“韦兰胶发酵生产工艺应用技术的研究”项目通过省级鉴定

低能N+注入威兰胶生产菌诱变选育及发酵工艺优化
的开题报告
题目：低能N+注入威兰胶生产菌诱变选育及发酵工艺优化的研究
研究背景和意义：
威兰胶是一种具有多种生物活性的生物大分子，广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。

然而，目前市面上的威兰胶主要来源于野生菌或非经过优化的传统发酵方法，存在产量低、质量不稳定等问题，制约了其产业化应用。

基于此，本研究通过低能N+注入诱变和高效筛选技术，选育出高产高质的威兰胶生产菌株，并针对其发酵工艺进行优化，提高其产量和质量，为威兰胶的产业化应用提供技术支撑。

研究内容和方法：
1.低能N+注入诱变：选取适合生产威兰胶的菌株，利用低能N+注入诱变技术进行菌株改良，筛选出高产、高质的威兰胶菌株。

2.高效筛选技术：采用光学显微镜和荧光显微镜等技术，快速、准确地筛选出威兰胶生产菌株。

3.发酵工艺优化：通过单因素实验和响应面法等方法，研究影响威兰胶产量和质量的关键因素，优化发酵工艺参数。

研究预期目标和意义：
1.筛选出高产、高质的威兰胶菌株，提高威兰胶生产效率和质量。

2.研究威兰胶产量和质量的影响因素，为生产实践提供指导。

3.优化威兰胶的发酵工艺，提高产业化应用的可行性和经济效益。

4.为生物大分子的开发和产业化应用提供技术支撑，促进生物经济的发展。

本研究将探索低能N+注入诱变技术在威兰胶生产中的应用，并结合高效筛选技术和发酵工艺优化方法，实现生产菌株选育和发酵工艺的优化。

研究成果将为威兰胶产业化应用提供技术支持，同时也具有推广意义。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710192123.3(22)申请日 2017.03.28(71)申请人 中国石油大学（华东）地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人 李慧　朱虎　周万龙　孙世伟　孙亚杰　焦学　李菁　(51)Int.Cl.C12N 1/20(2006.01)C12P 19/04(2006.01)C12R 1/01(2006.01)(54)发明名称一种鞘氨醇单胞菌WG生产威兰胶的发酵工艺(57)摘要本发明涉及发酵工程技术领域，涉及一种鞘氨醇单胞菌WG生产威兰胶的发酵工艺，具体涉及一种高产的威兰胶发酵生产工艺。

一种鞘氨醇单胞菌WG生产威兰胶的发酵工艺，其特征是，所述的发酵培养基组成为(g/L)：葡萄糖72.4、酵母粉3.58、K 2HPO 4 3、MgSO 4 0.1、ZnSO 4 0.1，pH7.0。

发酵条件为：装液量50mL(250mL三角瓶)，接种量2.5mL(5％，v/v)，培养基初始pH 7，培养温度为32.5℃，摇床转速为200rpm，发酵72h完成发酵过程。

在此条件下，威兰胶产量达到40.47g/L，是优化前产量(15.98g/L)的2.53倍，处于国际领先水平。

本发明提供的威兰胶发酵生产工艺成本低、操作简单、效率高、利于推广，有利于实现威兰胶的大规模工业化生产，具有较高的经济效益和应用前景。

权利要求书1页 说明书7页 附图2页CN 106906163 A 2017.06.30C N 106906163A1.一种鞘氨醇单胞菌WG生产威兰胶的发酵工艺，所述发酵工艺包括如下步骤：1)菌种培养：首先，配制种子培养基：葡萄糖10g，酵母粉1g，蛋白胨5g，磷酸二氢钾2g，硫酸镁0.1g，去离子水定容至1L。

然后，接种鞘氨醇单胞菌WG(Sphingomonas sp.WG，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO:M2013161)至种子培养基中，28℃、150rpm培养16h，获得液体发酵菌种；2)配制发酵培养基：葡萄糖72.4g、酵母粉3.58g、K 2HPO 4 3g、MgSO 4 0.1g、ZnSO 4 0.1g，1M NaOH调节pH至7，去离子水定容至1L。

