黄原胶又称汉生胶，是一种具有高聚合度的 多糖类物质，当其以高聚合度状态存在时，具有较 高的粘度及很强的耐酸、耐碱、耐热和抗生物酶降 解能力[1]。由于黄原胶具有规则的螺旋结构，及     侧链产生位阻的保护，一般的纤维素酶、半纤维素 酶等生物酶很难将其降解[2-3]。黄原胶的稳定使 其在采油工程中被广泛应用于钻井、压裂、调剖堵 水等工作液中，用以増加工作液的粘度、耐剪切性 及耐酸碱能力。但黄原胶的这种特性，也使其在 采油工程上的应用存在很多问题，如黄原胶的使 用不仅増加了采出原油的粘度、密度，导致原油乳 化状态复杂，増加了污水处理的难度，同时也使后 续油料运输、产品纯化的成本大大提高[4]。因 此，有效地将黄原胶进行降解，发现可以产生高效 的黄原胶酶，研究其降解黄原胶的机理，是解决这 一问题的根本途径。自1980年Rhado等[5]首次 发现了一种可以降解呈不规则构型的黄原胶主链 的纤维素酶以来，国内外学者对利用酶或微生物 进行黄原胶降解进行了大量的研究，但报道的可 高效降解黄原胶的酶或微生物却仅有几种，黄原 胶的降解仍是目前世界上的一大难题。为获得高 效降解黄原胶的微生物菌株，本文从塔里木胡杨 木根部样品分离筛选到1株具有黄原胶降解能力 的菌株，并对其最适培养条件进行了优化，以使其 能够更有效地对黄原胶进行降解。

1材料与方法

1 1材料

1 1 1供试菌种从塔里木胡杨木根部样品筛 选得到的菌种BIT-BJ001。

1 1 2培养基①基础培养基[6] (% ):黄原胶 0 3 NaCl 0 5 MnS〇4 • 5H2O 0 002 MgSO4 • 7H2O 0 04 ZnSO4* 7H2O 0 001，CuSO4 • 5H2O

0 001，FeSO4. 7H2O 0 01，CaCl. 2H2O 0 01， K2HP〇4 0 05%;②种子培养基（％ ):蛋白胨酵 母粉0 5氯化钠0孓

12方法

1 2 1培养方法培养温度30~ 70 °C，摇床转 速160 r/m in好氧培养。

培养条件的优化①黄原胶浓度对菌株 BIT-BJ001生长的影响：配制以黄原胶为唯一碳 源的基础培养基，黄原胶浓度分别为0 1%、 0 2%、0 3%、0 4% 和 0. 5%，在 jH 7. 0 40 °C， 160 r/min下培养108 h取样测定菌株的生长量 和降粘率，确定最适黄原胶浓度；②碳源对菌种 BIT-BJ001降解黄原胶的影响:将黄原胶降解菌 BT-BJ001分别接种于0 3%黄原胶，0 3%黄原 胶+ 1%蔗糖，0 3%黄原胶+ 1%淀粉和0 3%黄 原胶+ 1%糖蜜的培养基中，在pH 7 0, 40 °C，160 "麗下培养l08 h取样，测定降粘率，以确定不丨

