新型微生物多糖威兰胶的发酵研究

【摘要】：威兰胶(Welan Gum、又名威伦胶或韦兰胶)是由细菌发酵生产的胞外杂多糖,过去的名称为S-130。威兰胶是美国的Kelco公司上世纪80年代继黄原胶和结冷胶之后开发的最具市场前景的微生物代谢多糖之一。因其特定的流变性和独特的分子结构而在石油开采、建筑、食品等领域有广泛的应用开发价值。 研究了威兰胶的发酵特性,优化了发酵培养基的组成和发酵培养条件,探讨了威兰胶的提取、分离和纯化工艺,对威兰胶样品的分子结构进行了初步的探索研究,最后对制得的威兰胶样品进行了流变学性质的研究。主要的研究结果如下: 本研究以威兰胶产量和黏度为指标进行了发酵工艺的优化,并研究了其代谢规律。确定发酵培养条件为:40g/L蔗糖,4g/L复合氮源(20%硝酸钠和80%的牛肉膏),2g/L KH_2PO_4,0.1g/L MgSO_4,0.5mL/L的0.1%FeSO_4。初始pH为7.2～7.4,5%的接种量、装液量为50mL/250mL三角瓶、转速为200r/min、30℃恒温培养58h,威兰胶产量从9.326g/L提高到21.767g/L。菌体在培养到对数生长期中后期接种,即16h～24h,而大约44小时后进入衰亡期,生物量缓慢下降,威兰胶产量迅速上升,因此发酵时最好在16h～24h接种,可以避免或缩短停滞期,缩短发酵时间。通过对威兰胶粗品的预处理和进一步的分离纯化工艺,得到了纯化样品,用传统化学方法、薄层层析、离子色谱、红外光谱、气质联用等对其化学结构进行了研究,分析得威兰胶结构中含有鼠李糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖醛酸,百分比分别约为:36.06%,32.58%,8.98%,5.28%,14.33%。总糖含量84.95%,乙酰基含量为5.8375%;糖苷键类型主要为B构型。 对威兰胶流变学性质进行了初步的研究,确定了成兰胶水溶液为高假塑性流体,其黏度在不同的温度(30℃～121℃),浓度,pH范围(2～12),盐离子(钠、钾、钙、铝)等外在环境的影响下极其稳定,与黄原胶比较具有更好的效果。