CN101240307A - 利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微生物发酵和提取，具体的说是一种利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法。包括将斜面菌种经扩大培养制成种子液、将种子液接入以废葡萄糖母液为主要碳源的发酵培养基中，并辅助以必要的氮源和营养物质进行通气发酵、以及预处理、深层处理、萃取、分离、洗涤、干燥、粉碎等后提取步骤，本发明解决了现有技术存在的浪费大量的粮食资源、制造成本高、不符合国家的产业政策等问题。具有从根本上实现了废葡萄糖母液再利用，解决了因其废弃带来的严重污染的问题，同时所生产的结冷胶与传统方法制取的产品有同等性能，工艺简单、制造成本低廉、技术的进步方向适应国家的产业政策等优点。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵和提取，具体的说是一种利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法。
背景技术
目前结冷胶的制备是采用将生产菌种接种于以淀粉为主要碳源的无菌培养基中进行发酵，发酵过程是在规定的温度、pH条件下进行需氧发酵，生产菌种选用少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)，对发酵终产物进行提取得到结冷胶。上述现有技术存在着浪费大量的粮食资源、制造成本高、不符合国家的产业政策等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用工业废料——废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，以实现解决了废葡萄糖母液的废弃给环境带来严重污染、降低生产成本的目的。
本发明的整体技术构思是：
利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，该方法包括如下工艺步骤：
A、将斜面菌种经扩大培养制成种子液；
B、将A步骤中制备的种子液按种子液：发酵培养基为10％-30％的接种量接入发酵培养基进行发酵，其中发酵培养基包括下列质量份的组分：
废葡萄糖母液3％-5％ 大豆蛋白粉0.1％-0.3％ 酶解棉籽蛋白0.1％-0.4％
大豆粉0.1％-0.3％ 磷酸氢二钠0.05％-0.25％ 豆油0.05％-0.2％
聚醚消泡剂0.05％-0.15％
发酵过程中的工艺条件为：
10小时内：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.2-7.4，通风0.2-0.4vvm；
10-20小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.0-7.2，通风0.4-0.6vvm；
20-30小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.3-7.5，通风0.6-0.8vvm；
30-40小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.3-7.5，通风0.6-0.8vvm，35-40小时补入碳源、氮源；该碳源、氮源的选用与发酵培养基中的碳源、氮源相同。
为促进菌种的生长，快速稳定合成结冷胶，控制菌种代谢过程中基质的碳氮比为20∶1；
为有效控制结冷胶菌种代谢环境，40-50小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，通风0.6-0.8vvm，加入氨水或1％-3％弱碱使pH值7.2-7.5；其中优选氨水。
50-60小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，通风0.2-0.4vvm；得到粘度不低于4500cp，固含量≥1.5％的发酵液；
斜面菌种选用少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)；
C、将发酵完成后的发酵液经预处理、深层处理、萃取、分离、洗涤、干燥、粉碎后即得结冷胶。
本发明的各工艺步骤中的具体工艺条件是：
A步骤中斜面菌种经扩大培养制成种子液包括将斜面菌种制备成摇瓶种子、将摇瓶种子制成一级种子、将一级种子制成二级种子，其中摇瓶种子的制备的工艺条件如下：
摇瓶种子培养液的包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液0.5％-1.5％ 葡萄糖0.5％-1.5％ 酵母膏0.1％-0.3％
蛋白胨0.1％-0.3％ 牛肉膏0.2％-0.3％ NaCl 0.15％-0.3％
生物素1-3ppm
