黄原胶的生产

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黄原胶生产工艺1

黄原胶生产工艺1

黄原胶生产工艺黄原胶是由D 一葡萄糖、D 一甘露糖、D 一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成“五糖重复单元”, 结构聚合体, 分子摩尔比为28 : 3 : 2 : 17: 0 .5 1 一0. 63 。

黄原胶分子一级结构由p 一1, 4 键连接的D 一葡萄糖基主链与三糖单位侧链组成, 其侧链由D 一甘露糖和D 一葡萄糖醛酸交替连接而成。

黄原胶分子侧末端含有丙酮酸, 其含量对黄原胶性能有很大影响, 在不同溶氧条件下发酵所得黄原胶, 其丙酮酸含量有明显差异。

一般,溶氧速率小, 其丙酮酸含量低生产工艺工艺流程为: 菌种摇瓶扩大培养发酵罐发酵提取干燥粉碎成品包装1. 1 生产菌株黄原胶生产菌株为黄单抱菌属几个种, 目前工业化生产用菌株主要是甘蓝黑腐病黄单孢杆菌(亦名野油菜黄单胞菌) , 直杆状,宽0. 4 林n l ~ 0. 7 林m ,有单个鞭毛, 可移动,革兰氏阴性, 好氧。

19 61 年Je an e S 等首先从甘蓝黑腐病斑中分离出甘蓝黑腐病黄单抱杆菌, 赵大建等在19 8 6 年也得到编号为N . K 一01 甘蓝黑腐病黄单抱杆菌。

此外, 菜豆黄单胞菌、锦葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌亦可作为发酵菌种。

1. 2 培养基组成及优化1.2.1 培养基固体培养基:蔗糖2g,蛋白胨0.5g,酵母粉0.2g,琼脂2g,水100mL。

种子培养基:蔗糖2g,蛋白胨0.5g,酵母粉0.2g,水100mL。

发酵培养液:蔗糖5g,蛋白胨0.5g,0.3g,碳酸钙0.3g,磷酸二氢钾0.5g,硫酸镁0.25g,硫酸亚铁0.025g,柠檬酸0.025g,水100mL。

1.3 试验方法1.3.1 平皿培养取Φ9cm的培养皿,倒入25mL固体培养基,30℃培养4d~8d。

1.3.2 啤酒糟处理啤酒糟(取自江苏食品职业技术学院啤酒实训中心)用自来水洗涤2次,烘干后备用。

1.3.3 发酵条件研究培养基组成的研究:分别以葡萄糖、麦芽糖、乳糖和淀粉代替发酵培养基中的碳源,进行发酵培养,并做空白对照,确定最佳的碳源。

黄原胶的生产和应用

黄原胶的生产和应用

黄原胶的生产和应用1 前言黄原胶(Xanthangum),又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。

黄原胶是50年代美国农业部北部地区研究所(NRRL)首先发现。

普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。

它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性;有良好的增粘性和悬浮能力,在低浓度下具有较高的粘度;有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4~93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。

黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。

黄原胶可广泛用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、牙膏、化妆品等20多个行业。

近年来,世界黄原胶生产国家经过不断的技术改造,其生产能力已达5万余t/a,工业级黄原胶价格在3.5万~4.5万元/t范围内波动,食品级则根据质量、供需双方情况波动幅度更大,为5万~10万元/t,从外国进口的工业级黄原胶约为6万~7万元/t,食品级则为15万元/t左右,可见黄原胶的市场广阔,前景看好,是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖。

