黄原胶ppt
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_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；
黄原胶_参考模板
3. 耐热及耐酸碱稳定性
黄原胶溶液的粘度不会随温度的变化而发生很大的变化 其溶液于20℃经4小时加热至90℃，其粘度仅下降25% 即使加热至120℃也无显著变化，显示了它惊人的热稳定性 它可以在广泛PH值范围内稳定存在，PH值为2—12时变化很小，PH值为2—3时性能无改变 ，在高酸碱环境中也不凝聚 因此它的凝性与所加的酸碱度无关 无论是稀溶液还是浓的悬浮液都不受外来盐类和极性化合物的影响 例如向其溶液中加入90%的饱和氯化钠或应用氯化钠和氯化钙的混合物也不会产生任何影 响 此外多价金属离子如钙、铝、铁、锌等可增强其粘度
黄原胶的性能特点
饱和的二价金属离子如 铜、镍、锰几乎无影响
重金属离子如铅、铬、 汞等有毒性的离子是完 全抑制黄原胶凝结力的
磷酸根离子、酒石酸根 离子也使黄原胶粘度下
降
柠檬酸盐、草酸盐以及 其它二价酸盐都使粘度
下降
黄原胶的性能特点
4. 与多种盐类有很好的相容性
黄原胶与其他许多添加剂如乳化剂、防腐剂 、蛋白质、维生素和盐类等均能很好地混合 ，很少凝聚或离析。即使在高浓度的电解质 溶液中性能仍良好，当把水加入含有高浓度 (75%)黄原胶的油相中乳液仍相当稳定。这 是因为它把油水两相隔绝使其互不掺合形成 一个很小的液
于沉底而凝聚
黄原胶的性能特点
2. 水溶性
黄原胶可溶于冷水和热水中形成 粘稠溶液。冷水中的溶解度高达 25%(w/v)，没有苦味感。在常压 下将黄原胶于95℃左右溶解后冷 却至室温，可见到溶液的粘度增 加并变成奶油状可搅匀后制成悬 浊液使用。室温下水中分散的黄 原胶溶液展现出典型的假塑性流 体行为
黄原胶的性能特点
-
黄原胶又称黄胶、汉生胶，是一种由黄单胞菌发酵生产的生 物高分子，由甘蓝黑腐病黄单胞菌(Xanthomonas
黄原胶溶液的粘度不会随温度的变化而发生很大的变化 其溶液于20℃经4小时加热至90℃，其粘度仅下降25% 即使加热至120℃也无显著变化，显示了它惊人的热稳定性 它可以在广泛PH值范围内稳定存在，PH值为2—12时变化很小，PH值为2—3时性能无改变 ，在高酸碱环境中也不凝聚 因此它的凝性与所加的酸碱度无关 无论是稀溶液还是浓的悬浮液都不受外来盐类和极性化合物的影响 例如向其溶液中加入90%的饱和氯化钠或应用氯化钠和氯化钙的混合物也不会产生任何影 响 此外多价金属离子如钙、铝、铁、锌等可增强其粘度
黄原胶的性能特点
饱和的二价金属离子如 铜、镍、锰几乎无影响
重金属离子如铅、铬、 汞等有毒性的离子是完 全抑制黄原胶凝结力的
磷酸根离子、酒石酸根 离子也使黄原胶粘度下
降
柠檬酸盐、草酸盐以及 其它二价酸盐都使粘度
下降
黄原胶的性能特点
4. 与多种盐类有很好的相容性
黄原胶与其他许多添加剂如乳化剂、防腐剂 、蛋白质、维生素和盐类等均能很好地混合 ，很少凝聚或离析。即使在高浓度的电解质 溶液中性能仍良好，当把水加入含有高浓度 (75%)黄原胶的油相中乳液仍相当稳定。这 是因为它把油水两相隔绝使其互不掺合形成 一个很小的液
于沉底而凝聚
黄原胶的性能特点
2. 水溶性
黄原胶可溶于冷水和热水中形成 粘稠溶液。冷水中的溶解度高达 25%(w/v)，没有苦味感。在常压 下将黄原胶于95℃左右溶解后冷 却至室温，可见到溶液的粘度增 加并变成奶油状可搅匀后制成悬 浊液使用。室温下水中分散的黄 原胶溶液展现出典型的假塑性流 体行为
黄原胶的性能特点
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黄原胶又称黄胶、汉生胶，是一种由黄单胞菌发酵生产的生 物高分子，由甘蓝黑腐病黄单胞菌(Xanthomonas