鞘氨醇单胞菌发酵生产韦兰胶的研究董学前;刘元涛;王伟;张永刚;武琳;吉武科;刘建军【摘要】韦兰胶(welan gum)是由鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)分泌的一种可溶性胞外多糖.利用实验室优化筛选的一株韦兰胶产生菌Sphingomonas sp.511,通过单因素实验,研究了韦兰胶发酵工艺条件,得出韦兰胶适宜的发酵条件为:种龄15 h,接种量10％,装液量80 mL(500 mL摇瓶),初始pH 8.0,摇床转速300 r/min,培养温度32℃,发酵时间72 h,在此实验基础上进行10 L 发酵罐的放大试验,韦兰胶产率为25.76 g/L.【期刊名称】《发酵科技通讯》【年(卷),期】2015(044)004【总页数】4页(P30-33)【关键词】韦兰胶;鞘氨醇单胞菌;发酵工艺【作者】董学前;刘元涛;王伟;张永刚;武琳;吉武科;刘建军【作者单位】山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;阜丰集团有限公司山东莒南276600;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013【正文语种】中文【中图分类】TQ92韦兰胶（welan gum）是由鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp.）分泌的一种可溶性胞外多聚糖，其主链结构由D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖重复单元构成，侧链由单一的L-吡喃鼠李糖基或L-吡喃甘露糖基构成［1-2］，此外约半数的主链重复单元含有乙酰基及甘油基团［3-4］，平均分子量在400～2 000 kDa之间［5］。

韦兰胶溶液是一种典型的假塑性流体，与黄原胶相比，同等浓度下水溶液黏度高，特别是在低浓度下能保持较好的黏度；耐酸碱能力强，在pH 2～12范围内黏度几乎保持不变；温度对韦兰胶溶液的黏度影响较小［6-7］，0.4%的黄原胶溶液在135℃时黏度已趋于零，但同等条件下韦兰胶溶液在163℃时黏度才接近于零。

专利名称：一种韦兰胶合成菌原生质体制备与再生的方法专利类型：发明专利
发明人：张芃,黄海东,李晓雁,周明明,任梦楠
申请号：CN201510688233.X
申请日：20151020
公开号：CN106591167A
公开日：
20170426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明是一种韦兰胶合成菌原生质体制备与再生的方法，属于微生物工程技术领域。

本发明以韦兰胶产合成菌sphingomonas sp为出发菌株，通过酶解法制备该菌株的原生质体，所得到原生质体的形成率为97.3％，再生率为33.9％。

该方法操作简便，原生质体制备率高，活性强，有利于进一步利用原生质体融合和基因组改组进行韦兰胶优良菌种的选育。

申请人：天津农学院
地址：300384 天津市西青区津静路22号
国籍：CN
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910323921.4(22)申请日 2019.04.22(71)申请人 南京工业大学地址 210000 江苏省南京市浦口区浦珠南路30号南京工业大学(72)发明人 李莎　赵明　徐虹　薛瑞　刘晓柳　冯小海　朱萍　(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人 丁静静　肖明芳(51)Int.Cl.C12N 1/21(2006.01)C12N 15/74(2006.01)C12P 19/04(2006.01)C12R 1/01(2006.01)(54)发明名称无色素低分子量威兰胶生产菌株及其构建方法与应用(57)摘要本发明公开了无色素低分子量威兰胶生产菌株，以Sphingomonas sp.HT -1(保藏号CCTCCNO：M2012062)为出发菌株，分别构建了色素缺陷型并解除包囊结构的鞘氨醇单胞菌基因工程菌WG -1，色素和降解酶基因缺陷型的鞘氨醇单胞菌基因工程菌WG -2，以及色素和降解酶基因缺陷型并解除包囊结构的鞘氨醇单胞菌基因工程菌WG -3。

