黃原膠分離純化過程

黃原膠的提取林曉晶吳梓婷楊舒婷徐巧瓊

黃原膠別名漢生膠，又稱黃單胞多糖，是國際上70年代發(fā)展起來的新型發(fā)酵產(chǎn)品。黃原膠通常是經(jīng)由玉米淀粉所制造，由甘蘭黑腐病黃單胞細(xì)菌以碳水化合物為主要原料，經(jīng)通風(fēng)發(fā)酵、分離提純后得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。黃原膠的概況

黃原膠是白色或淺黃色的粉末，稍帶臭味.具有優(yōu)良的增稠性、懸浮性、乳化性和水溶性，并具有良好的熱、酸堿穩(wěn)定性，所以被廣泛應(yīng)用于各種食品中性狀（1）黃原膠用于焙烤食品（面包、蛋糕等）可提高焙烤食品在焙烤和貯存時期的保水性和松軟性以改善焙烤食品的口感和延長貨架期；（2）在肉制品中黃原膠起到嫩化和提高持水性的作用；（3）在冷凍食品中有增稠、穩(wěn)定食品結(jié)構(gòu)的作用；（4）在果醬中加入黃原膠，可以改善口感和持水性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量；（5）用于飲料可以起到增稠、懸浮作用，使口感滑爽、風(fēng)味自然；（6）在冰激凌和乳制品中使用黃原膠（與瓜爾膠、槐豆膠復(fù)配使用），可使制品穩(wěn)定；（7）黃原膠與卡拉膠、槐豆膠等復(fù)配也常用于果凍和糖果加工中。應(yīng)用黃原膠生產(chǎn)工藝

一、黃原膠發(fā)酵工藝——上游過程1.菌種的選育黃原膠生產(chǎn)有廣泛的微生物來源，黃單胞菌屬的許多種類菌株都能產(chǎn)生黃原膠。目前，國內(nèi)外用于生產(chǎn)黃原膠的菌種大多是從甘蘭黑腐病病株上分離到的甘藍黑腐病黃單胞菌，也稱野油菜黃單胞菌。生產(chǎn)黃原膠的菌種還有菜豆單胞菌、錦葵黃單胞菌和蘿卜黃單胞菌等。野油菜黃單胞菌

菌株一般呈桿狀，革蘭氏染色陰性，產(chǎn)莢膜，無芽胞，有極生鞭毛，專性好氧，生產(chǎn)菌株通常采用冷凍干燥保存。在瓊脂培養(yǎng)基平板上可形成黃色粘稠菌落，液體培養(yǎng)可形成粘稠的膠狀物。發(fā)酵培養(yǎng)為有利于產(chǎn)品提取分離，通常采用清液發(fā)酵。黃原膠發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源一般是糖類、淀粉等碳水化合物。氮源一般以魚粉和豆餅粉為主。添加一些微量無機鹽，如鐵、錳、鋅等鹽類。特別是輕質(zhì)碳酸鈣以及NaH2PO4和MgSO4,它們對黃原膠的合成有明顯的促進作用2.發(fā)酵培養(yǎng)基

培養(yǎng)基斜面保藏培養(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨瓊脂斜面種子培養(yǎng)基：

發(fā)酵培養(yǎng)基：成分蔗糖魚蛋白胨牛肉粉蒸餾水ph用量20g5g3g1000ml7.0成分蔗糖魚蛋白胨牛肉粉碳酸鈣自來水ph用量

40g5g3g

3g1000ml7.5二、發(fā)酵生產(chǎn)：

1、

1.1搖瓶發(fā)酵。搖瓶發(fā)酵條件：接種量1％～5％，旋轉(zhuǎn)式搖床轉(zhuǎn)速220r／min，培養(yǎng)溫度28℃，發(fā)酵72h左右。發(fā)酵結(jié)束，黃原膠產(chǎn)酸能力為20～30g／L，對碳源的轉(zhuǎn)化率在60％～70％。