2 黄原胶的生产2.1 培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。

黄原胶 ppt课件

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我国黄原胶的研究起步于20世纪70年代末。1979年南 开大学生物系首次分离得到一批黄原胶菌株,并提纯鉴定了 这种酸性多糖,由此开启了我国黄原胶研发应用的新篇章。
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二 发酵工艺
黄原胶经过半个世纪的发展精琢,现已较为成熟。它的工业生产方法是采用微生 物发酵来制取。
菌种选取
菌种生长
控制操作条件
半连环式 在间歇式操作的基础上不全部取出反应物, 剩余的部分重新补充新的营养成分,再按间歇式的操作方法 进行操作。
连续式 与间歇操作相比,连续操作可以提高设备利用率 和单位时间的产量,但是由于长时间连续的操作很难保证纯 种培养,故在大规模工业生产应用还存在许多困难。
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产品的分离和提纯
目前,黄原胶的分离提取部分,其工艺路线主要有乙醇沉 淀法,钙盐-乙醇沉淀法,氯化钾-乙醇沉淀法,季铵盐-甲醇 法,直接干燥法,超滤膜脱盐法等6种方法。下面介绍其中 两种。 1)工业乙醇沉淀法
(2)pH值的控制 研究表明生产黄原胶最适宜pH值范围 是7~8。
种龄及接种量的控制。种龄的长短关系到种子活力的强弱, 影响下一次增值的适应期长短,接种量的多少影响种子生长 期的长短。
氧的控制。黄原胶生产中空气速率通常0.5~1.0m3/min, 搅拌转速在500~1000r/min之间。氧的浓度太低会缺氧,太 高会具毒性。
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黄原胶废水的处理 黄原胶废水的显著特点是COD浓度高,一般在
8000左右,温度较高,可生化性较好。由此传统的 厌氧-好氧工艺可以满足需求。
厌氧处理是关键,如果水量不是很大的话,建议 采用IC反应器。该反应器效率较高,培养出颗粒污泥 后运行稳定。好氧处理较为简单。

黄原胶生产工艺流程

黄原胶生产工艺流程

黄原胶生产工艺流程黄原胶是一种水溶性高分子物质,广泛用于医药、化妆品、食品、石油等行业。

下面我们来介绍一下黄原胶的生产工艺流程。

首先,黄原胶的生产原料主要是大豆花粉,必须经过粉碎、脱脂、浸泡、过滤等工艺步骤。

将大豆花粉经过破碎机的粉碎处理,使其成为均匀细小的颗粒。

然后将粉碎后的大豆花粉放入脱脂机中进行脱脂处理,去除大豆花粉中的油脂成分。

接下来,脱脂后的大豆花粉需要经过清洗和浸泡工艺,以去除其中的杂质和残留物。

清洗完毕后,将大豆花粉放入过滤器中进行过滤,得到纯净的大豆花粉浆液。

第二步是酸化处理。

将得到的大豆花粉浆液利用酸化剂进行酸化处理。

首先将大豆花粉浆液放入酸化槽中,然后加入足量的酸化剂,使得pH值下降到约3.0左右。

酸化剂的选择通常为盐酸或者硫酸。

酸化的目的是破坏大豆花粉中的蛋白质和纤维素,使其能够更好地融入水溶液中。

接下来是脱水处理。

将酸化后的大豆花粉浆液放入脱水机中进行脱水处理。

脱水机通过加热和抽真空的方式,将水分从大豆花粉浆液中脱去,使其变成固体状态的黄原胶。

最后是粉碎和分级。

将脱水后的黄原胶放入粉碎机中进行粉碎处理,使其成为均匀的颗粒状。

然后将粉碎后的黄原胶放入分级机中进行分级处理,得到不同粒径的黄原胶产品。

整个黄原胶的生产工艺流程分为原料处理、酸化处理、脱水处理、粉碎和分级等多个步骤。

通过这些工艺步骤的处理,能够使得大豆花粉转化为具有水溶性的黄原胶产品,以满足不同行业的需求。

总之,黄原胶生产工艺流程繁琐,需要经历多个步骤的处理。

但是通过这些工艺步骤的处理,可以获得高质量的黄原胶产品,为各个行业提供多种用途的应用。

黄原胶的生产及应用探讨

黄原胶的生产及应用探讨

黄原胶的生产及应用探讨综述了以玉米淀粉为原料黄原胶的生产过程,黄原胶的主要性能及其在食品、化工等行业中的应用,不断提高其经济价值。

關键词:淀粉黄原胶生产应用黄原胶,又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是人类研究最深、商业化应用程度最高、以碳水化合物为主要原料,用野油菜黄单胞杆菌,经微生物有氧发酵制取的胞外多糖。

由于其独特的剪切稀释性质,良好的增稠性,理想的乳化稳定性,对酸、碱、热、反复冻融的高度稳定性以及对人体的完全无毒害等许多优越的特性,而在食品、石油、医药、日用化工等十几个领域有着极其广泛的应用。

一、黄原胶的生产1.培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或玉米淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等合成。

2.生产工艺①发酵液处理:通过使用离心、过滤、酶处理、次氯酸盐氧化、过滤及超滤浓缩等方法进行处理,除去黄原胶中的杂质与活性菌体。

②沉淀反应:用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取。

③过滤沉淀物并进行洗涤。

④干燥、粉碎、筛分、成品包装。

2.1工业级黄原胶的生产提取工业级黄原胶,首先要经过灭菌处理,对活菌细胞灭杀,然后直接干燥,主要采用喷雾或滚筒干燥的方法,但是,这些方法会由于发酵液中水分含量高而加大能量的消耗,且降低成品的颜色与纯度,还增加成本;此外,还可以使用沉淀法,用钙盐、铵盐等使黄原胶发酵慢慢沉淀,见图1。