本发明中鞘氨醇单胞菌WG -2菌株威兰胶产量较出发菌株提高10％～30％，达到35～45g/L，且分子量无明显变化(Mn：10000～20000kDa)；本发明中鞘氨醇单胞菌WG -1、WG -3菌株发酵生产低分子量威兰胶(Mn：500～1000kDa )，且解除包囊结构的WG -3产量较WG -1菌株提高了20～30％，达到20～25g/L。

本发明所构建菌株，能够获得不同分子量范围的威兰胶产品，且显著提升了威兰胶的发酵水平。

权利要求书2页 说明书9页序列表5页 附图3页CN 110144318 A 2019.08.20C N 110144318A1.无色素低分子量威兰胶生产菌株，其特征在于，所述菌株中八氢番茄红素合成酶基因crtB失活；或者，八氢番茄红素合成酶基因crtB和分选酶基因srtW同时失活；或者，八氢番茄红素合成酶基因crtB和降解酶基因gelR同时失活；或者，八氢番茄红素合成酶基因crtB、分选酶基因srtW和降解酶基因gelR同时失活。

鞘氨醇单胞菌发酵生产韦兰胶培养基优化研究刘元涛;董学前;王伟;张永刚;吉武科【期刊名称】《中国酿造》【年(卷),期】2016(035)001【摘要】韦兰胶是由鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)分泌的一种可溶性胞外多糖.该研究以实验室保存的一株韦兰胶生产菌Sph-ingomonas sp.511的产胶率为指标,在单因素试验确定显著因素的基础上,通过最陡爬坡试验确定显著因素的较优水平,再经响应面法设计试验优化韦兰胶发酵培养基,得出韦兰胶最佳发酵培养基组成为葡萄糖35.5 g/L,豆粕6.3 g/L,K2HPO4 2.4 g/L,在此条件下韦兰胶的产胶率达24.87 g/L.【总页数】5页(P73-77)【作者】刘元涛;董学前;王伟;张永刚;吉武科【作者单位】齐鲁工业大学生物工程学院,山东济南250300;阜丰集团有限公司,山东莒南276600;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南250013【正文语种】中文【中图分类】Q93-335【相关文献】1.鞘氨醇单胞菌发酵生产韦兰胶的研究 [J], 董学前;刘元涛;王伟;张永刚;武琳;吉武科;刘建军2.鞘氨醇单胞菌TP-5发酵生产韦兰胶的条件优化研究 [J], 吴萌萌;罗影;周洁芳;李国强;马挺3.鞘氨醇单胞杆菌Sphigomonas sp.WG产威兰胶的提取工艺研究 [J], 刘建国;苏石晶;姚传凯;朱虎4.鞘氨醇单胞菌中威兰胶合成关键基因welE和welC的生物信息学分析 [J], 钱锦;李丽;常爱平;陆钰佳;何侨妹;沈亚领;朱虎5.氧载体对鞘氨醇单胞菌合成威兰胶的影响 [J], 龚斌;李庭;谢通慧;张永奎;刘文彬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

