新型微生物多糖-結(jié)冷膠類多糖

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1、新型微生物多糖-結(jié)冷膠類多糖摘要：結(jié)冷膠類微生物多糖一結(jié)冷膠(S-60)、韋蘭膠(S-130)和S-88是近年來繼黃原膠之后發(fā)展起來的第二代和第三代生物膠。本文對這一類新型微生物多糖的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、應(yīng)用及市場前景做了簡要的介紹。關(guān)鍵詞：結(jié)冷膠，韋蘭膠，S-88,結(jié)構(gòu)性質(zhì)，生產(chǎn)，應(yīng)用微生物多糖是由微生物在生長代謝的過程中，在不同的外部條件下代謝產(chǎn)生的一種多糖物質(zhì)。微生物多糖安全無毒，有獨(dú)特的理化性質(zhì)，生產(chǎn)周期短，受地理環(huán)境、氣候、自然災(zāi)害等因素的影響較小，產(chǎn)量及質(zhì)量都很穩(wěn)定，可以在人工控制條件下大量工業(yè)化生產(chǎn)。它所產(chǎn)生的各種廢渣、廢液可以進(jìn)行控制，減輕了環(huán)保壓力，因此擁

2、有比動植物多糖更為廣闊市場前景［1］。世界上微生物多糖的年產(chǎn)量增長率均在10以上，而黃原膠、結(jié)冷膠等一些新型微生物代謝多糖年增長量更是高達(dá)30,全世界微生物多糖年工業(yè)產(chǎn)值可達(dá)50?100億美元。20世紀(jì)80年代，繼黃原膠之后，美國Kelco公司陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一組新的微生物多糖即結(jié)冷膠類多糖，其中包括結(jié)冷膠(S-60)、韋蘭膠(S-130)和S-88,它們是三種結(jié)構(gòu)類似的微生物多糖，具有相同的四糖重復(fù)單元主鏈結(jié)構(gòu)(圖l)[2]o在此對這三種極具發(fā)展前景的微生物多糖的性質(zhì)、應(yīng)用及生產(chǎn)作簡單的介紹。f3)-b-D-Glcp-(1-*^4)-b-D-GlcpA-(1—4)-b-D-Glc

3、p-(1^4)-a-L-Sugp-(lf63R1R2Gellangumsug=Rha,R1=R2=HWelangumsug=Rha,R1=H,R2=a~L-Rha-(1—ora~L-Man-(1fS~88sug=RhaorMan,R1=H,R2=a-L-Rha-(1^圖1結(jié)冷膠類多糖的分子結(jié)構(gòu)1結(jié)冷膠(gellangum)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)結(jié)冷膠是由B-D-葡萄糖，B-D-葡萄糖醛酸和a-L-鼠李糖按摩爾比2:1:1組成，分子量可達(dá)5x106道爾頓[3][4](圖1)。天然結(jié)冷膠含有46葡萄糖、30鼠李糖、21葡萄糖醛酸、3乙酸和甘油酯，乙?；透视王；ǔ＿B接在葡萄糖殘基的C2和C

4、6位上。將天然結(jié)冷膠在pH10的條件下加熱處理，便可以除去分子上的乙酰基和甘油基因而獲得低?；Y(jié)冷膠[5],工業(yè)上生產(chǎn)的一般是低酰基的結(jié)冷膠。,即可形成澄清透明的凝膠［6］,的使用量就可以達(dá)到瓊脂的使用量和卡拉膠1的使用量所產(chǎn)生的凝膠強(qiáng)度［7］。(3)結(jié)冷膠所形成的凝膠熱穩(wěn)定性高、在?之間幾乎不受pH的影響，且對酶穩(wěn)定，淀粉酶、纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、脂肪酶、褐藻膠酶等均不會對結(jié)冷膠溶液的粘度和凝膠強(qiáng)度造成影響［8］。(4)具有優(yōu)越的呈味性能和良好的配伍性。1.結(jié)冷膠的市場與應(yīng)用結(jié)冷膠于1978年首次由美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，1992年得到美國FDA的許可應(yīng)用于食品、飲料，是繼黃原

5、膠之后又一廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的微生物代謝膠。目前美國賣到日本的結(jié)冷膠每年約2000噸，中國約有近百噸的進(jìn)口，價格高達(dá)580元/公斤(結(jié)冷膠生產(chǎn)成本僅比黃原膠略高一些，而銷價卻是黃原膠的二倍［8］)o預(yù)測中國近年需求量能達(dá)到2000噸以上。結(jié)冷膠作為一種新型的微生物胞外多糖，其用途非常廣泛，在食品領(lǐng)域主要用作增稠劑、凝結(jié)劑、懸浮劑和成膜劑等。作為一種新型的食品添加劑與其他同類產(chǎn)品相比具有用量少、性能更穩(wěn)定、凝結(jié)度高、凝膠清亮和優(yōu)越的呈味性能等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于飲料、面包、乳制品、肉制品、面條、蛋糕、餅干、起酥油、速溶咖啡、魚制品、雪糕、冰激凌、果凍、軟糖等食品中[9][10]。結(jié)

6、冷膠除在食品上廣泛應(yīng)用外，還可應(yīng)用于其他領(lǐng)域。如在醫(yī)藥上可用作眼藥水，軟、硬膠囊，包衣劑及新型制劑用藥水；在化工上可用做涂膜，膠粘劑，牙膏；農(nóng)業(yè)上可用作葉肥、緩釋肥料等[ll]o生產(chǎn)工藝結(jié)冷膠的生產(chǎn)工藝流程圖如下[6][11]：試管菌種一茄瓶菌種一三角振蕩（28°C.18h）-300L種子罐（28?30°C、18?20h）-3000L發(fā)酵罐（28?30°C、72h）->50t發(fā)酵罐（28?30°C、72h）~脫已酰一過濾一混合f乙醇絮凝沉淀一分離洗滌稀乙醇一乙醇回收塔f回收乙醇貯藏半成品?真空干燥一粉碎?成品。結(jié)冷膠的產(chǎn)生菌-伊樂假單胞菌（Pseudomonaselodea）

7、是一種好氧革蘭氏陰性桿菌，能在以葡萄糖、淀粉、蔗糖等作碳源，硝酸鞍、酵母膏、蛋白腺等為氮源以及其他微量元素的培養(yǎng)基中生長并產(chǎn)膠。國內(nèi)外眾多學(xué)者對結(jié)冷膠的生產(chǎn)培養(yǎng)基、發(fā)酵條件等做了大量的研究，發(fā)現(xiàn)碳源、氮源、種齡、接種量、溫度、發(fā)酵培養(yǎng)基初始pH都對發(fā)酵有較大的影響。結(jié)冷膠是高黏性的微生物代謝產(chǎn)物，發(fā)酵液中胞外多糖以黏性聚合物形式構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，微生物細(xì)胞被包裹其中，這給后提取工藝中菌體、色素及雜質(zhì)的去除帶來很大的難度。傳統(tǒng)的提取方法是將發(fā)酵液適當(dāng)稀釋以降低其黏度，通過離心分離作用分離菌體和多糖，然后用異丙