同碳源对菌种降解黄原胶的影响；③氮源对菌种 BIT-BJ001降解黄原胶的影响:分别以酵母粉、氯 化铵、尿素、蛋白胨为氮源，研究不同氮源成分对 菌种降解黄原胶的影响。其中，不同氮源添加量 均为0 5%，黄原胶浓度为0 3%;配制不同氮源 浓度的黄原胶培养基，在7 C，40 °C，160 r/ min下培养108 h，取样测定降粘率，以确定最佳 氮源浓度；④pH值对菌种BIT-BJ001降解黄原胶 的影响:将黄原胶培养基初始pH值分别调至4 6 8 10、12,检测初始值对菌种BIT-BJ001降 解黄原胶的影响；黄原胶降解菌培养条件的优化，迄培养温度对菌种BIT-BJ001 降解黄原胶的影响:将菌种BIT-BJ001接种于黄 原胶培养基中，放入30、40 5(、60和70 °C的摇床 中进行培养，以确定其最适培养温度；⑥无机离子 浓度对菌种BT-BJ001降解黄原胶的影响：Na+ 浓度对菌种BIT-BJ001降解黄原胶的影响：配制 Na+浓度为 4 000、6 000> 10 000> 12 000、14 000 16 000、18 000和20 000 mg/L的黄原胶培养基， 检测Na+浓度对菌种BIT-BJ001降解黄原胶的影 响;Mg2+浓度对菌种BIT-BJ001降解黄原胶的影 响:配制 Mg2+ 浓度为 2 000 4 000 6 000、8 000 10 000和12 000 mg/L的黄原胶培养基，检测 Mg2+浓度对菌种BT-BJ001降解黄原胶的影响； ⑦发酵时间对菌种BIT-BJ001降解黄原胶的影 响:将菌种BIT-BJ001接种于优化后的培养基中， 考查发酵时间对菌浓度、发酵液降粘率及还原糖 浓度对菌种BIT-BJ001降解黄原胶的影响。

12 3分析方法①菌体浓度测定：比浊法[7]， 发酵液稀释至适当浓度，测定600 nm的吸光度； ②发酵液粘度的测定[8]: 25 °C条件下，用品式粘 度计进行测定，由于培养基组成不同，发酵液初始 粘度不同，因此粘度降低情况用降粘率表示。降 粘率计算公式如下：降粘率（％ )=(发酵液初始 粘度-发酵液终止粘度）/发酵液初始粘度x 100%；③还原糖测定:采用3 5■二硝基水杨酸法 (DNS)[9]测定还原糖的含量。

2结果与分析

21碳源对菌株BIT-BJ001降解黄原胶的影响

2 1 1不同碳源对降粘率的影响由图1可见，

以糖蜜+黄原胶或以黄原胶为唯一碳源时，降粘 率较高，添加其他碳源组分并不能提高降粘率。 

但由于以糖蜜+黄原胶为碳源时，培养基初始粘 度较低，而以黄原胶为唯一碳源时，初始粘度较 高，发酵后的降粘率也较高，因此选用黄原胶为唯 一碳源降粘效果最佳。

 

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微生物学杂志

30卷

212黄原胶浓度对菌株生长和降粘率的影响 由图2可见，黄原胶浓度小于0 3%时，菌体浓 度较高（〇DM〇> 1 0)，微生物代谢较好，降粘率最 大;黄原胶浓度大于0 3%，不利于微生物生长， 菌体浓度降低，降粘率也呈下降趋势。因此，选择 0 3%的黄原胶浓度作为最佳碳源浓度。

 

F t2 Effect of xanhan gum concentmtion on bacterial growth and viscosity7 reduction rate

2 2氮源对菌株BIT-BJ001降解黄原胶的影响

2 2 1不同氮源对降粘率的影响由图3可见，

以酵母粉、蛋白胨为氮源时，发酵液降粘率较高， 其中以酵母粉为氮源降粘率可达78%，说明酵母

此选择酵母粉为最佳氮源。

 

222酵母粉浓度对降粘率的影响如图4所 示，酵母粉浓度为0■ 5%时，黄原胶降解菌培养条件的优化，降粘率最高，可达到 77%。酵母粉浓度过高降粘率明显下降。因此选 择最终培养基中酵母粉浓度为0 5%。

 

F ig 4 Effect of yeast extract concentration tie viscosity reduction rate

23 pH值对菌株BIT-BJ001降解黄原胶的

影响

粉为氮源对菌株BIT-BJ001降解黄原胶有利，因微生物在发酵过程中根据发酵条件的不同既可产。

微生物降解黄原胶的耐受初始 IH值范围为4~ 12„发酵108h后，不同初始jH 值样品所对应的终止iH值变化不同。其中，初 始IH值为6和8的样品，终止pH值分别为7 58 和8. 71，说明微生物在发酵过程中产碱，而初始 jH值为10的样品，其终止pH值为8 76说明微 生物在发酵过程中有酸产生。以上实验说明，此 

