CN101585886B - 一种高酰基结冷胶的后提取方法 - Google Patents

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Abstract

一种生产成本低，产品质量较好的从结冷胶发酵液中提取高酰基结冷胶的方法，其包括以下具体步骤：(1)发酵液的酶处理；(2)发酵液的酸絮凝；(3)纤维料的洗涤；(4)干燥粉碎。

Description

一种高酰基结冷胶的后提取方法
技术领域
本发明涉及微生物发酵领域，特别是一种高酰基结冷胶的后提取方法。
背景技术
结冷胶是一种从自然界中通过广泛筛选分离的细菌----少动鞘脂单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)发酵生产而来的亲水性胶体，具有多种有用的特性。
结冷胶的分子基本结构是一条主链，由重复的四糖单元构成，参与形成的单糖有葡萄糖、鼠李糖及葡萄糖醛酸。在结冷胶的原始形态即高酰基结冷胶中，两种取代基——乙酰取代基和甘油酰取代基都是存在的。两个基团都位于相同的葡萄糖残基上，每个重复单元有一个甘油酰取代基，每两个重复单元有一个乙酰取代基。在低酰基结冷胶中，酰基基团被彻底移除。酰基基团对凝胶的性质有很显著的影响，高酰基型可以产生柔软、富有弹性和不具有脆性的凝胶，而低酰基结冷胶产生的是坚实、不具有弹性，但是很脆的凝胶。
对应于商品而言，结冷胶也有两种形式。一种是低酰基结冷胶，即结冷胶分子主链上的酰基被完全或部分脱除；另一种是天然的结冷胶，即高酰基结冷胶。
高酰基结冷胶能发挥良好的胶凝、赋形、固定及结膜作用，同时高酰基结冷胶具有以下特色：是一种剪切可逆、热可逆的凝胶，并且具有极好的香料散发性能，可与其他水溶胶共用、与淀粉有协同作用、有极佳的赋形作用，是一种弹性凝胶，并能增强口感。因此，高酰基结冷胶可以广泛应用于医药、化工和食品工业中，是卡拉胶、琼脂、果胶和其他亲水性胶体的良好替代产品，具有广阔的市场前景。
目前，国外对高酰基结冷胶的生产专属于美国CP Kelco公司，其生产方法在国内没有专利文献报道。国内高酰基结冷胶的提取方法是先高温灭菌，再加碱金属氯化物和异丙醇进行絮凝沉淀(张禹等，高酰基结冷胶的后提取方法，中国专利公开号：CN1687437A)。该工艺存在如下不足：
1.该方案在絮凝沉淀时，由于使用了氯化钙，引入了新的杂质；
2.使用该工艺制得的高酰基结冷胶，产品外观差、纯度低、产品凝胶强度低且溶解性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产成本低，产品质量较好的从结冷胶发酵液中提取高酰基结冷胶的方法。
本发明的整体技术构思是：
本发明的高酰基结冷胶的提取方法包括结冷胶发酵液的酶处理、酸絮凝、固液分离后固体纤维料的洗涤、再固液分离、固体物料的干燥粉碎，其具体步骤为：
(1)发酵液的酶处理；
向发酵液中加入酶制剂，升温反应；
(2)发酵液的酸絮凝；
将步骤(1)酶处理后的发酵液降温，加酸絮凝，固液分离；
(3)纤维料的洗涤；
将步骤(2)固液分离后获得的固体纤维状料先用低或非极性溶剂洗涤，固液分离，再用低级醇将固体纤维状物料进行洗涤，再固液分离；
(4)干燥粉碎；
将步骤(3)中获得的固体物料干燥并粉碎，得到高酰基结冷胶产品。
更具体地为：
(1)发酵液的酶处理
向发酵液中加入已经用少量水溶解分散的以发酵液体积为基准的100PPM酶制剂，升温至50-60℃，维持4～6h；
(2)发酵液的酸絮凝
将步骤(1)中的物料降温至35℃以下，加酸调pH1.5～4，形成纤维状絮凝，固液分离；
(3)纤维料的洗涤
(3.1)低或非极性溶剂洗涤，将步骤(2)中制得的物料，按重量加入1～2倍量的低或非极性溶剂，用碱调pH4.5～8，洗涤2h，固液分离；
(3.2)低级醇洗涤，将步骤(3.1)中制得的物料，按重量加入4～5倍量的低级醇，洗涤2h，固液分离。
(4)干燥粉碎
将步骤(3)中制得的产物于75～80℃下进行真空干燥，并粉碎，得到高酰基结冷胶产品。
本发明各步骤的具体工艺条件是：
步骤1中所用的酶是中性蛋白酶，碱性蛋白酶，酸性蛋白酶，木瓜蛋白酶，溶菌酶中的一种或多种组合，并且所用的均匀高温酶。如果是多种酶组合，可以以任意比例混合。优选碱性蛋白酶和溶菌酶的组合，其重量比为5∶1。
步骤1中所用的酸的浓度是10％。
步骤2中所用的酸是选用醋酸，柠檬酸，盐酸，硫酸中的一种。优选醋酸。
步骤2中固液分离的设备选用厢式聚丙烯板框压滤机。
步骤3.1中低或非极性溶剂是丙酮，丁酮，乙醚，正己烷中的一种。优选丙酮。
步骤3.1中用于调整pH的碱的浓度为10％。
步骤3.1中用于调整pH的碱选用NaOH，KOH，Na2CO3，K2CO3中的一种。
步骤3.2中低级醇选用甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。
步骤3中固液分离的设备选用螺旋压榨机。
步骤4中真空干燥的温度是75～80℃。
步骤4中真空干燥的真空度是-0.09mp。
步骤4中真空干燥的时间是1.5h。
具体实施方式
提出以下实施例来具体说明，以更好地理解本发明，但这些实施例为非限制性的。
实施例1
A.将发酵终了的结冷胶发酵液，搅拌下加入100PPM的碱性蛋白酶和溶菌酶，升温至55℃，搅拌维持5h，降温至32℃；
B.向上述料液中缓慢加入10％的醋酸溶液，至料液pH2.0，停止，搅拌维持10min，将料通过泵打入厢式板框压滤机进行过滤，滤液进入废水处理站，得到滤饼待用；
C.由B得到的滤饼按重量加入2倍量的丙酮，并加10％浓度的NaOH调整pH至6.0，搅拌洗涤2小时后泵打入螺旋压榨机进行固液分离，液体经精馏塔回收丙酮，固体进入下一步骤；
D.由C得到的物料按重量加入4倍量的乙醇，搅拌洗涤2小时后泵打入螺旋压榨机进行固液分离，液体经精馏塔回收乙醇，固体进入下一步骤。
E.由D得到的纤维状固体进行真空干燥，干燥温度78℃，真空度为-0.09mp，干燥时间为1.5h，干燥后经粉碎机粉碎得到类白色粉末即为高酰基结冷胶产品。
实施例2
A.将发酵终了的结冷胶发酵液，搅拌下加入100PPM的木瓜蛋白酶，升温至55℃，搅拌维持5h，降温至30℃；
B.向上述料液中缓慢加入10％的盐酸溶液，至料液pH2.5，停止，搅拌维持10min，将料通过泵打入厢式板框压滤机进行过滤，滤液进入废水处理站，得到滤饼待用；
C.由B得到的滤饼按重量加入5倍量的乙醚，并加10％浓度的KOH调整pH至5.3，搅拌洗涤2小时后泵打入螺旋压榨机进行固液分离，液体经精馏塔回收乙醚，固体进入下一步骤；
D.由C得到的物料按重量加入4.5倍量的乙醇，搅拌洗涤2小时后泵打入螺旋压榨机进行固液分离，液体经精馏塔回收乙醇，固体进入下一步骤。
E.将D得到的纤维状固体进行真空干燥，干燥温度80℃，真空度为-0.09mp，干燥时间为1.5h，干燥后经粉碎机粉碎得到类白色粉末即为高酰基结冷胶产品。
采用本发明的工艺相对于现有的高酰基结冷胶的后提取方法，优势之处在于：
1.由于发酵液不需要高温灭菌，本发明的整体工艺相比原有工艺能耗低。
2.原材料用量少，本发明在絮凝沉淀时，只使用了有机酸，没有引入新的钙离子或其他碱金属离子杂质。
3.产品质量大为改善，达到国外先进水平。产品外观好、纯度高、产品凝胶强度高且溶解性大大改善。具体见下表：；
Figure G2009101439087D00051
Figure G2009101439087D00061