10%NaOH水溶液2%GaCI2水溶液↓ ↓ 发酵液→调PH值→盐析→过滤→干燥→粉碎→包装→成品图1钙盐沉淀法生产流程因其产品附加值低,市场用受到限制,因此国内一般发展食品级黄原胶。

2.2食品级黄原胶的生产提取食用级的黄原胶,主要采用沉淀法,通常选用醇类作为沉淀剂,比如有甲醇、乙醇、异丙醇等低级醇。

但由于醇的成本高,且可能对后期的生产与应用有影响,进而研究出采用非醇类法生产黄原胶,有效地解决了这一问题,且降低了生产成本,具体见图2。

黄原胶的生产及其在食品中的应用

黄原胶的生产及其在食品中的应用
3 黄4)-D- 吡 喃 葡萄糖单体聚合体为骨架的微生物多 糖。 它 的 毒 性:ADI 0~10mg/kg, 小 鼠经口 LD50 > 10g/kg。
根据《食品安全国家标准 食品添 加剂使用标准》规定,当应用于稀奶油、 果蔬汁和香辛料类最大使用量按生产 需要适量使用。当用于生湿面制品(如 面 条、 饺 子 皮、 馄 饨 皮、 烧 麦 皮), 它的最大使用量为 10.0g/kg。用于黄 油 和 浓 缩 黄 油, 最 大 使 用 量 为 5.0g/ kg。用于生干面制品,其最大使用量 为 4.0g/kg。用于糖和糖浆类(如红糖、 赤砂糖、冰片糖、原糖),最大使用 量为 5.0g/kg。用于特殊医学用途婴儿 配方食品,其最大使用量为 9.0g/kg
添加黄原胶与槐豆胶 0.1%,用于 淀粉软糖制造,可以作为夹心糖的胶 黏剂。
2.7 应用于果冻制品以及果酱制品中 在 制 作 果 冻 的 过 程 时, 加 入 黄 原
胶可赋予其胶状态,当需要加工填充 物,会让果冻的黏度降低。为改善果 酱的口感和持水性,可在果酱中添加 黄原胶,节省劳动力的同时还可以提 高产品质量。当黄原胶作为稳定剂, 把它加入到奶油、花生酱中,可提高 果冻和果酱的质量。 2.8 应用于乳化香精中
可以添加其他天然明胶,按一定复配比 例调出更好的胶。适宜的比例能更好地 延长新鲜果蔬的保存日期。 2.3 应用于饮料中
由于黄原胶本身的高黏度以及增 稠性,可以给予食品良好的风味和感 官性能。当添加小的用量的黄原胶, 可以使果味儿饮料有良好的风味。添 加不同的量的黄原胶,使得黄原胶在 饮料中的所担任的角色也不一样。当 产品添加量为 0.2%~0.7% 时,可以作 为饮料中的稳定剂,可稳定果汁的流动 和渗透。同时,如果果汁中有不易溶解 的物质,添加上述的用量,也可更好地 悬浮。除此之外,还能增加果汁的黏着 性,使果汁美好风味儿全部释放。 2.4 应用于罐头中