1.2工業(yè)化生產(chǎn)。接種量為5％～8％。由于培養(yǎng)基的高黏度，黃原膠生產(chǎn)屬高需氧量發(fā)酵，需大通風(fēng)量，一般為1～O.6m。／(m3.min)。發(fā)酵溫度為25～28℃。碳源的起始濃度一般在2％～5％。2、接種及種子培養(yǎng)以無菌操作挑取斜面菌苔移接至種子培養(yǎng)基，28℃，220r/min旋轉(zhuǎn)搖瓶振蕩20h3、發(fā)酵培養(yǎng)以無菌操作吸取1ml種子液移接至發(fā)酵培養(yǎng)基中，接種量為2%，0.1MPa滅菌20min，28℃，220r/min旋轉(zhuǎn)搖瓶振蕩培養(yǎng)72h

發(fā)酵控制要點在黃原膠的發(fā)酵過程中，pH值、溫度、接種量、轉(zhuǎn)速等因素影響著黃原膠的發(fā)酵。進來許多研究表明：黃單胞菌的最適生長溫度是24-27℃，最適產(chǎn)黃原膠的溫度為30-33℃，因此，采用分段控制溫度為宜，在發(fā)酵產(chǎn)膠期將發(fā)酵溫度由27℃調(diào)整到32℃，有利于細(xì)胞生長和產(chǎn)黃原膠；發(fā)酵過程中pH控制在6.5-7.5，最適pH為7.0，pH控制要嚴(yán)格，最好控制pH為7.0±0.5，否則會影響黃原膠發(fā)酵產(chǎn)率和質(zhì)量；黃原膠的接種量一般為發(fā)酵液的7.5%（體積分?jǐn)?shù)）左右，接種量的大小與種子液的質(zhì)量密切相關(guān)；轉(zhuǎn)速也可調(diào)整至200r／min左右為宜。三、下游加工黃原膠生產(chǎn)包括發(fā)酵和下游加工兩部分黃原膠下游加工工藝流程如下：黃原膠發(fā)酵液一預(yù)處理(調(diào)pH值、加熱、稀釋等)一固液分離(過濾、超濾、離心分離等)一初步純化(超濾、沉淀、離心分離等)一高度純化(溶解、超濾、沉淀、離心分離等)一制成成品(干燥、粉碎等)發(fā)酵液預(yù)處理:

黃原膠發(fā)酵液稀釋：用水將黃原膠發(fā)酵液稀釋1-2倍，以降低黏度。發(fā)酵液除菌體。(除去菌體)黃原膠發(fā)酵液是復(fù)雜的多相系統(tǒng)。發(fā)酵液中除有黃原膠外，還有菌體細(xì)胞、尚未耗盡的各種培養(yǎng)基成分和色素等。雖然黃原膠在發(fā)酵液中含量不高，但黏度大，直接從發(fā)酵液中分離黃原膠是困難的。所以可采用以下方法：珍珠巖過濾：采用珍珠巖助濾劑過濾發(fā)酵液，使用量為10-30g/L，可以有效地將發(fā)酵液中存在的大量的菌株細(xì)胞和其他不溶物與珍珠巖一起除去。初步純化(提取)

中性蛋白酶處理：將珍珠巖的濾過液調(diào)pH至7.0，每升濾液添加10000-100000U的中性蛋白酶，45-50℃保溫1-2h，中性蛋白酶處理可除去菌體殘骸等蛋白質(zhì)不溶物，使所得的黃原膠具有較好的粘度和透光度，提高產(chǎn)品的純度。滅酶處理：將酶處理的發(fā)酵液調(diào)節(jié)溫度至80-100℃，保溫20-60min滅酶活。超濾濃縮：采用孔徑為0.2-0.4um的濾膜，將酶處理的發(fā)酵液進行超濾濃縮，濾出液經(jīng)反滲透處理后，可以重新用于發(fā)酵液前處理--稀釋。乙醇沉淀：將超濾濃縮液加入2-3倍體積的95％乙醇中，不斷攪拌，至溶液不粘，離心收集沉淀，回收乙醇。高度純化(精制)高品質(zhì)的黃原膠，在經(jīng)過初步純化后，還需要進一步精制(高度純化)才能得到符合質(zhì)量要求或市場需求的產(chǎn)品。精制可采用溶解、超濾、沉淀和分離等方法；黃原膠精制尚沒有找到一種經(jīng)濟實用的方法。

制成成品黃原膠黏度大，干燥操作困難，常用的方法有真空干燥法、噴霧干燥法、盤式連續(xù)干燥法、滾筒干燥法和沸騰干燥法等。真空干燥法簡便易行，可用