢类似，代谢产物的合成是在菌体浓度接近或达到最高后才开始的_1 。为获得高产，培养条件要求短的对数生长期和长的稳定期，或降低对数生长期生长率，以提早形成次级代谢产物。在黄原胶这种高粘度发酵体系中，氧气是很重要的限制因子。xccNAu一92在发酵过程中的生理变化规律揭示，黄原胶发酵过程初期表现为低粘度的牛顿体系，随着产物的形成，发酵液粘度渐增，
在后期呈现为高粘度的非牛顿体系，影响黄原胶产量和质量的进一步提高，其主要原因就是高粘度发酵液影响氧的传递和液料的氧密度，出现氧的限制问题。菌株XCCNAU一92发酵生产黄原胶的适宜条件是：需氧，发酵温度为3O℃，培养基起始pH为7 0，接种量6％，发酵周期60h。XCCNAU一92利用最佳发酵培养基配方，在30℃，150r／min条件下发酵72h时，发酵液粘度达86000cp，工业级黄原胶产量达40．84g／L，碳源转化率达68 1％，高于美国的黄单胞菌多糖生产菌x．campe．strisNRRLB一1459(约印％)和国内生产菌株N．K—l(55％)、L4(63．86％)及S一152(57 l一72．5％)的转化率Ll1 。