黄原胶生产工艺流程

黄原胶生产工艺流程

黄原胶生产工艺流程
黄原胶是一种由植物制成的天然胶体,广泛用于食品、制药、化妆品等行业。

下面是黄原胶的生产工艺流程简介。

1. 原料准备:黄原胶的原料主要是黄原胶植物的根部,通常采用人工种植或采摘野生植物。

然后将采摘好的植物根部进行清洗、去皮处理,确保原料的干净和质量。

2. 粉碎和浸泡:将清洗处理过的植物根部切碎成小片,然后通过研磨机进行粉碎,得到黄原胶粉。

将黄原胶粉浸泡在水中,进行脱脂和溶解处理,得到黄原胶的溶液。

3. 过滤和净化:为了去除黄原胶溶液中的杂质,将黄原胶溶液进行过滤,常用的过滤方式有布料过滤和滤纸过滤。

通过过滤可以获得更纯净的黄原胶溶液。

4. 中和和清洁:黄原胶溶液经过过滤后,会有一定的酸性,此时需要加入碱性物质进行中和处理,使溶液恢复中性。

然后使用清洁剂对溶液进行清洁处理,确保产品的卫生和质量。

5. 脱水和干燥:经过中和和清洁处理的黄原胶溶液还含有大量水分,需要进行脱水处理。

一种常见的脱水方式是通过离心机将水分分离出来。

脱水后得到的黄原胶成品进行干燥处理,通常采用低温真空干燥的方法,将黄原胶干燥至适当的含水量。

6. 研磨和包装:黄原胶经过干燥后,需要进行研磨处理,使其颗粒更加均匀细腻。

然后将研磨后的黄原胶产品进行包装,常
用的包装方式有袋装、桶装和散装。

以上是黄原胶的生产工艺流程简介,整个流程需要严格控制每个环节的参数和质量,以确保黄原胶的成品质量。

同时,还需遵循相关法律法规,保护环境和人体健康。

黄原胶生产工艺流程

黄原胶生产工艺流程

黄原胶生产工艺流程
《黄原胶生产工艺流程》
黄原胶是一种来源于大豆、玉米等植物的天然胶原蛋白,具有卓越的胶凝、增稠和稳定性等特性,在食品、化妆品、药品等领域有着广泛的应用。

黄原胶的生产工艺流程主要包括原料准备、酶解、精制、干燥等多个环节。

首先是原料准备。

优质的大豆或玉米是制作黄原胶的主要原料,经过清洗、浸泡、脱皮等处理,获得高纯度的植物蛋白。

这些原料需要经过严格的筛选和质检,以确保制作出的黄原胶质量符合标准。

接下来是酶解阶段。

将经过准备的原料加入适量的盐酸,经过一定的温度和时间控制进行酶解反应,使得植物蛋白结构上发生断裂,形成黄原胶的原始物质。

然后是精制。

通过加入适量的碱性溶液和过滤等工艺步骤,将酶解后的混合物进行蛋白沉淀和分离,获得纯净的黄原胶胶体。

这一过程需要严格控制温度、pH值等参数,以确保黄原胶的
质量。

最后是干燥。

将经过精制的黄原胶胶体进行干燥处理,去除余留水分,得到成品的黄原胶。

整个生产工艺流程需要严格的控制各环节的条件和参数,以确保黄原胶产品的安全、稳定、优质。

同时,对生产设备和环境
也有着严格的要求,以确保产品的卫生和安全。

目前,随着人们对天然、健康产品的需求不断增长,黄原胶的生产工艺也在不断优化和改进,以满足市场的需求。

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黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。

这些分泌的多糖结构各异,其中一些有着优良的理化性质,已为人类广泛应用。

对于仍不为人类所知的绝大多数多糖,人们试图通过相关的多糖结构问的相互比较,推断出构效关系,从而人为地主动修饰、构造多糖,以满足应用的需要。

其中,黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种。

.1 黄原胶的结构黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Re.gional Research Laboratories,NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris)NRRLB一1459发现了分泌的中性水溶性多糖,又称为汉生胶。

黄原胶由五糖单位重复构成,如图1,主链与纤维素相同,即由以13—1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖一葡萄糖一甘露糖。

与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在2×10。

~2×10 D之间。

黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经x一射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。

双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在¨。

2 黄原胶的性质黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体,亲水性很强,没有任何的毒副作用,美国FDA于1969年批准可将其作为不限量的食品添加剂,1980年,欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。

由其二级结构决定,黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。

黄原胶最显著的特性是其控制液体流变性质的能力,它即便在低浓度时也可形成高粘度的、典型的非牛顿溶液,具有明显的假塑性(即随着剪切速率的增大,其表观粘度迅速降低)。

溶液粘度的影响因素还包括溶质浓度、温度(既包括黄原胶的溶解温度,又包括测量时的溶液温度)、盐浓度、pH值等,现分别简述之。

2.1 温度的影响黄原胶溶液的粘度既受测量时溶液温度的影响,也受溶解温度的影响。

如下图2a所示,像大多数溶液一样,(在同平剪切力下测定)黄原胶溶液的粘度随溶液的温度(T )的升高而降低,且此变化过程在10"C~80T:完全可逆。

由于黄原胶在其水溶液中存在两种构象:螺旋型和不定型。

随溶解时的温度(To)升高从螺旋型向不定型转变,改变了其聚合物的胶连方式和程度,从而使溶液粘度发生改变。

粘度随T 改变的曲线如图2-b所示。

此变化曲线折为三段,低于40℃时随T。

增加粘度减小,在40℃~60℃时,粘度随T。

升高而增大,当T。

大于60℃时,粘度随T 的变化趋势又变为随温度升高而减小。

2.2 盐浓度的影响盐浓度对黄原胶溶液的粘度有一定影响。

在浓度较低时,少量盐的加入可使粘度略微下降,这主要是由分子间电荷力的降低造成的;在黄原胶浓度较高时,加入大量的盐可使溶液粘度增加,这可能是由于增加了分子问的胶连程度;而当盐浓度超过0.1%(W/V)时,盐浓度对溶液粘度没有影响。