食品添加剂增稠剂(课堂PPT)
抗酸CMC
果胶 黄原胶 海藻酸盐
卡拉胶 琼脂 淀粉
瓜尔胶 卡拉胶 槐豆胶
黄原胶 海藻酸盐 魔芋胶 阿拉伯胶 CMC 琼脂 果胶
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溶液假塑性 吸水性 凝胶强度 凝胶透明度
黄原胶 卡拉胶 瓜尔胶 海藻酸盐 海藻酸丙二醇酯
瓜尔胶 黄原胶
琼脂 海藻酸盐 卡拉胶 果胶
明胶
卡拉胶 明胶
海藻酸盐
凝胶热 卡拉胶 琼脂 明胶 低酯果胶 可逆性
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食品增稠剂作用原理
亲 增稠剂分 水
子结构 基 团
羟基 氨基 水化作用 水分子 羧基 羧酸
状态 以分子状态高度分散于水中 体系 高黏度的单相均匀分散体系 作用 改善食品体系的稳定性
大分子 溶液
11
食品增稠剂的作用
起泡作用和稳定泡沫作用 蛋糕 啤酒 面包 冰淇淋 粘合作用 香肠 片、粒状产品 粉末的颗粒化 香料的颗粒化
吸收几十倍乃至上百倍于自身质量 的水分，并有持水性，可改善制品的吸 水量，使产品的质量增大。
15
混浊作用
果汁 饮料
乳化作用
饮料 调味料 香精
凝胶作用
布丁 甜点心 果冻 肉冻
脱膜、润滑作用 橡皮糖 糖衣 软糖
保护性作用 乳 色素
稳定、悬浮作用 饮料 汽酒 啤酒
蛋黄酱 奶油
三、食品增稠剂的特性比较
增稠剂 改善 赋予
食品增稠剂
熟悉食品增稠剂概念及影响其作用效果的 因素，掌握食品增稠剂的分类特性、应用及注 意事项。
1
第一节 食品增稠剂的基本理论
一、食品增稠剂的定义及基本功能 二、食品增稠剂的分类 三、食品增稠剂的特性比较 四、食品增稠剂的结构和流变性 五、增稠剂的胶凝作用 六、增稠剂的乳化作用
黄原胶
黄原胶概述黄原胶又名汉生胶, 是由野油菜黄单胞杆菌以碳水化合物为主要原料，经发酵工程生产的一种微生物胞外多糖。
它具有独特的流变性, 良好的水溶性、对热及酸碱的稳定性与多种盐类有很好的相容性,作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂, 广泛应用于食品、石油、医药等多个行业, 是目前世界上生产规模最大的微生物多糖。
黄原胶是由黄单胞杆菌产生的胞外杂多糖, 具有较高的商业价值, 由于性能优良,功能多样, 应用面广, 已引起国内外对其开发利用的重大关注。
我国化工部“九五”规划, 将实现黄原胶产品生产的产业化, 列为“九五”期间国家优先发展的生物化工技术。
黄原胶生产一．菌种黄原胶发酵的菌种一般采用野油菜黄单胞菌，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。
二．培养基以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源, 以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源, 加磷酸二氢钾，硫酸镁，碳酸钙等无机盐和亚铁离子，镁离子，锌离子等微量元素, 以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。
茄子瓶种子培养基：琼脂2.4, 蔗糖1.5, 蛋白冻1.5, 酵母膏0.2, 谷氨酸钠0.24,。
用1mol/L的NaOH调至ph值为7士0.1, 120℃灭菌30min。
摇瓶发酵培养基玉米淀粉3.0, 谷氨酸钠0.2, 玉米浆, 豆粉。
磷酸二氢钾，硫酸亚铁，碳酸钙。
用1mol/L的NaOH调至ph值为7士0.1, 120℃灭菌30min。
三．培养条件茄子瓶(种子)培养:将保存的生产斜面接种于茄子瓶培养基后,, 在恒温生物培养箱内28 ℃培养48H，用30ml灭菌蒸馏水荡洗, 作为摇瓶黄原胶发酵的种子。
