一種透明型高?；Y(jié)冷膠的提純方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微生物多糖結(jié)冷膠生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種透明型高?；Y(jié)冷膠的提純方法，包括發(fā)酵，過濾，絮凝沉淀，再次絮凝，壓榨干燥以及廢物利用等步驟。本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)透明型高?；Y(jié)冷膠的復(fù)合菌液。本發(fā)明提純方法可以提高高?；Y(jié)冷膠的產(chǎn)量和透明度，較少了原料浪費(fèi)，而且無污染，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。
【專利說明】一種透明型高酰基結(jié)冷膠的提純方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種透明型高?；Y(jié)冷膠的提純方法。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)冷膠(GellanGum)是美國Kelco公司20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種微生物食用膠。繼黃原膠之后kelco公司開發(fā)的又一新型微生物胞外多糖，其凝膠性能比黃原膠更為優(yōu)越。它是由假單腦桿菌伊樂藻屬(Pseudomonaseloden)在中性條件下，以葡萄糖為碳源，硝酸銨為氮源及一些無機(jī)鹽所織成的培養(yǎng)基中，經(jīng)有氧發(fā)酵而產(chǎn)生的細(xì)胞外多糖膠質(zhì)，是一種新型的全透明的凝膠劑。結(jié)冷膠是由四個(gè)糖分子依次為D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-葡萄糖、L-鼠李糖通過糖苷鍵連接而成的高分子糖類化合物，其中第一個(gè)葡萄糖分子是以β_1，4糖苷鍵連接。由于結(jié)冷膠具有優(yōu)越的凝膠性能，其被廣泛的應(yīng)用在食品領(lǐng)域，如奶制品、果肉飲料、果醬制品、布丁果凍及面包填料等，也應(yīng)用在非食品領(lǐng)域中，如牙膏、藥物的緩慢釋放、微生物培養(yǎng)基等。結(jié)冷膠應(yīng)用在奶制品中，將結(jié)冷膠加熱到70°C?75°C可直接水合于奶中，在酸性奶制品中加入此種水溶膠充當(dāng)膠體保護(hù)劑，可以消除奶制品中的蛋白質(zhì)絮凝及口感的作用；用于糖果中，可給產(chǎn)品提供優(yōu)越的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地，并縮短淀粉軟糖膠體形成的時(shí)間；結(jié)冷膠加入到餅干制品中可以減少飽和脂肪酸的用量，并改良餅干的層次，使餅干具有良好的疏松度；結(jié)冷膠也可替代果膠制備果醬和果凍，也能用于糕點(diǎn)和水果餡餅填料中；在肉制品和蔬菜類的加工過程中，添加結(jié)冷膠可彌補(bǔ)產(chǎn)品的口味不足，使其具有清爽的品味特點(diǎn)。
[0003]按照結(jié)冷膠多糖分子中乙?；暮客ǔ⒔Y(jié)冷膠產(chǎn)品分為兩種:一種是低?；Y(jié)冷膠，通過對高?；Y(jié)冷膠作脫?；虿糠置擋；幚淼玫剑笤陉栯x子 作用下易形成脆性凝膠；另一種是高酰基結(jié)冷膠，即天然結(jié)冷膠，水化后易形成粘彈性凝膠。高?；Y(jié)冷膠根據(jù)透明度可分為透明型和非透明型，主要由菌體碎片、雜質(zhì)蛋白和多糖的殘余量的多少導(dǎo)致透明程度。
[0004]CN200910143908公開了一種從結(jié)冷膠發(fā)酵液中提取高?；Y(jié)冷膠的方法，該方法只針對非透明型高?；Y(jié)冷膠，而該工藝存在很多技術(shù)缺陷，例如，該工藝使用了包括丙酮、乙醚或正己烷等在內(nèi)的多種非極性溶劑洗滌結(jié)冷膠纖維，不僅對操作人員健康有損害，而且容易造成生產(chǎn)事故，并且該工藝制備的結(jié)冷膠純度較低。如何開發(fā)一種結(jié)冷膠的產(chǎn)量高、透明度高以及工業(yè)能耗低的綠色提純工藝實(shí)現(xiàn)有技術(shù)急待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高高?；Y(jié)冷膠的產(chǎn)量和透明度，節(jié)省原料以及生產(chǎn)工藝中的廢物回收利用，本發(fā)明提供了一種透明型高?；Y(jié)冷膠的提純方法，包括以下制備步驟:
[0006]第一步，發(fā)酵:將混合菌液(少動(dòng)鞘脂單胞菌液和短小芽孢桿菌液重量比為8: 1，兩種菌液中菌體的濃度均為I X IO8個(gè)/ mL)按照8% (體積比)的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為30°C，PH值7.2的條件下，培養(yǎng)24小時(shí)得到液體A，然后按液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比例轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7.2，培養(yǎng)時(shí)間72小時(shí)，得到發(fā)酵液；其中，種子罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖25g，蛋白胨5g，硫酸銨4.0g，酵母膏