微生物多糖韦兰胶生产工艺优化赵燕;陈芳;李建科;廖斌;涂勇刚【期刊名称】《食品科学》【年(卷),期】2010(031)023【摘要】探讨韦兰胶的生产条件,主要包括生产菌株、发酵培养基及发酵工艺条件三方面.通过绘制菌体生长曲线,了解此菌种的生长情况,初步确定二级种子的培养时间.通过单因素试验及正交试验,得出韦兰胶的最佳发酵培养基配方为:蔗糖40g/L、酵母膏3g/L、K2HPO4·7H2O 5g/L、MgSO4·7H2O 2g/L、FeSO4·7H2O1mg/L、CaCl2 0.5g/L;此条件下,韦兰胶产率由7.31g/L上升到17.23g/L.最佳发酵工艺条件为:接种龄18h、接种量0.5%、装液量40mL(250mL摇瓶)、初始pH7.0、摇床转速220r/min、培养温度30℃、培养时间72h,在此条件下,韦兰胶产率达20.64g/L.【总页数】5页(P219-223)【作者】赵燕;陈芳;李建科;廖斌;涂勇刚【作者单位】南昌大学,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,江西,南昌,330047;南昌大学,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,江西,南昌,330047;南昌大学,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,江西,南昌,330047;南昌大学,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,江西,南昌,330047;江西农业大学食品科学与工程学院,江西,南昌,330045【正文语种】中文【中图分类】TS201.3【相关文献】1.新型微生物多糖-韦兰胶的流变特性影响因素研究 [J], 陈芳;李建科;徐昶2.鞘氨醇单胞菌发酵生产韦兰胶培养基优化研究 [J], 刘元涛;董学前;王伟;张永刚;吉武科3.新型微生物胞外多糖-韦兰胶的研究进展 [J], 吉武科;赵双枝;董学前;张彦昊4.鞘氨醇单胞菌发酵生产韦兰胶的研究 [J], 董学前;刘元涛;王伟;张永刚;武琳;吉武科;刘建军5.鞘氨醇单胞菌TP-5发酵生产韦兰胶的条件优化研究 [J], 吴萌萌;罗影;周洁芳;李国强;马挺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

韦兰胶溶液的流变性及其影响因素研究张喜凤;吴新民;高晓荣【摘要】应用哈克旋转流变仪研究了韦兰胶水溶液在地层温度40℃下静态、动态流变性及其影响因素.结果表明:韦兰胶水溶液黏度高,是一种非牛顿流体,其流变曲线符合幂律模式,具有剪切稀释性、良好的抗温性和较高的黏弹性,无触变性.浓度升高,韦兰胶水溶液的黏度增加,黏弹性增大.当韦兰胶水溶液质量浓度为1 g/L时,G'与G"在低频区相交,当质量浓度大于1g/L时,G'与G"无交点,且G'＞G",表现为类似固体的弹性行为.韦兰胶水溶液在不同酸碱环境下均表现出良好的稳定性,盐(NaCl、CaCl2)对其黏度影响不大.韦兰胶良好的增黏性、抗温性使其有望成为新型的钻井液添加剂,较强的黏弹性可以在三次采油中应用.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(031)004【总页数】5页(P88-91,121)【关键词】韦兰胶水溶液;静态流变性;动态黏弹性;影响因素【作者】张喜凤;吴新民;高晓荣【作者单位】西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TE254+.4;TS201.7张喜凤，吴新民，高晓荣.韦兰胶溶液的流变性及其影响因素研究[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2016，31(4):88-91,121.ZHANG Xifeng，WU Xinmin，GAO Xiaorong.Study on rheological property of Welan gum solution and its influential factors[J].Journal of Xi'an Shiyou University(Natural Science Edition),2016，31(4):88-91,121.韦兰胶是产碱杆菌及其突变菌种以碳水化合物为主要原料经发酵产生的高分子可溶性胞外杂多糖[1]。

鞘氨醇单胞杆菌Sphigomonas sp.WG产威兰胶的提取工艺研究刘建国;苏石晶;姚传凯;朱虎【摘要】选用乙醇作为沉淀剂,对鞘氨醇单胞杆菌Sphigomonas sp.WG产威兰胶的提取工艺进行设计和优化.考察了发酵液加热处理、固液分离方式、乙醇用量、沉淀温度和沉淀时间对威兰胶提取量的影响,同时研究了3种不同干燥方式对威兰胶溶液粘度的影响.优化后的威兰胶醇沉工艺为:发酵液与乙醇的混合比例为1∶5.5(体积比),乙醇沉淀温度和时间分别为20℃和6h,威兰胶沉淀物采用过滤分离,最后经真空冷冻干燥获得成品.【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(038)002【总页数】6页(P44-48,64)【关键词】威兰胶;Sphigomonas sp.WG;提取;乙醇;沉淀【作者】刘建国;苏石晶;姚传凯;朱虎【作者单位】中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TQ929.2威兰胶是由产碱杆菌(Alcaligenes sp.)发酵生产的一种微生物多聚糖，由D-葡萄糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖组合成四糖单元，再以四糖单元为重复单位形成分子量不同的微生物多聚糖[1-3]。