摇瓶培养:在300ml的摇瓶中装培养基100ml, 接种量为10%, 在28℃, 160r/min恒温振荡摇瓶培养48h。
四．培养条件和培养基的优化：A．1.1. 碳源类型对黄原胶发酵的影响:蔗糖作培养基碳源最好, 玉米淀粉次之, 葡萄糖最次, 但由于玉米淀粉较蔗糖廉价易得, 工业上应选用玉米淀粉作碳源。
黄原胶说明
黄原胶性能及使用说明梅花生物科技集团股份有限公司黄原胶卓越的稳定性屈变值黄原胶对于多相体系的卓越稳定性是其最为有用的性能之一。
无论是固体（悬浮），液体（乳化），气体（泡沫稳定），或者是以上三种情况的结合黄原胶都能发挥十分有效的稳定作用。
溶液的屈变值是这种稳定作用的重要特征，所谓屈变值就是在溶液不发生流动的情况下，所能接受的最大剪切力。
由于低浓度的的黄原胶溶液就具有一定的屈变值，所以在静态或者较低的剪切力作用下，分散体系（悬浮液，乳化液或泡沫液）都保持良好的稳定性。
剪切作用/假塑作用在牛顿溶液中，剪切力是与剪切速度成正比的，高速剪切下溶液的流动性并不改善。
与之相反黄原胶溶液具有很强的抵抗作用，但是随着剪切作用的增加粘度会迅速下降。
溶液的假塑性程度是随着浓度的增加而增加的。
但是黄原胶即使在很低的浓度下也会表现出假塑性。
一旦剪切力作用解除，溶液的粘度会立即恢复。
高剪切作用下，比如泵送时，黄原胶使溶液的外表粘度很小。
此外，黄原胶对于长时间的剪切作用具有异常的抵抗作用。
这样使料液在均质和高速混合后粘度很少损失。
黄原胶的热稳定性和别的增稠剂相比较，黄原胶对于温度变化时表现出的稳定性十分卓越，黄原胶溶液在加热时表现出极好的稳定性。
即使在盐或者酸存在下也是如此。
对异常温度所显示的稳定性是黄原胶典型的，也是独一无二的性能，在多次高温处理时，如巴氏杀菌，或者彻底灭菌（甚至130℃时经历几分钟）当体系冷却下来，实际上粘度并不发生变化。
很多其它常用的增稠剂，在温度升高时，粘度会下降，而且在巴氏杀菌或彻底杀菌以后，粘度会受到很大影响，这一点，当有酸存在时，特别明显。
使用黄原胶作为稳定剂可以确保产品粘度恒久如一，而且在各种储存条件下，都能延长产品的货架寿命。
图1 黄原胶溶液在热处理条件下具有良好的稳定性黄原胶的酸碱稳定性溶液的酸碱度变化对于黄原胶的粘度是完全没有影响的。
只是PH11以上或PH2以下的强酸、强碱情况下黄原胶的粘度有轻微的影响。
黄原胶 ppt课件
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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ppt课件
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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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ppt课件
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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ppt课件
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。
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ppt课件
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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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ppt课件
