_黄原胶

改善方法
新菌种的研发
如果能采用基因工程的手段将黄原胶生产菌种中 的产胶基因分离出来，再导入新的菌株中，使其具有 双产胶基因或更多的产胶基因，饼稳定遗传，将会使 我们的黄原胶产量成倍增长。一旦成功，将会使黄原 胶的生产水平有极大的飞跃。 改善生物反应器 生物反应器主要指发酵罐，是制造生物物质的关 键设备。所以在不断改进现有的生物反应器的基础上， 更朝着高效节能、多型号、大型化和计算机控制调作 发现发展。
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。
菌体
控制操作条件
菌种选取
发酵罐
发 酵 液
灭 菌
滤 出 菌 体
沉 淀
产 品 的 分 离
菌种生长
接种
乙醇告示溶剂 蒸馏回收
产 品 的 清 洗 脱 水 干 燥
黄 原 胶
微生物发酵菌
野油菜黄单胞菌（主要菌种） 锦葵黄单胞菌 发酵的菌种 菜豆黄单胞菌
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 发酵液中加入一定量的盐调节pH值，使其呈酸性。再加入 乙醇搅拌成絮状物过滤得黄原胶沉淀粉再加入乙醇搅拌，用 10%KOH调节pH值使之呈中性，过滤，挤干沉淀物，得饼 状黄原胶。然后在60~65℃中烘干，粉碎，过筛，得工业级 黄原胶。
16.2.4 黄原胶的合成
黄原胶的生产为好氧发酵，特点是必须供给氧气。其生产 装置如图16-3所示的发酵罐。
黄原胶工业生产发酵罐
黄原胶深层培养法的基本操作顺序如下；
（1）灭菌。为实现生物纯培养，在发酵开始必须对所有的 培养液加热灭菌（例如120℃，30min）。 （2）温度控制 培养液灭菌后必须冷却到培养温度。 （3）通气 搅拌 主要作用是通入氧气，搅拌使其溶解于其中 还能是里边的微生物均匀的分散在发酵罐内，促进热的传递 以及为调节pH值而加入酸碱物质。
（8） 抗氧化和抗酶性 即使是在氯酸钠、双氧水、 生物活性酶存在的仍能发挥作用。 （9） 微波稳定性 已经形成的稳定体系，即使是 在微波炉中解冻对其性能也不会产生影响。 （10） 安全性 黄原胶采用天然物质为原料，经 发酵精制而成的生物高聚物，无味、无臭，安全性强。
16.5 黄原胶的发展方向 黄原胶作为新型发酵工业中一种非常具有潜力、 有前途的产品，但在产业化过程中仍然有不少需要探 讨的问题。与国外相比，我们的生产水平仍然处于较 低的水平。在我国，发酵产胶一般为2.4%~2.8%， 转化率60%~70%，发酵时间72~85h；而国外发酵产 胶可达3.5%以上，转化率70%~75% 发酵时间48h。 差距十分明显。
胡萝卜黄单胞菌
我国目前已开发的菌种有南开-01，山大-152，农-008和农005和L4。
野油菜黄单胞菌
菌种特点： 菌株一般呈杆状，革兰氏染色阴性，产荚膜，无芽孢，有极 生鞭毛，专性好氧，生产菌株通常采用冷冻干燥保存。
黄原胶发酵培养方法 (1)液体种子培养：将保藏4°C的种子在斜面上：活化 传代两次，然后将菌苔接入装有50mL培养液的三角 瓶中(50mL／250mL)，在28℃，180r／min摇床培 养18h，颜色黄棕色，无异味。 (2)工业化生产：接种量为5％一8％。由于培养基的高 黏度，黄原胶生产是高需氧量发酵，需大通风量，般 为1—0.6m3／(m3· min)。发酵温度为25—28℃。 碳源的起始浓度一般在2％一5％
（3）温度稳定性 大多数高分子化合物，例如海 藻胶、淀粉等一经稍加热黏度就明显下降。而温度较 低至零度左右时，分子结构和性能即发生异化。而黄 原胶在一个相当大的温度范围内（-18~80℃）基本 保持原有的黏度和性能，因而具有稳定可靠的增稠效 果和冻融稳定效果。 （4） pH值稳定性 在 pH值为1~12范围内，黄 原胶的黏度基本保持不变。