摇瓶种子培养液的灭菌条件：蒸汽压力0.1-0.14Mpa、温度121-125℃、时间30-35分钟；摇瓶种子的制备过程为：将接种针挑取一环斜面菌种中的原菌接入灭菌后的摇瓶种子培养液中，培养温度为28-32℃、转速为150-200转/分钟，培养周期为14-20小时振荡培养。
将摇瓶种子制成一级种子的工艺条件如下：
一级种子培养液包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液1％-2％ 大豆蛋白粉0.2％-0.4％ 蛋白胨0.2％-0.4％
硝酸钠0.1％-0.3％ 磷酸氢二铵0.05％-0.25％ 豆油0.06％-0.2％
一级种子培养液的灭菌条件：温度121-125℃、蒸汽压力0.1-0.14Mpa、时间30-35分钟；
一级种子的制备过程为：将摇瓶种子按照接种量为1％-3.5％接入灭菌后的一级种子培养液中，培养温度为27-33℃、培养周期为15-22小时，当OD值大于3.5时将一级种子接入二级种子培养液。
将一级种子制成二级种子的工艺条件如下：
二级种子培养液包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液1％-3％ 大豆蛋白粉0.2％-0.4％ 蛋白胨0.2％-0.5％
硝酸钠0.1％-0.3％ 磷酸氢二铵0.1％-0.35％ 豆油0.1％-0.2％
二级种子液的灭菌条件为：温度121-125℃，压力0.1-0.14MPa，时间30-35分钟；
二级种子的制备过程为：将一级种子按照接种量为10％-20％接入灭菌后的二级种子培养液中，培养温度为27-33℃、培养周期为16-25小时、当OD值大于2.5时将二级种子接入发酵培养基。
C步骤中的预处理过程及工艺条件为：将10％-20％的碳酸钠溶液加入发酵液，调整PH为8-9，搅拌均匀，缓慢加入300-500ppm碱性蛋白酶升温至64-66℃，反应6-8小时。
C步骤中深层处理过程及工艺条件为：加入20％的碳酸钠溶液，调整PH为10-12，温度维持至60-70℃，反应1-3小时，加入絮凝剂搅拌均匀。
C步骤中萃取过程及工艺条件为∶按萃取剂与发酵液＝1∶2的比例加入50-55％的异丙醇，充分混合，得纤维状结冷胶沉淀。
C步骤中分离过程及工艺条件为：物料在转速3000-5000转/分条件下进行固液分离，得到结冷胶。
C步骤中洗涤过程及工艺条件为：将物料调节pH值为7.5-7.8，按发酵液∶异丙醇＝1∶2-4的比例加入90-95％异丙醇充分混合，反应30-50分钟后，进行二次离心，在转速2000-5000转/分条件下进行固液分离，得到纤维状结冷胶。
C步骤中干燥过程及工艺条件为：真空度-0.05--0.08Mpa、温度60-80℃、时间2-5小时，对物料进行干燥；粉碎过程及工艺条件为：将干燥后物料粉碎，粉碎温度不超过80℃。
本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：
本发明实现了利用废葡萄糖母液生产、提取结冷胶，生产成本降低了3％以上，从根本上实现了工业废物再利用，解决了因工业废料——废葡萄糖母液的废弃给环境带来严重污染的问题，同时所生产的结冷胶与传统方法制取的产品有同等性能，能单独或结合其它产品复配后使用。与其他胶体材料相比，它具有低用量、高凝胶强度凝胶、热稳定性高、呈味性能、配伍性优越的优点；另外，它还具有工艺简单、制造成本低廉、技术的进步方向适应国家的产业政策等优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述，但不作为对本发明的限定。
利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，该方法包括如下工艺步骤：
A、将斜面菌种经扩大培养制成种子液；
B、将A步骤中制备的种子液按种子液：发酵培养基为15％的接种量接入发酵培养基进行发酵，其中发酵培养基包括下列质量份的组分：
废葡萄糖母液4％ 大豆蛋白粉0.2％ 酶解棉籽蛋白0.3％
大豆粉0.2％ 磷酸氢二钠0.15％ 豆油0.15％
聚醚消泡剂0.08％
发酵过程中的工艺条件为：
10小时内：温度31℃，压力0.04MPa，pH值7.3，通风0.3vvm；
10-20小时：温度33℃，压力0.04MPa，pH值7.1，通风0.5vvm；
20-30小时：温度32℃，压力0.04MPa，pH值7.4，通风0.7vvm；
30-40小时：温度28℃，压力0.04MPa，pH值7.4，通风0.7vvm；
35-40小时：补入碳源、氮源，碳源、氮源分别选用废葡萄糖母液、大豆蛋白粉，控制菌种代谢过程中基质的碳氮比为20∶1，可促进菌种的生长，快速稳定合成结冷胶；
40-50小时：温度32℃，压力0.04MPa，通风0.7vvm，加入氨水使pH值为7.2-7.5，可有效控制结冷胶菌种代谢环境；
50-60小时：温度33℃，压力0.04MPa，通风0.3vvm；得到粘度不低于4500cp，固含量≥1.5％的发酵液；
斜面菌种选用少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)；