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。
食品增稠剂 教学PPT课件
– 凝胶的形成受温度（CMC可逆热凝胶）、 pH值、离子、蛋白质、多糖等有关。
– 凝胶的触变性 – 食品胶之间凝胶的协同效应
增稠剂在食品中的作用
凝聚性（澄清作用） 保水、持水性 控制结晶 成膜、保鲜作用 掩蔽作用 用于保健、低热食品的生产 ：
– 绝大多数食品胶能发挥膳食纤维的功能。 – 食品胶也作为脂肪取代物较广泛地应用于低脂食
品、疗效食品和保健食品的生产中 。目前的脂肪 取代物，大部分与食品胶有关。
Β-CYCLODEXTRIN
食品增稠剂的选择
所应用食品的特点
– 产品形态：如凝胶、流动性、硬度、 透明 度及混浊度等
– 产品体系：悬浮颗粒能力，稠度、风味、 原料类型等
– 产品的口感 – 产品贮存：时间、风味稳定、水分、油分
温度：
– 温度升高，黏度下降 – 存在牛顿型和非牛顿型之间的转变
NDJ-8S 粘度计
转子、转速 温度 粘度范围 Pa.S
QND－1型粘度计
食品增稠剂的增稠性质
1、所有亲水胶体都具有一定黏度，具 有增稠效果，此时亲水胶体分子发生水 化作用。
2、对于不同种类的食品胶，其增稠效 果并不一样。大多数食品胶在很低的浓 度时（如1％），都能获得高黏度的流 体。
非离子型增稠剂：淀粉、海藻酸丙二醇酯 等
化学结构不同：
多糖类增稠剂：淀粉类、纤维素类、海藻 酸类、果胶、槐豆胶等 。大多数都属于此 类。
多肽类增稠剂：明胶、酪蛋白酸钠等。由 于来源有限，价格偏高，应用较少。
流变学差异：
增稠剂还可以按照其流变性质分为：
➢ 牛顿型增稠剂和非牛顿型增稠剂（假塑性） ➢ 凝胶型增稠剂和非凝胶型增稠剂
食品增稠剂的增稠性质
3、在溶液中容易形成网状结构或具有 较多亲水基团的增稠剂都具有较高的黏 度。
– 凝胶的触变性 – 食品胶之间凝胶的协同效应
增稠剂在食品中的作用
凝聚性（澄清作用） 保水、持水性 控制结晶 成膜、保鲜作用 掩蔽作用 用于保健、低热食品的生产 ：
– 绝大多数食品胶能发挥膳食纤维的功能。 – 食品胶也作为脂肪取代物较广泛地应用于低脂食
品、疗效食品和保健食品的生产中 。目前的脂肪 取代物，大部分与食品胶有关。
Β-CYCLODEXTRIN
食品增稠剂的选择
所应用食品的特点
– 产品形态：如凝胶、流动性、硬度、 透明 度及混浊度等
– 产品体系：悬浮颗粒能力，稠度、风味、 原料类型等
– 产品的口感 – 产品贮存：时间、风味稳定、水分、油分
温度：
– 温度升高，黏度下降 – 存在牛顿型和非牛顿型之间的转变
NDJ-8S 粘度计
转子、转速 温度 粘度范围 Pa.S
QND－1型粘度计
食品增稠剂的增稠性质
1、所有亲水胶体都具有一定黏度，具 有增稠效果，此时亲水胶体分子发生水 化作用。
2、对于不同种类的食品胶，其增稠效 果并不一样。大多数食品胶在很低的浓 度时（如1％），都能获得高黏度的流 体。
非离子型增稠剂：淀粉、海藻酸丙二醇酯 等
化学结构不同：
多糖类增稠剂：淀粉类、纤维素类、海藻 酸类、果胶、槐豆胶等 。大多数都属于此 类。
多肽类增稠剂：明胶、酪蛋白酸钠等。由 于来源有限，价格偏高，应用较少。
流变学差异：
增稠剂还可以按照其流变性质分为：
➢ 牛顿型增稠剂和非牛顿型增稠剂（假塑性） ➢ 凝胶型增稠剂和非凝胶型增稠剂
食品增稠剂的增稠性质
3、在溶液中容易形成网状结构或具有 较多亲水基团的增稠剂都具有较高的黏 度。
香菇多糖黄原胶结冷胶PPT课件
天然香菇多糖的二级结构是β三股绳状螺旋型，但加入尿素或二甲亚砜后或在不同浓度 NaOH 溶液下立体构型转变为单绳螺旋结构.