培养液的配方介绍
（1）欧洲专利0112 661 中给出的X.Campestris NCIB 11781 为微生物菌种的培养液组成如下。 组分 含量
Oxoid Casein hydrolysate 硫酸铵 磷酸二氢钾 5g/L 4.0g/L 5.0g/L
硫酸镁
硫酸 硫酸锌 氯化钙
0.46g/L
12g/L 21.2g/L 58g/L
16.3 黄原胶的性能 黄原胶是一种非胶凝的多糖，易溶于水水溶液呈透 明状。 （1）水溶性和高黏性 黄原胶易溶于冷水和热水， 而且在较低浓度下具有较高的黏度。而且黏度不受任 何温度和pH值或药品的影响。 （2）流变学特性 当施加一定的剪切力时，流体黏 度迅速下降。而除去剪切力后，流体又恢复原来的黏 度。而且这种变化是可逆的，所以黄原胶具有独特的 乳化稳定性能。
原料
这种生产原料资源（包括玉米、木薯 、 土豆等）丰富， 其他原料普遍易购。所用原料主要为葡萄糖、乳糖等。原料 不同，选用的菌种也不一样。 在黄原胶生产的过程中，特别是采用半连续化和连续 化操作方式时，要选用抗退化的微生物菌种。美国专利004 328 308 介绍的微生物菌种 Xanthomonas Campestries Xcp-1和Xanthomonas Campestries p-107能在半连续发酵 下生长很长时间，从而增加了黄原胶的市场能力。
氯化铁
其余为蒸汽水
58g/L
操作条件
（1）温度控制 发酵不仅影响黄原胶的产率，还能改变产 品的结构组成。微生物最适宜培养的温度因菌种而异。生活 与土壤中的微生物的适宜温度通常是在25~30 ℃最好，而由 动物体分离出来的微生物的最适宜培养温度一般是37℃黄原 胶的菌种来自前者故其适宜温度为25~33 ℃，但研究指出 31~33 ℃更为适合培养黄原胶菌种。 （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。
改善产品的分离和提纯技术 在黄原胶的生产成本中，后处理的费用约占总成 本的50%~60%。因此更合理、更高效、更经济、更 实惠的分离和提纯技术对产品质量的提高具有重要的 意义。
（5）兼容性 黄原胶与各种盐有着良好的兼容性。 与高浓度的糖或盐类共存时能形成稳定的曾稠系统， 并保持原有的流变性。与其他化学物质（酸、碱、表 面活性剂等）均有令人满意的兼容性。 （6） 各种增稠剂的相容性 黄原胶与大多数的合 成、天然增稠剂如海藻钠、淀粉等具有良好的相容性。 （7） 溶剂相容性 有良好的水溶性但与有机溶剂 不相容。
黄原胶的发酵生产
1.6.1 概述 黄原胶，也称汗生胶，它是一种微生物多糖，亦称黄单孢 多糖新型发酵产品。 黄原胶是以碳水化合物为主要原料（如玉米，淀粉等） 经微生物发酵及一系列生化过程，最终得到的一种生物高聚 物。
黄原胶于20世纪50年代中期被发现于美国农业部的北方 研究室。 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。
间歇式 流加式ຫໍສະໝຸດ 按照操作方式连续式
半连续式
黄原胶的发酵生产按照操作方式可分为间歇式、流加式、 半连续式和连续式。 间歇式 优点 操作简单，是目前黄原胶工业生产广泛采 用的方法。 缺点 发酵时间长发酵产物中黄原胶含量低，后 处理困难。 流加式 相比间歇式该法可以调节培养环境中的营养物质 的浓度 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。
2)氯化钾-乙醇法
本方法类似于钙盐-乙醇法，但是成本稍微比钙盐乙醇法 gui。参见下表 氯化钾乙醇消耗成本比较
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。