威兰胶具有高稳定性、高粘度、剪切稀释性等理化性质，在建筑材料和石油开采领域有着广泛的应用，同时在医药、日用化工、油墨和食品等行业中也存在较大的应用潜力[4-6]。

20世纪80年代，美国C.P.Kelco公司在继黄原胶和结冷胶之后，研发出了威兰胶，并成为全球唯一的生产供应商。

在国内，威兰胶的研究目前仍处于菌种筛选、发酵过程优化等初始阶段，但对于下游的威兰胶提取工艺研究相对较少。

分离提取工艺是工业上获得威兰胶成品的关键工序，也决定着威兰胶产品的质量和生产成本[7-9]。

以油莎豆为原料发酵生产威兰胶的研究龙柯;李响;谢通慧;张永奎;刘文彬【摘要】To lower the production cost of welan gum and raise the production,how to utilize the C.esculentus waste hydrolysate (CEWH), which has been extracted its oil and part of the protein, as the substrate to ferment welan gum was investigated. Under the condition of using CEWH as substrate, and adding neither nitrogen source nor nutritive salt, the production of welan gum reached the maximum of 24.12g·L-1, which was 26.68% more than that of using glucose to ferment. The values of shear properties of welan gum also come to 4.40. When using the C. esculentus waste hydrolysate to ferment the welan gum, there is no need to addother carbon source nor nitrogen source in the fermentation medium and both the production as well as the sheer properties are better than the re-sults of using glucose to ferment. Thus, the C.esculentus is a cheap and high quality raw material to produce the welan gum.%为降低威兰胶生产成本，提高其产量，以油莎豆为原料，通过提取油脂、蛋白质和水解等处理，制得豆饼粕水解液作为底物，发酵生产威兰胶。

韦兰胶与黄原胶流变性比较研究吉武科;赵双枝;严希海;徐桂英【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2011(28)10【摘要】In this paper,rheology (including viscoelasticity,temperature stability,and salt tolerance) of we-lan gum and xanthan gum was compared. The results showed that,compared with xanthan gum, welan gum had better viscoelasticity at same concentration,more stability at low temperature,and better salt tolerance.%对韦兰胶和黄原胶的流变性(包括粘弹性、温度稳定性和耐盐性)进行了比较研究.结果表明,与黄原胶相比,韦兰胶在相同浓度下具有更好的粘弹性、在低温下更稳定、具有较好的耐盐性.【总页数】7页(P50-56)【作者】吉武科;赵双枝;严希海;徐桂英【作者单位】山东省食品发酵工程重点实验室,山东济南250013;山东省食品发酵工程重点实验室,山东济南250013;山东省微生物胶工程技术研究中心,山东潍坊261061;山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室,山东济南250014【正文语种】中文【中图分类】TS201.7【相关文献】1.地毯草黄单胞菌产黄原胶与魔芋胶复配胶的流变性 [J], 郑梅霞;朱育菁;刘波;黄素芳;陈峥;葛慈斌;张连宝2.猪屎豆胶与黄原胶复配胶的流变性研究 [J], 郭守军;杨永利;崔秀蓉;何媛;陈晓曼;李玲3.黄原胶和韦兰胶混胶黏度的影响因素研究 [J], 郭建军;李建科;陈芳;赵燕;霍树春;高炜丽4.韦兰胶对钻井液流变性能的影响规律 [J], 杨振杰;刘阿妮;张喜凤;丁建旭;吴伟;韩波;刘刚5.假酸浆子胶与黄原胶混胶流变性研究 [J], 涂国云;王正武;欧涵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。