3.0g,朽1檬酸3.5g,碳酸I丐2.0g,蒸懼水IOOOml ;發(fā)酵罐培養(yǎng)基的組分為:鹿糖40g,蛋白胨8g,磷酸二氫鉀3g,朽1檬酸2.5g,碳酸韓2.0g,硫酸鎂lg，蒸懼水IOOOml ；
[0007]第二步，過濾:在第一步獲得的發(fā)酵液內(nèi)同時(shí)加入硅藻土和氣相二氧化硅的混合物，邊添加邊攪拌，攪拌lOmin，攪拌速度為IOOr / min，然后用板框過濾，分別收集過濾后的濾液和菌體；其中所述混合物的添加量為發(fā)酵液重量的0.5%，所述硅藻土和氣相二氧化硅的質(zhì)量比為3: I ;所述氣相二氧化硅的比表面積為200m2 / g以上；
[0008]第三步，絮凝沉淀:向第二步得到的濾液中加入2?3倍體積的70%?90%乙醇，混合均勻，絮凝結(jié)冷膠；然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；并且低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收廢液中的乙醇后，得到液體B;將上述絮凝結(jié)冷膠重新分散和溶解于水，得到結(jié)冷膠液體，然后加入結(jié)冷膠液體體積6%?7%的氯化鈉溶液，沉淀析出結(jié)冷膠；
[0009]第四步，再次絮凝:將第三步析出的結(jié)冷膠按照Ig結(jié)冷膠:100ml水的的比例重新溶于水中，得到結(jié)冷膠液體，然后加入占結(jié)冷膠液體2倍體積的80%乙醇，混合均勻，然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；
[0010]第五步，壓榨干燥:將第四步得到的絮凝結(jié)冷膠經(jīng)螺桿式壓榨機(jī)，去除多余的水分，得濕品結(jié)冷膠；然后將濕品結(jié)冷膠干燥、粉碎即得透明型高?；Y(jié)冷膠；
[0011]第六步，廢物利用:將第二步獲得的菌體以及第三步獲得的液體B混合得到混合溶液，然后往混合溶液中添加玉米粉、高梁粉、豆渣以及麥麩，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°C，蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅、維生素E以及綠原酸，混合均勻，獲得豬飼料；其中，玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩分別占混合溶液質(zhì)量的和1%，硫酸鋅、維生素E以及綠原酸分別占混合溶液質(zhì)量的萬分之一。
[0012]本發(fā)明還公開了一種生產(chǎn)透明型高酰基結(jié)冷膠的復(fù)合菌液，其由少動(dòng)鞘脂單胞菌液和短小芽孢桿菌液按照重量比為8: I混合而成，兩種菌液中菌體的濃度均約為IXlO8個(gè) / mL。
[0013]本發(fā)明使用的少動(dòng)鞘脂單胞菌和短小芽孢桿菌為本領(lǐng)域常用的菌株，優(yōu)選少動(dòng)鞘脂單胞菌 Sphingomonas paucimobilis (ATCC31461,參見 J Ind MicrobiolBiotechnol.20020ct ；29(4): 170-6.)和短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus) (ATCC27142,參見 Journal of Food Protectionl995, Volume58, Number4)。
[0014]本發(fā)明取得的有益效果主要如下:
[0015]通過多次試驗(yàn)和研究，開拓性地在少動(dòng)鞘脂單胞菌發(fā)酵中添加了短小芽孢桿菌，使得短小芽孢桿菌能夠有效地降解少動(dòng)鞘脂單胞菌產(chǎn)生的各類酸性物質(zhì)，并且使得發(fā)酵液始終維持在弱堿性條件下，保持少動(dòng)鞘脂單胞菌發(fā)酵效果維持在較高的狀態(tài)，提高了結(jié)冷膠的產(chǎn)量；適當(dāng)?shù)靥岣叨绦⊙挎邨U菌的比例可以提高結(jié)冷膠的透明度，但是對結(jié)冷膠的產(chǎn)量會(huì)有一定的影響；
[0016]少動(dòng)鞘脂單胞菌發(fā)酵產(chǎn)生結(jié)冷膠的最佳pH為7.2左右，但是在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生多種酸性物質(zhì)，包括羥基丁酸等，類酸性物質(zhì)容易摻雜在結(jié)冷膠中而不容易被析出，造成結(jié)冷膠的透明度下降，而短小芽孢桿菌通過與少動(dòng)鞘脂單胞菌的協(xié)同共生，促進(jìn)了結(jié)冷膠的生成，并且降低了結(jié)冷膠中各類酸性物質(zhì)的含量，提高了結(jié)冷膠的純度和透明度；
[0017]發(fā)酵液中無需添加pH調(diào)節(jié)劑，減少了原料的浪費(fèi)，節(jié)約了成本；提純過程中減少了現(xiàn)有技術(shù)中其他提取方法使用的各類化學(xué)物質(zhì)，避免了將化學(xué)物質(zhì)帶入到結(jié)冷膠中；