多价金属盐在不同pH值范围内可与黄原胶形成凝胶,如钙、镁盐形成凝胶的pH值为1 1~13,三价金属盐在较低pH值时即可形成凝胶或沉淀。

2.3 pH值影响相比较而言,黄原胶溶液的粘度受pH值影响很小。

pH>9时,侧链上的乙酰基脱掉,在pH<3时,丙酮酸和乙酰基开始脱掉。

据研究者者指出,脱除丙酮酸和乙酰基后的黄原胶与野生型的黄原胶对溶液的粘度影响几乎相同。

2.4 剪切力的影响黄原胶溶液有着突出的假塑性,溶液粘度随剪切力的改变而变化,且该变化在很大的程度上可逆。

许多研究者都对黄原胶溶液的粘度随剪切力的变化模型提出了方程。

用Ostwald de Wale方程解释模型,得到:=K7 。

其中是表观粘度,是剪切率,K是恒定系数(即在剪切率为1S 时的粘度数值),n是流体系数,对假塑性流体而言,n<1 。

另外,还有人提出用Casson模型来描述这一特性:T =T。

+K 。

与前一个方程相比,这一方程考虑了最初的剪切力。

,另外的一个参数K 是Casson常数,是剪切力,是表观粘度。

在剪切速率在0.39~79.2 S 间时,这两个方程与实验数据都可很好的吻合,在超出此范围时则需查相关文献来重新确定方程。

2.5 黄原胶浓度的影响随着黄原胶在溶液中浓度的增大,其分子间作用及胶联程度增加,从而使粘度增加,但不完全成比例J(图3)。

2.6 同促作用黄原胶的另外一个显著的特征是其与半乳甘露聚糖的同促作用,如槐豆胶(Locust beangum)、瓜尔胶(Guar gum)等。

即当黄原胶与半乳甘露聚糖混合时,其t昆合物粘度较之其中任何一种单独存在时,粘度都明显增加。

,如图4所示。

混合溶液的粘度与这两种溶质的构象相关,前已述及,黄原胶在溶液中的构象依溶解温度而定。

当黄原胶在较低温度(<40℃)溶解时,呈规则的螺旋构象,与不规则构象相比,与半乳甘露聚糖间的胶连作用更强。

而半乳甘露聚糖溶液的性质同样也受溶解温度的影响,该聚糖主链由甘露糖连接而成,上面连有单糖分子的半乳糖构成侧链,侧链在主链上的分布并不均匀,没有侧链区域称为光滑区(smooth regions),侧链分布均匀的区域称为毛发区(hairy regions),毛发区与黄原胶的作用很小。

但光滑区部分仅在80℃左右溶解¨,因此,欲得到较强同促作用的黄原胶与半乳糖苷聚糖的混合物,应使黄原胶在较低温度下(<40℃溶解,使半乳糖在较高温度下(80℃左右)溶解,然后将两者混和。

黄原胶与各种酸碱都有很好的相溶性,且o.1 1.0,.10性质稳定,还可与甲醇、乙醇、异丙醇以及丙酮互溶,但溶剂超过50%~60%时则可引发沉淀,黄原胶不溶于多数有机溶剂,但在25度可溶于甲醛,在65℃下可溶于甘油和乙二醇。

近年来又相继报道了由野油菜黄单孢菌的突变菌株分泌由重复的四糖单位(侧链由二糖构成,图5a)和三糖单位(侧链为单糖,图5b)组成的黄原胶,见如5,与野生型黄原胶相比,由重复的四糖单位组成的聚糖(图5a)使溶液粘度增加的作用很弱,因而不宜用于增稠剂;而由重复的三糖单位(图5b)组成的聚糖在相同质量下使溶液粘度增大的能力要大于野生型黄原胶¨。