业化生产中不能得以应用。 5% 的结冷胶+ 1% 的魔芋胶应用于低脂法兰克福香肠中 , 其感官接受性与高脂法兰克福香肠基本一致, 同时具有理想的货架期, 这样就
可以达到降低产品脂含量的目的。
香菇多糖的制备
一、 香菇的预处理
↓ 二、 香菇多糖的提取
↓ 三、香菇多糖的脱色处理
↓ 四、 香菇多糖中粗蛋白的去除
↓ 五、香菇多糖的分离纯化及纯度鉴定
• 香菇多糖的制备
一、香菇的预处理
但超声功率过大会引起多糖分子的降解，导致多糖性质发生变化。
• 一般用于多糖提取的香菇子实体通常是干 由于香菇的脂肪含量约为干重的 2 %～4 %, 因此一般不考虑脂肪对香菇提取的影响, 但也有研究采用石油醚、乙醇等除去原料中的脂
• 离子交换色谱
• 是通过载体表面带电基团与样品离子和淋 洗离子进行可逆交换、离子偶极作用和离 子吸附,来实现色谱分离。不同多糖尤其是 多糖与蛋白质结合在一起的复合多糖,在一 定pH条件下所带电荷不同,根据各多糖上电 荷的差异来达到分离目的。
• 离子交换柱层析法因为造价昂贵，多在实 验室研究用。
• 超滤法
四、香菇多糖中粗蛋白的去除
•经乙醇沉淀后的粗多糖中蛋白质的含量较 高, 常用 Sevag 法脱除蛋白,。
•将多糖水溶液 1/5 体积加入氯仿, 随之再加 入氯仿体积 1/5 的正丁醇。混合物剧烈振摇 20 min, 离心, 倾出上层清液, 除去中间层变 性蛋白和下层氯仿。
•将 Sevag 法结合酶法去蛋白效率可提高 68 %, 且可以节省大量的试剂和时间
香菇多糖的制备方法
业化生产中不能得以应用。 5% 的结冷胶+ 1% 的魔芋胶应用于低脂法兰克福香肠中 , 其感官接受性与高脂法兰克福香肠基本一致, 同时具有理想的货架期, 这样就
可以达到降低产品脂含量的目的。
香菇多糖的制备
一、 香菇的预处理
↓ 二、 香菇多糖的提取
↓ 三、香菇多糖的脱色处理
↓ 四、 香菇多糖中粗蛋白的去除
↓ 五、香菇多糖的分离纯化及纯度鉴定
• 香菇多糖的制备
一、香菇的预处理
但超声功率过大会引起多糖分子的降解，导致多糖性质发生变化。
• 一般用于多糖提取的香菇子实体通常是干 由于香菇的脂肪含量约为干重的 2 %～4 %, 因此一般不考虑脂肪对香菇提取的影响, 但也有研究采用石油醚、乙醇等除去原料中的脂
• 离子交换色谱
• 是通过载体表面带电基团与样品离子和淋 洗离子进行可逆交换、离子偶极作用和离 子吸附,来实现色谱分离。不同多糖尤其是 多糖与蛋白质结合在一起的复合多糖,在一 定pH条件下所带电荷不同,根据各多糖上电 荷的差异来达到分离目的。
• 离子交换柱层析法因为造价昂贵，多在实 验室研究用。
• 超滤法
四、香菇多糖中粗蛋白的去除
•经乙醇沉淀后的粗多糖中蛋白质的含量较 高, 常用 Sevag 法脱除蛋白,。
•将多糖水溶液 1/5 体积加入氯仿, 随之再加 入氯仿体积 1/5 的正丁醇。混合物剧烈振摇 20 min, 离心, 倾出上层清液, 除去中间层变 性蛋白和下层氯仿。
•将 Sevag 法结合酶法去蛋白效率可提高 68 %, 且可以节省大量的试剂和时间
香菇多糖的制备方法
黄原胶生产与应用研究PPT教案
第23页/共54页
1.4.1 发酵液除菌体
黄原胶发酵液是复杂的多相系统。发 酵液中除有黄原胶外，还有菌体细胞、尚 未耗尽的各种培养基成分和色素等。 一般地，黄原胶发酵液下游加工可分 为四个阶段：发酵液预处理；固-液分离； 初步纯化；高度纯化；制成成品。
第24页/共54页
发酵液预处理、除菌体是下游加工的第 一步，预处理时可先用水稀释，再加硅藻土 过滤除去菌体； 或调pH值6.3-6.9、加热至80-130℃、 时间10-20min杀死菌体，再用中性蛋白酶分 解菌体。
第34页/共54页
我国黄原胶生产水平较低，发酵产胶 率一般为2.4%-2.8%，转化率为60%-70%， 发酵时间72-85h。 而国外发酵产胶率可达3.5%以上，转 化率为70%-75%，发酵时间48h。
第35页/共54页
当前黄原胶市场行情看好，不少企业正 在新建和扩建黄原胶生产设备。随着黄原胶 产量的不断增加，市场竞争将更加激烈。 黄原胶市场需求的不断增加，也必将 促进生产技术的进步。
除去菌体后可以降低黄原胶产品的总氮含量。
第25页/共54页
1.4.2 初步纯化
黄原胶发酵液经预处理除去菌体后，可用超 滤法进行浓缩，提高发酵液中黄原胶的浓度。 通常将发酵液浓缩至黄原胶浓度为6%左右， 再用乙醇沉淀法提取，此法将比直接用乙醇沉淀 提取黄原胶节约3-4倍乙醇。 当然，发酵液经硅藻土过滤后也可直接用乙 醇沉淀法提取，或用盐酸沉淀法提取工业级产品。
第33页/共54页