时，发酵液粘度基本不变，说明Na+的存在对菌株 BIT-BJ001降解黄原胶的能力有影响。当Na+浓 度为8 000 mg/L时，降粘率最高，可达到95% 以上。

 

2 5 2 M g2+浓度对菌株BIT-BJ001的影响由 图8可见，当Mg2+浓度在2 000~ 12 000 mg/L

时，发酵液的降粘率均能达到55%以上，这说明 Mg2+的加入有利于菌株BIT-BJ001对黄原胶的降 解，当Mg2+浓度为8 000 mg/L时，降粘率可达 83%，浓度高于8 000mg/L时，降粘率开始降低， 所以选择最终培养基中的Mg2+浓度为8 000

酸，又能产碱，熊汉辉等[1〇]对此现象也有相关报 道。并且在jH为10时降粘率最大，因此，选择 IH值10做为最佳培养条件。

 

2 4培养温度对菌株BIT-BJ001降解黄原胶的 影响

由图6可见，菌株BIT-BJ001的可耐受温度 为30~ 70 °C，最适生长温度为60 °C，黄原胶降解菌培养条件的优化，为1株嗜热 菌，此时的菌浓度和降粘率均为最高，但随着温度 的升高，菌体浓度迅速降低，降粘率也随之下降， 因此推断发酵液粘度的降低与微生物的生长情况 有关。 

 

图6发酵温度对降粘率的影响

Fig 6 Ei^ect of tanpeiatuie on tie viscosity reduction rate

m g /L。

 

 

4 000~ 1800(^1，当W浓度低于2〇OOmg/L能力与发酵时间、菌浓度和发酵液中还原糖的量

2 5无机离子浓度对菌株BIT-BJ001降解黄原 胶的影响

2 5 1 Na+浓度对菌株BIT-BJ001的影响由图

7可见，菌株BIT-BJ001可耐受Na+浓度范围为

2 6发酵时间对菌株BIT-BJ001降解黄原胶的

影响

由图9可见，菌株BIT-BJ001降解黄原胶的

有关。发酵初期的0~ 48 h发酵液中菌体浓度较 低，发酵液的粘度较高，降粘率相对较低。在培养 中期的48~ 96匕菌浓度迅速升高，发酵液中还原 糖浓度也随之升高，发酵液粘度随时间増加迅速 下降，降粘率迅速升高。在培养后期96 h以后， 发酵液中的还原糖量开始降低，菌浓度和降粘率 变化不大，这可能是因为，当还原糖积累到一定浓 度，抑制了菌体对黄原胶的降解。而还原糖浓度 的降低，可能是由于在还原糖浓度较高的情况下 菌体代谢途径改变造成的。根据钱方等[11]的研 究，黄原胶降解若发生在侧链，只产还原糖，粘度 不变，只有主链降解，才会既有还原糖的増加，又 有粘度降低，由此推断，菌株BIT-BJ001可能具有 降解黄原胶主链的能力。

 

F g 9 Effect of culture tme on the bacterial growlli and degradation rate of xanhan gum

3结论

从新疆塔里木胡杨树根样品中筛选到1株能 够高效降解黄原胶的菌株BIT-BJ001其最佳培养 条件为：黄原胶0. 3%，酵母粉0 5%，Na+浓度 6 000mg/L，Mg2+浓度 8 000 mg/L 初始值

10培养温度60 °C;菌株BIT-BJ001适应范围广

泛，在pH值4~ 12和40~ 60 °C温度范围内均可

较好地生长及降解黄原胶，具有很好的应用前景； 黄原胶降解菌培养条件的优化，随着菌株BIT-BJ001培养时间的延长，菌体浓度 不断増加，黄原胶粘度则不断降低，说明菌株具有 较好的降解黄原胶主链的能力。通过对黄原胶降 解菌BIT-BJ001降粘作用的研究，掌握了黄原胶 溶液粘度降低的规律，这将对后续研究黄原胶降 解机理以及开发高效的黄原胶降解酶具有重要的 指导意义。