低能N+注入威蘭膠生產(chǎn)菌誘變選育及發(fā)酵工藝優(yōu)化.pdf

1、威蘭膠(welan gum)是由某些產(chǎn)堿桿菌Alcaligenes sp.合成的微生物胞外雜多糖。它的結(jié)構(gòu)骨架由D-葡萄糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖重復(fù)單元構(gòu)成，側(cè)鏈由單一的L-甘露糖或L-鼠李糖構(gòu)成。威蘭膠易溶于水，其水溶液具有獨特的流變學(xué)性質(zhì)和良好的增粘、耐酸堿性。威蘭膠作為懸浮劑、增稠劑、穩(wěn)定劑等廣泛用于水泥、石油行業(yè)中，且受到更多行業(yè)的關(guān)注。但目前只有美國凱可(CP-Kelco)公司實現(xiàn)了威蘭膠的工業(yè)化生產(chǎn)，其價格居

2、高不下。我國對威蘭膠生產(chǎn)工藝鮮見報道。因此有必要選育高產(chǎn)、穩(wěn)定的威蘭膠生產(chǎn)菌以及開發(fā)其生產(chǎn)工藝。本論文以提高發(fā)酵法生產(chǎn)威蘭膠的水平為目標(biāo)，對威蘭膠生產(chǎn)菌種改造、培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件優(yōu)化及發(fā)酵動力學(xué)等方面進(jìn)行了較為深入的研究，大幅度提高了威蘭膠的產(chǎn)量，為發(fā)酵法生產(chǎn)威蘭膠的工業(yè)化奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　 本論文取得了如下主要進(jìn)展：
　　 利用低能N+離子束誘變育種方法對威蘭膠生產(chǎn)菌進(jìn)行了誘變選育研究。確定了用2％葡萄糖溶液制

3、備菌膜，在能量為20keV，注入劑量為20×1014 ions/cm2條件下，篩選出一株高產(chǎn)菌株A.sp.NX-3-1。多批次搖瓶發(fā)酵誘變菌產(chǎn)膠量比出發(fā)菌產(chǎn)膠量高22％，且該菌株遺傳性狀穩(wěn)定。
　　 在單因素優(yōu)化的基礎(chǔ)上，利用中心復(fù)合設(shè)計與響應(yīng)面分析法，優(yōu)化了搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基，確定了適合工業(yè)化生產(chǎn)的培養(yǎng)基(g/L)：玉米淀粉44.2，豆粕粉4.3，K2HPO43，MgSO40.4?？疾斓弥獡u瓶發(fā)酵的條件：初始pH7.2，裝液量80

4、mL/500mL三角瓶，發(fā)酵溫度30℃。
　　 在7.5L發(fā)酵罐上，考察了初始糖濃度、攪拌轉(zhuǎn)速、pH等發(fā)酵條件對分批發(fā)酵生產(chǎn)威蘭膠的影響，試驗結(jié)果表明：發(fā)酵初始糖濃度為40g/L左右，攪拌轉(zhuǎn)速為600r/min，發(fā)酵過程控制pH7.0，威蘭膠產(chǎn)量最高可達(dá)27.1g/L。同時對威蘭膠發(fā)酵的動力學(xué)進(jìn)行了初步的研究，基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程，建立了較為合理的動力學(xué)模型，從理論上對威蘭膠發(fā)酵過程進(jìn)行了