火炬计划作为国家重点攻关项目和重点推广项目， 现被列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品 和技术目录》。
目前生产企业主要有山东淄博中轩集团（10 000t/a）、山东金栗生物制品有限公司（3 000t/a）和山 东福瑞集团（2 000 t/a）等十几家。至2 005年，黄原 胶年生产能力约为3万吨，但实际上许多企业难以达到设 计产量。
1.4.1 发酵液除菌体
黄原胶发酵液是复杂的多相系统。发 酵液中除有黄原胶外，还有菌体细胞、尚 未耗尽的各种培养基成分和色素等。 一般地，黄原胶发酵液下游加工可分 为四个阶段：发酵液预处理；固-液分离； 初步纯化；高度纯化；制成成品。
第24页/共54页
发酵液预处理、除菌体是下游加工的第 一步，预处理时可先用水稀释，再加硅藻土 过滤除去菌体； 或调pH值6.3-6.9、加热至80-130℃、 时间10-20min杀死菌体，再用中性蛋白酶分 解菌体。
第34页/共54页
我国黄原胶生产水平较低，发酵产胶 率一般为2.4%-2.8%，转化率为60%-70%， 发酵时间72-85h。 而国外发酵产胶率可达3.5%以上，转 化率为70%-75%，发酵时间48h。
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当前黄原胶市场行情看好，不少企业正 在新建和扩建黄原胶生产设备。随着黄原胶 产量的不断增加，市场竞争将更加激烈。 黄原胶市场需求的不断增加，也必将 促进生产技术的进步。
除去菌体后可以降低黄原胶产品的总氮含量。
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1.4.2 初步纯化
黄原胶发酵液经预处理除去菌体后，可用超 滤法进行浓缩，提高发酵液中黄原胶的浓度。 通常将发酵液浓缩至黄原胶浓度为6%左右， 再用乙醇沉淀法提取，此法将比直接用乙醇沉淀 提取黄原胶节约3-4倍乙醇。 当然，发酵液经硅藻土过滤后也可直接用乙 醇沉淀法提取，或用盐酸沉淀法提取工业级产品。
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火炬计划作为国家重点攻关项目和重点推广项目， 现被列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品 和技术目录》。
目前生产企业主要有山东淄博中轩集团（10 000t/a）、山东金栗生物制品有限公司（3 000t/a）和山 东福瑞集团（2 000 t/a）等十几家。至2 005年，黄原 胶年生产能力约为3万吨，但实际上许多企业难以达到设 计产量。
第8章 黄原胶
床转速220r/min，培养温度28℃，发酵
72h左右。
发酵结束，产胶能力为20~30g/L，对碳源 的转化率在60%~70%。
② 工业化生产
接种量为5%~8%。由于培养基的高粘度，黄 原胶生产属高需氧量发酵，需大通风量，一 般为1~0.6m3/（m3min)。发酵温度为25~28℃。 碳源的起始浓度一般在2%~5%。 黄原胶发酵培养基的起始pH值一般控制在 6.5~7.0，这有利于初期的细胞生长和后期 的黄原胶合成。
⑤ 超滤脱盐法
本法采用近代分离技术，对高分子的黄原 胶与小分子的无机盐和水进行超滤分离， 将黄原胶发酵液浓缩至2.5%~5%，而无机 盐浓度从10%降低至0.5%~1%，然后再进行 喷雾干燥。本法与直接干燥法相比，产品 质量有所提高，达到工业精制品等级。
⑥ 酶处理-超滤浓缩法
本法用酶处理发酵液，将蛋白质水解， 从而使发酵液变得澄清，简化了离心过 滤这一步工序。本法使用的酶包括碱性 蛋白酶，酸性或中性蛋白酶，或用复合 酶共同进行作用。用酶处理后，不但发 酵液澄清度提高，而且氮含量降低，过 滤性能得到改善，在微孔过滤中过滤速 度可提高3~20倍，成品质量也有提高。
例如南开大学的南开-01菌种所使用的摇 瓶发酵培养基如下：玉米淀粉4%，鱼粉 蛋白胨0.5%，轻质碳酸钙0.3%，自来水 配制，pH7.0。在大罐生产中将鱼粉蛋白 胨改成鱼粉直接配料，其他原料不变。
国外用作黄原胶发酵的碳源多数是葡萄 糖。
4） 发酵 ①摇瓶发酵
摇瓶发酵条件：接种量1%~5%，旋转式摇
第8章
黄 原 胶
Jungbunzlauer是总部设在瑞士的国际性公司
生产基地分布在奥地利，德国，法国和加拿大
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（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。
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2020/1/2