[0018]在后序處理過程中本發(fā)明采用反復(fù)多次乙醇絮凝提純的方式避免了多價(jià)金屬陽離子的使用，從而避免了結(jié)冷膠成品摻入過多的雜質(zhì)，保證了結(jié)冷膠的純度和透明度，提純過程中所用的乙醇可以回收再利用，降低了生產(chǎn)成本；
[0019]在提純結(jié)冷膠的過程中，對菌體蛋白、大分子多糖等進(jìn)行了回收，避免了此類物質(zhì)的廢液對環(huán)境造成的污染；同時(shí)，獲得了營養(yǎng)豐富的菌體蛋白飼料，變廢為寶，增加經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了結(jié)冷膠提純過程綠色環(huán)保，幾乎無廢水外排，料液組分充分利用。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下將采用具體的實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋，但是不應(yīng)當(dāng)看作是對本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。
[0021]實(shí)施例1
[0022]一種透明型高·?；Y(jié)冷膠的提純方法，包括以下制備步驟:
[0023]第一步，將混合菌液(少動(dòng)鞘脂單胞菌液(ATCC31461)和短小芽孢桿菌液(ATCC27142)重量比為8: 1，兩種菌液中菌體的濃度均為IX IO8個(gè)/ mL)按照8% (體積比)的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為30°C，PH值7.2的條件下，培養(yǎng)24小時(shí)得到液體A，然后按液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比例轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7.2，培養(yǎng)時(shí)間72小時(shí)，得到發(fā)酵液；其中，種子罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖25g，蛋白胨5g,硫酸銨4.0g,酵母膏3.0g,朽1檬酸3.5g,碳酸I丐2.0g,蒸懼水IOOOml ;發(fā)酵罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖40g，蛋白胨Sg，磷酸二氫鉀3g，檸檬酸2.5g，碳酸鈣2.0g，硫酸鎂lg，蒸餾水IOOOml ；
[0024]第二步，在第一步獲得的發(fā)酵液內(nèi)同時(shí)加入硅藻土和氣相二氧化硅的混合物，邊添加邊攪拌，攪拌IOmi n，攪拌速度為IOOr / min，然后用板框過濾，分別收集過濾后的濾液和菌體；其中所述混合物的添加量為發(fā)酵液重量的0.5%，所述硅藻土和氣相二氧化硅的質(zhì)量比為3: I ;所述氣相二氧化硅的比表面積為200m2 / g以上；
[0025]第三步，向第二步得到的濾液中加入2?3倍體積的70%?90%乙醇，混合均勻，絮凝結(jié)冷膠；然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；并且低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收廢液中的乙醇后，得到液體B ;將上述絮凝結(jié)冷膠重新分散和溶解于水，得到結(jié)冷膠液體，然后加入結(jié)冷膠液體體積6%?7%的飽和氯化鈉溶液，沉淀析出結(jié)冷膠；
[0026]第四步，將第三步析出的結(jié)冷膠按照Ig結(jié)冷膠:100ml水的的比例重新溶于水中，得到結(jié)冷膠液體，然后加入占結(jié)冷膠液體2倍體積的80%乙醇，混合均勻，然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；
[0027]第五步，將第四步得到的絮凝結(jié)冷膠經(jīng)螺桿式壓榨機(jī)，去除多余的水分，得濕品結(jié)冷膠；然后將濕品結(jié)冷膠干燥、粉碎即得透明型高?；Y(jié)冷膠；
[0028]第六步，將第二步獲得的菌體以及第三步獲得的液體B混合得到混合溶液，然后往混合溶液中添加玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°C，蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅、維生素E以及綠原酸，混合均勻，獲得豬飼料；其中，玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩分別占混合溶液質(zhì)量的6%，5%，2%和1%，硫酸鋅、維生素E以及綠原酸分別占混合溶液質(zhì)量的萬分之一。
[0029]實(shí)施例2
[0030]實(shí)施例1制備的透明型高酰基結(jié)冷膠的性能參數(shù):
[0031]對照組:僅采用少動(dòng)鞘脂單胞菌發(fā)酵生產(chǎn)結(jié)冷膠，其他步驟同實(shí)施例1 ;實(shí)驗(yàn)組為實(shí)施例1制備的結(jié)冷膠。對照組高酰基的分子量為164萬道爾頓，實(shí)驗(yàn)組的結(jié)冷膠的平均分子量在166萬道爾頓。
