黃原膠生產(chǎn)工藝1.doc

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1、黃原膠生產(chǎn)工藝黃原膠是由D一葡萄糖、D一甘露糖、D一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸組成“五糖重復(fù)單元”,結(jié)構(gòu)聚合體,分子摩爾比為28:3:2:17:0.51一0.63。黃原膠分子一級結(jié)構(gòu)由p一1,4鍵連接的D一葡萄糖基主鏈與三糖單位側(cè)鏈組成,其側(cè)鏈由D一甘露糖和D一葡萄糖醛酸交替連接而成。黃原膠分子側(cè)末端含有丙酮酸,其含量對黃原膠性能有很大影響,在不同溶氧條件下發(fā)酵所得黃原膠,其丙酮酸含量有明顯差異。一般,溶氧速率小,其丙酮酸含量低生產(chǎn)工藝工藝流程為:菌種搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng)發(fā)酵罐發(fā)酵提取干燥粉碎成品包裝1.1生產(chǎn)菌株黃原

2、膠生產(chǎn)菌株為黃單抱菌屬幾個種,目前工業(yè)化生產(chǎn)用菌株主要是甘藍(lán)黑腐病黃單孢桿菌(亦名野油菜黃單胞菌),直桿狀,寬0.4林nl~0.7林m,有單個鞭毛,可移動,革蘭氏陰性,好氧。1961年JeaneS等首先從甘藍(lán)黑腐病斑中分離出甘藍(lán)黑腐病黃單抱桿菌,趙大建等在1986年也得到編號為N.K一01甘藍(lán)黑腐病黃單抱桿菌。此外,菜豆黃單胞菌、錦葵黃單胞菌和胡蘿卜黃單胞菌亦可作為發(fā)酵菌種。1.2培養(yǎng)基組成及優(yōu)化1.2.1培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基：蔗糖2g，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，瓊脂2g，水100mL。種子培養(yǎng)基：蔗糖2g

3、，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，水100mL。發(fā)酵培養(yǎng)液：蔗糖5g，蛋白胨0.5g，0.3g，碳酸鈣0.3g，磷酸二氫鉀0.5g，硫酸鎂0.25g，硫酸亞鐵0.025g，檸檬酸0.025g，水100mL。1.3試驗方法1.3.1平皿培養(yǎng)取Φ9cm的培養(yǎng)皿，倒入25mL固體培養(yǎng)基，30℃培養(yǎng)4d~8d。1.3.2啤酒糟處理啤酒糟（取自江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院啤酒實訓(xùn)中心）用自來水洗滌2次，烘干后備用。1.3.3發(fā)酵條件研究培養(yǎng)基組成的研究：分別以葡萄糖、麥芽糖、乳糖和淀粉代替發(fā)酵培養(yǎng)基中的碳源，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，并做

4、空白對照，確定最佳的碳源。在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入0.5%氮源，即蛋白胨、酵母粉、硝酸銨、硫酸銨，乙酸銨和黃豆餅粉進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，確定最佳的氮源?；|(zhì)含水率的研究：稱取10g啤酒糟，加入10mL、15mL、20mL、30mL、40mL的液體培養(yǎng)基攪拌均勻，攪勻后的固態(tài)培養(yǎng)基轉(zhuǎn)入250mL三角瓶中，121℃滅菌15min，接種后進(jìn)行培養(yǎng)。1.4菌體和多糖的檢測1.4.1平皿培養(yǎng)液菌體和黃原膠含量的檢測在平皿培養(yǎng)的粘液用鏟子鏟起，不要刮破瓊脂表面。用蒸餾水稀釋后，在25000g×條件下超速離心20min。細(xì)胞沉淀用蒸餾水

5、沖洗2次，70℃干燥至恒定重量。上清液加入2倍體積的酒精，室溫條件下攪拌30min，然后過濾掉酒精，再加入1倍體積的酒精攪拌過濾，得到黃原膠置于烘箱中，60℃烘干至恒重。1.4.2固態(tài)發(fā)酵中黃原膠含量的檢測向固態(tài)發(fā)酵物中加5倍體積的蒸餾水，250r/min振蕩2h后，在4000g×條件下離心10min，然后在25000×g條件下超速離心20min。黃原膠的沉淀干燥同1.4.1所述。2結(jié)果與分析2.1瓊脂表面培養(yǎng)結(jié)果在實驗中，瓊脂表面培養(yǎng)野油菜黃單胞菌被用于評估固態(tài)發(fā)酵在胞外多糖的生產(chǎn)上的潛力。瓊脂表面形成的粘

6、液用于檢測黃原膠和細(xì)胞的產(chǎn)量。瓊脂平皿上黃原膠產(chǎn)量隨蔗糖濃度和培養(yǎng)時間變化見表1。4d后細(xì)胞生長幾乎完全停止，而黃原膠的產(chǎn)量持續(xù)增長。高糖濃度對細(xì)胞生長和聚合物合成有明顯抑制作用。黃原膠占粘液的比例幾乎是常數(shù)，培養(yǎng)時間和培養(yǎng)基中糖濃度對其影響不大，為3%~3.5%。這種情況表明，在飽和條件下，黃原膠分子粘液中的濃度不超過35g/L。這可能也表明固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)黃原膠的產(chǎn)量。瓊脂平皿培養(yǎng)的pH值變化不大。這可能就是固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)有利地方，畢竟pH值控制是不容易實現(xiàn)的。2.2碳源和氮源對黃原膠產(chǎn)量的影響碳源和氮源對細(xì)菌

7、產(chǎn)黃原膠影響顯著，不同的碳源（包括葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖和淀粉）對黃原膠產(chǎn)量的影響見圖1。由圖1可見，蔗糖和葡萄糖被證明是最適合生產(chǎn)黃原膠的碳源，考慮蔗糖為碳源時產(chǎn)量優(yōu)于葡萄糖，選擇蔗糖為碳源進(jìn)行碳源濃度實驗，結(jié)果見圖2。隨著蔗糖濃度的增加，黃原膠產(chǎn)量也隨之提高，蔗糖濃度為80g/L時，黃原膠的產(chǎn)量達(dá)43.5g/L，轉(zhuǎn)化率為54.4%；但當(dāng)蔗糖濃度為50g/L時，黃原膠的產(chǎn)量達(dá)36.5g/L，轉(zhuǎn)化率為73%。即高濃度的蔗糖時轉(zhuǎn)化率下降，選擇蔗糖的濃度為50g/L。不同氮源對黃原膠產(chǎn)量的影響見圖3。由圖3可

8、見，酵母粉和黃豆餅粉是最適合生產(chǎn)黃原膠的氮源，從工業(yè)生產(chǎn)角度看，黃豆餅粉比酵母粉便宜，選擇黃豆餅粉為生產(chǎn)氮源。此外，使用氮源進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵實驗未發(fā)現(xiàn)酸化現(xiàn)象，即浸出液的pH值為6.8~7.2，而液體深層培養(yǎng)過程中，pH值變化大，產(chǎn)量隨pH值變化影響較大。2.3基質(zhì)含水率對黃原膠產(chǎn)量的影響水是發(fā)酵的主要媒質(zhì)，基質(zhì)含水量是決定固態(tài)發(fā)酵成功與否的關(guān)鍵因素之一。由圖4可見，隨著基質(zhì)含水率的增加，黃原膠產(chǎn)量也隨