C、将发酵完成后的发酵液经预处理、深层处理、萃取、分离、洗涤、干燥、粉碎后即得结冷胶。
其中A步骤中斜面菌种经扩大培养制成种子液包括将斜面菌种制备成摇瓶种子、将摇瓶种子制备成一级种子、将一级种子制备成二级种子，其中摇瓶种子的制备的工艺条件如下：
摇瓶种子培养液的包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液0.8％ 葡萄糖1.2％ 酵母膏0.2％
蛋白胨0.2％ 牛肉膏0.25％ NaCl 0.2％
生物素1.5ppm
摇瓶种子培养液的灭菌条件为：蒸汽压力0.12Mpa、温度123℃、时间32分钟；
摇瓶种子的制备过程为：将接种针挑取一环斜面菌种中的原菌接入灭菌后的摇瓶种子培养液中，培养温度为30℃、转速为180转/分钟，培养周期为16小时振荡培养。
将摇瓶种子制备成一级种子的工艺条件如下：
一级种子培养液包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液1.5％ 大豆蛋白粉0.3％ 蛋白胨0.3％
硝酸钠0.2％ 磷酸氢二铵0.15％ 豆油0.16％
一级种子培养液的灭菌条件：温度122℃、蒸汽压力0.12Mpa、时间33分钟；
一级种子的制备过程为：将摇瓶种子按照接种量为2％接入灭菌后的一级种子培养液中，培养温度为30℃、培养周期为20小时，当OD值大于3.5时将一级种子接入二级种子培养液。
将一级种子制备成二级种子的工艺条件如下：
二级种子培养液包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液2％ 大豆蛋白粉0.3％ 蛋白胨0.4％
硝酸钠0.2％ 磷酸氢二铵0.18％ 豆油0.15％
二级种子液的灭菌条件为：温度123℃，压力0.12MPa，时间34分钟；
二级种子的制备过程为：将一级种子按照接种量为15％接入灭菌后的二级种子培养液中，培养温度为29℃、培养周期为18小时、当OD值大于2.5时将二级种子接入发酵培养基。
C步骤中的预处理过程及工艺条件为：将百分比浓度为15％的碳酸钠溶液加入发酵液，调整PH为8.5，搅拌均匀，缓慢加入380ppm碱性蛋白酶升温至65℃，反应7小时。
C步骤中深层处理过程及工艺条件为：加入百分比浓度为20％的碳酸钠溶液，调整PH为11，温度维持至65℃，反应1.5小时，加入絮凝剂搅拌均匀。
C步骤中萃取过程及工艺条件为∶按萃取剂与发酵液＝1∶2的比例加入52％的异丙醇，充分混合，得纤维状结冷胶沉淀。
C步骤中分离过程及工艺条件为：物料在转速3800转/分条件下进行固液分离，得到结冷胶。
C步骤中洗涤过程及工艺条件为：将物料调节pH值为7.7，按发酵液∶异丙醇＝1∶2.8的比例加入95％异丙醇充分混合，反应35分钟后，进行二次离心，在转速3000转/分条件下进行固液分离，得到纤维状结冷胶。
C步骤中干燥过程及工艺条件为：真空度-0.06Mpa、温度70℃、时间3小时，对物料进行干燥；粉碎过程及工艺条件为：将干燥后物料粉碎，粉碎温度不超过80℃。
Claims (10)
1、利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于该方法包括如下工艺步骤：
A、将斜面菌种经扩大培养制成种子液；
B、将A步骤中制备的种子液按种子液：发酵培养基为10％-30％的接种量接入发酵培养基进行发酵，其中发酵培养基包括下列质量份的组分：
废葡萄糖母液3％-5％ 大豆蛋白粉0.1％-0.3％ 酶解棉籽蛋白0.1％-0.4％
大豆粉0.1％-0.3％ 磷酸氢二钠0.05％-0.25％ 豆油0.05％-0.2％
聚醚消泡剂0.05％-0.15％
发酵过程中的工艺条件为：
10小时内：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.2-7.4，通风0.2-0.4vvm；
10-20小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.0-7.2，通风0.4-0.6vvm；
20-30小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.3-7.5，通风0.6-0.8vvm；
30-40小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，pH值7.3-7.5，通风0.6-0.8vvm，35-40小时补入碳源、氮源，控制菌种代谢过程中基质的碳氮比为20∶1；
40-50小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，通风0.6-0.8vvm，加入氨水或1％-3％弱碱使pH值7.2-7.5；
50-60小时：温度30±3℃，压力0.03-0.05MPa，通风0.2-0.4vvm；得到粘度不低于4500cp，固含量≥1.5％的发酵液；