按照操作方式
间歇式 流加式 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。
(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％
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。
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。
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。
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
发酵罐
接种
菌体
发 酵 液
灭 菌
产
品
滤 出 菌 体
沉 淀
产 品 的 分 离
的 清黄 洗原 脱胶 水
干
燥
乙醇告示溶剂 蒸馏回收
微生物发酵菌
发酵的菌种
野油菜黄单胞菌（主要菌种） 锦葵黄单胞菌 菜豆黄单胞菌 胡萝卜黄单胞菌
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。
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。
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。
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。
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 硫酸镁 硫酸 硫酸锌 氯化钙 氯化铁 其余为蒸汽水
5g/L
4.0g/L 5.0g/L
0.46g/L 12g/L
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。
（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。
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。
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按照操作方式
间歇式 流加式 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。
(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％
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。
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。
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。
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
发酵罐
接种
菌体
发 酵 液
灭 菌
产
品
滤 出 菌 体
沉 淀
产 品 的 分 离
的 清黄 洗原 脱胶 水
干
燥
乙醇告示溶剂 蒸馏回收
微生物发酵菌
发酵的菌种
野油菜黄单胞菌（主要菌种） 锦葵黄单胞菌 菜豆黄单胞菌 胡萝卜黄单胞菌
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。
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。
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。
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。
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 硫酸镁 硫酸 硫酸锌 氯化钙 氯化铁 其余为蒸汽水
5g/L
4.0g/L 5.0g/L
0.46g/L 12g/L
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。
（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。
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。