[0032]透光率的測定:稱取0.5樣品，加蒸餾水100ml，將燒杯置于80攝氏度水浴中，樣品溶解后加入2.7%的氯化鈣溶液2ml，補(bǔ)充蒸發(fā)水量至原體積，趁熱將膠溶液傾入比色皿，立即放入20攝氏度的恒溫箱中放置15分鐘，用分光光度計(jì)在497nm處測定透光率，用蒸餾水對照。
[0033]粘度測定方法:常溫下，4號(hào)轉(zhuǎn)子，30r / min條件測定。
[0034]膠體純度參加GB25535-2010。
[0035]膠體彈性試驗(yàn)操作步驟參見:李龍偉等，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技2011年第18期。
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種透明型高?；Y(jié)冷膠的提純方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:發(fā)酵，過濾，絮凝沉淀，再次絮凝，壓榨干燥以及廢物利用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: 第一步，發(fā)酵:將混合菌液按照8%的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為30°C，PH值7.2的條件下，培養(yǎng)24小時(shí)得到液體A，然后按液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比例轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7.2，培養(yǎng)時(shí)間72小時(shí)，得到發(fā)酵液；其中，種子罐培養(yǎng)基的組分為:鹿糖25g,蛋白胨5g,硫酸銨4.0g,酵母膏3.0g,朽1檬酸3.5g,碳酸隹丐2.0g，蒸餾水IOOOml ;發(fā)酵罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖40g，蛋白胨Sg，磷酸二氫鉀3g，檸檬酸2.5g,碳酸I丐2.0g,硫酸鎂Ig,蒸懼水IOOOml ； 第二步，過濾:在第一步獲得的發(fā)酵液內(nèi)同時(shí)加入硅藻土和氣相二氧化硅的混合物，邊添加邊攪拌，攪拌lOmin，攪拌速度為IOOr / min，然后用板框過濾，分別收集過濾后的濾液和菌體；其中所述混合物的添加量為發(fā)酵液重量的0.5%，所述硅藻土和氣相二氧化硅的質(zhì)量比為3:1; 第三步，絮凝沉淀:向第二步得到的濾液中加入2?3倍體積的70%?90%乙醇，混合均勻，然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；并且低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收廢液中的乙醇后，得到液體B ;將上述絮凝結(jié)冷膠重新分散和溶解于水，得到結(jié)冷膠液體，然后加入占結(jié)冷膠液體體積6%?7%的飽和氯化鈉溶液，沉淀析出結(jié)冷膠； 第四步，再次絮凝:將第三步析出的結(jié)冷膠按照Ig結(jié)冷膠:100ml水的的比例重新溶于水中，得到結(jié)冷膠液體，然后加入占結(jié)冷膠液體2倍體積的80%乙醇，混合均勻，然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠； 第五步，壓榨干燥:將第四步得到的絮凝結(jié)冷膠經(jīng)螺桿式壓榨機(jī)，去除多余的水分，得濕品結(jié)冷膠；然后將濕品結(jié)冷膠干燥、粉碎即得透明型高?；Y(jié)冷膠；第六步，廢物利用:將第二步獲得的菌體以及第三步獲得的液體B混合得到混合溶液，然后往混合溶液中添加玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°C，蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅、維生素E以及綠原酸，混合均勻，獲得豬飼料；其中，玉米粉、高梁粉、豆渣以及麥麩分別占混合溶液質(zhì)量的和1%，硫酸鋅、維生素E以及綠原酸分別占混合溶液質(zhì)量的萬分之一。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一步中的混合菌液由少動(dòng)鞘脂單胞菌液和短小芽孢桿菌液按照重量比為8: I混合而成，所述少動(dòng)鞘脂單胞菌液或所述短小芽孢桿菌液菌液中菌體的濃度均為I X IO8個(gè)/ ml。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述少動(dòng)鞘脂單胞菌為少動(dòng)鞘脂單胞菌(Sphingomonas paucimobilis) ATCC31461,所述短小芽抱桿菌為短小芽抱桿菌(Bacilluspumilus)ATCC27142。
【文檔編號(hào)】A23K1/00GK103436587SQ201310374567
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】郭英熙, 肖勇, 莊會(huì)華, 莊景華 申請人:新疆阜豐生物科技有限公司