3 黄原胶的生产黄原胶的生产工艺经过半个世纪的发展精琢,现已较为成熟。

底物转化率达60%~70%,以至国外的一些杂志称其为“基准产品”,将其他发酵产品的产率与之对比定位。

分泌黄原胶的菌株——野油菜黄单孢菌是甘蓝、紫花苜蓿等一大批植物的致病菌株,直杆状,宽0.4 m~0.7 tzm,有单个鞭毛,可移动,革兰氏阴性,好氧。

图6是黄原胶生产工艺简图,黄原胶的生产受到培养基组成、培养有条件(温度,pH值,溶氧量等)、反应器类型、操作方式(连续式或间歇式)等多方面因素的影响。

常用的培养基是YM培养基以及YM-T培养基,两种培养基得到的产量相似,但应用YM.T培养基的生长曲线有明显的二次生长现象。

菌株可在25%~30%下生长,最适的发酵温度为28~C,已有研究者提出具体的温度与生长速率关系的方程。

由于分泌出的黄原胶包裹在细胞的周围,妨碍了营养物质的运输,影响了菌种的生长,因此,接种阶段时除应增加细胞的浓度外,还应尽量降低黄原胶的产量,这样就需多步接种(每步接种时间必须控制在7 h 以下,以免黄原胶生成),接种体积一般为反应器中料液体积的5%~10%,接种的次数应随发酵液体积增大而增多。

发酵液中的成分配比也是影响产量的重要因素。

碳源(一般为葡萄糖或蔗糖)的最佳浓度为2%~4%,过大或过小都会降低黄原胶的产量;氮源的形式既可以是有机化合物,也可以为无机化合物。

根据经验,较为理想的成分配比为:蔗糖(40 g/L),柠檬酸(2.1 g/L),NH4NO3(1.144 g/L),KI-I2PO4(2.866 g/L),MgC12(0.507 g/L),Na SO4(89 mg/L),H3BO3(6 mg/L),ZnO (6 mg/L),FeC13·6H2O (20 mg /L),CaCO (20 mg/L),浓HC1(0.13 ml/L),通过添加氢氧化钠而将pH值调为7.0。

发酵温度不仅影响黄原胶的产率,还能改变产品的结构组成。

研究指出,较高的温度可提高黄原胶的产量,但降低了产品中丙酮酸的含量,因此,如需提高黄原胶产量,应选择温度在31℃~33%,而要增加丙酮酸含量就应选择温度范围在27℃~31℃。

pH范围在中性时最适于黄原胶的生产,随着产品的产出,酸性基团增多,pH值降至5左右。

研究表明控制反应中的pH值对菌体生长有利,但对黄原胶的生产没有显著影响¨。

反应器的类型及通氧速率、搅拌速率等都有相应的经验数据,须根据具体条件而定。

可参考如下数据:搅拌速率在200~300 r/min,空气流速为1 L/L·min。

除上述传统发酵的生产方法外,还有研究者已发现了合成、装配黄原胶所需的数种酶,并克隆出相关基因,(12个基因的联合作用) ,选择出适当的载体,虽然目前此法的成本较高,但相信经过工艺的改进,可为进一步降低成本及控制产品的结构提供可能。

4 黄原胶的提取相比较而言,从发酵液中回收产品的成本较高。

一般的,最终发酵液中的组分为:黄原胶:10~30 L,细胞:1~10 g/L,残余营养物质3~10 L,以及其他代谢物。

由于高浓度的黄原胶的存在,溶液浓度很大,从而增加了提取操作的困难,因此,宜先做稀释处理。

提取的主要步骤:细胞的沉淀,黄原胶的沉淀、脱水、干燥、研磨。

目前有多种方法可灭活发酵液中的菌体。

酶法成本较高;化学试剂容易改变pH值,而降低产品中的丙酮酸含量;因此一般采取巴氏灭菌法,此法由于温度较高还可提高黄原胶的溶解度,并在一定程度上降低了溶液的粘度,利于随后的离心或过滤。

但要注意温度不能过高,使其发生降解,一般维持在80℃~130~C,加热10~20 rain,pH值控制在6.3~6.9。

过滤前需要稀释,稀释剂一般为水、酒精或含低浓度盐的酒精,下面将可以看到由酒精作为稀释剂会对后面的工艺有所帮助。

沉淀黄原胶的方法有加盐、加入可溶于水的有机溶剂(如乙醇、异丙基乙醇<IPG>等),或将这两种方法综合运用。

加入有机溶剂不仅可降低溶液粘度和增加黄原胶的溶解度,还可洗脱杂质(如盐、细胞、有色组分等),但单独加有机试剂所需量太大,成本过高。

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