斜面菌种选用少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)；
C、将发酵完成后的发酵液经预处理、深层处理、萃取、分离、洗涤、干燥、粉碎后即得结冷胶。
2、根据权利要求1所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的A步骤中斜面菌种经扩大培养制成种子液包括将斜面菌种制成摇瓶种子、将摇瓶种子制成一级种子、将一级种子制成二级种子，其中摇瓶种子的制备的工艺条件如下：
摇瓶种子培养液的包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液0.5％-1.5％ 葡萄糖0.5％-1.5％ 酵母膏0.1％-0.3％
蛋白胨0.1％-0.3％ 牛肉膏0.2％-0.3％ NaCl 0.15％-0.3％
生物素1-3ppm
摇瓶种子培养液的灭菌条件：蒸汽压力0.1-0.14Mpa、温度121-125℃、时间30-35分钟；
摇瓶种子的制备过程为：将接种针挑取一环斜面菌种中的原菌接入灭菌后的摇瓶种子培养液中，培养温度为28-32℃、转速为150-200转/分钟，培养周期为14-20小时振荡培养。
3、根据权利要求2所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的将摇瓶种子制成一级种子的工艺条件如下：
一级种子培养液包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液1％-2％ 大豆蛋白粉0.2％-0.4％ 蛋白胨0.2％-0.4％
硝酸钠0.1％-0.3％ 磷酸氢二铵0.05％-0.25％ 豆油0.06％-0.2％
一级种子培养液的灭菌条件：温度121-125℃、蒸汽压力0.1-0.14Mpa、时间30-35分钟；
一级种子的制备过程为：将摇瓶种子按照接种量为1％-3.5％接入灭菌后的一级种子培养液中，培养温度为27-33℃、培养周期为15-22小时，当OD值大于3.5时将一级种子接入二级种子培养液。
4、根据权利要求1、2或3所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的将一级种子制成二级种子的工艺条件如下：
二级种子培养液包括如下质量份的组分：
废葡萄糖母液1％-3％ 大豆蛋白粉0.2％-0.4％ 蛋白胨0.2％-0.5％
硝酸钠0.1％-0.3％ 磷酸氢二铵0.1％-0.35％ 豆油0.1％-0.2％
二级种子液的灭菌条件为：温度121-125℃，压力0.1-0.14MPa，时间30-35分钟；
二级种子的制备过程为：将一级种子按照接种量为10％-20％接入灭菌后的二级种子培养液中，培养温度为27-33℃、培养周期为16-25小时、当OD值大于2.5时将二级种子接入发酵培养基。
5、根据权利要求1所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的C步骤中的预处理过程及工艺条件为：将10％-20％的碳酸钠溶液加入发酵液，调整PH为8-9，搅拌均匀，缓慢加入300-500ppm碱性蛋白酶升温至64-66℃，反应6-8小时。
6、根据权利要求1所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的C步骤中深层处理过程及工艺条件为：加入20％的碳酸钠溶液，调整PH为10-12，温度维持至60-70℃，反应1-3小时，加入絮凝剂搅拌均匀。
7、根据权利要求1所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的C步骤中萃取过程及工艺条件为∶按萃取剂与发酵液＝1∶2的比例加入50-55％的异丙醇，充分混合，得纤维状结冷胶沉淀。
8、根据权利要求1所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的C步骤中分离过程及工艺条件为：物料在转速3000-5000转/分条件下进行固液分离，得到结冷胶。
9、根据权利要求1所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的C步骤中洗涤过程及工艺条件为：将物料调节pH值为7.5-7.8，按发酵液∶异丙醇＝1∶2-4的比例加入90-95％异丙醇充分混合，反应30-50分钟后，进行二次离心，在转速2000-5000转/分条件下进行固液分离，得到纤维状结冷胶。
10、根据权利要求1所述的利用废葡萄糖母液制备结冷胶的方法，其特征在于所述的C步骤中干燥过程及工艺条件为：真空度-0.05--0.08Mpa、温度60-80℃、时间2-5小时，对物料进行干燥；粉碎过程及工艺条件为：将干燥后物料粉碎，粉碎温度不超过80℃。
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