一株鞘氨醇单胞菌TP-5产生的韦兰胶及其性质研究

摘要

韦兰胶具有较高的剪切稀化性及优良的流变性能，主要作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂、润滑剂、成膜剂和粘合剂应用于工农业的各个方面。特别是在食品、混凝土、石油、油墨等工业中有广泛的应用前景。鞘氨醇单胞菌TP-5(Sphingomonas sp.TP-5)能合成微生物胞外多糖韦兰胶(welan gum)。本文优化了韦兰胶的发酵培养基，研究了韦兰胶的流变学性质及与其他胶复配的凝胶特性，并验证了韦兰胶合成关键基因UDP-葡萄糖脱氢酶基因(ugdG)的功能。
　　 以发酵产量、糖转化率、粘度为指标，采用单因素实验和响应面法对菌株TP-5合成韦兰胶的发酵条件进行优化。在发酵培养基为蔗糖47.5g/L、NaNO34.5g/L、玉米浆1.0g/L、MgSO40.3g/L、Na2HPO4·12H2O5.75g/L、CaCO31.5g/L、FeSO40.005g/L时，多糖产量从原始发酵配方产量的17.0g/L提高到24.21g/L，蔗糖转化率达到50.96％，糖转化率提高42%。
　　 韦兰胶水溶液具有良好的耐温性和耐酸碱性。与黄原胶(xanthan gum)、结冷胶(gellan gum)、瓜尔豆胶(guar gum)或槐豆胶(locust bean gum)等生物胶复配后，能增加后者的粘度和耐温性。不同比例复配胶的粘度随温度的不同而变化。
　　 韦兰胶与结冷胶复配，在结冷胶浓度大于60%时，加热到85℃以上，可以形成凝胶。韦兰胶与结冷胶或黄原胶复配，结冷胶或黄原胶浓度大于20%，在加入大于的0.01mol/LCrC13时，可以形成凝胶。此外还研究了韦兰胶与其它胶复配，加热或加入CC13形成凝胶后，不同加热温度或不同CrC13浓度所形成的各配比复配胶的凝胶特性。
　　 克隆了菌株TP-5的UDP-葡萄糖脱氢酶基因(ugdG)，表达及纯化了重组的UDP-葡萄糖脱氢酶。研究了菌株TP-5中ugdG编码的UDP-葡萄糖脱氢酶(UDPG-DH)的生化特征及生物学功能，证明编码的UDPG-DH具有葡萄糖脱氢酶的活性，能催化UDP-葡萄糖转变为UDP-葡萄糖醛酸。生化分析表明，菌株TP-5的UDP-葡萄糖脱氢酶酶活较高。当底物为UDP-葡萄糖时，Km值为0.86mM；当底物为NAD+时，Km值为0.36mM。