Claims (22)

1.一种高酰基结冷胶的后提取方法，包括以下工艺步骤：
(1)发酵液的酶处理；
向发酵液中加入酶制剂，升温反应，其中升温反应为升温至50-60℃，维持4～6h；
(2)发酵液的酸絮凝；
将步骤(1)酶处理后的发酵液降温，加酸絮凝，再固液分离；
(3)固体纤维料的洗涤；
将步骤(2)固液分离后获得的固体纤维状料先用低或非极性溶剂洗涤，固液分离，再用低级醇将固体纤维状物料进行洗涤，固液分离；
(4)干燥粉碎；
将步骤(3)中获得的固体物料干燥并粉碎，得到高酰基结冷胶产品。
2.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤1中所用的酶为中性蛋白酶，碱性蛋白酶，酸性蛋白酶，溶菌酶中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤1中所用的酶为木瓜蛋白酶。
4.根据权利要求1或2所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤1中所用的酶选用碱性蛋白酶与溶菌酶的组合，两者重量比为5∶1。
5.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于酶制剂使用量浓度为100PPM，以发酵液体积为基准。
6.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于酶先用少量水溶解分散后再加入。
7.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，步骤(2)中的酸絮凝为将步骤(1)中的物料降温至35℃以下，加酸调pH1.5～4，形成纤维状絮凝，固液分离。
8.根据权利要求1或7所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤2中所用的酸浓度是10％。
9.根据权利要求1或7所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤2中所用的酸选用醋酸、柠檬酸、盐酸、硫酸中的一种。
10.根据权利要求1或7所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤2中所用的酸选用醋酸。
11.根据权利要求1或7所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤2中固液分离所用的设备是厢式板框压滤机。
12.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤(3)中的非极性溶剂洗涤为，将步骤(1)中制得的物料，按重量加入1～2倍量的非极性溶剂，用碱调pH4.5～8，洗涤2h，固液分离。
13.根据权利要求12所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤3中所用的低或非极性溶剂为丙酮，丁酮，乙醚，正己烷中的一种。
14.根据权利要求12或13所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤3中所用的低或非极性溶剂选用丙酮。
15.根据权利要求12所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤3中所用碱的浓度是10％。
16.根据权利要求12或15所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤3中所用的碱选用NaOH，KOH，Na2CO3，K2CO3中的一种。
17.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于，步骤(3)中的醇洗涤为按重量加入4～5倍量的低级醇，洗涤2h，固液分离。
18.根据权利要求17所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于所用的低级醇是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。
19.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤3中固液分离所用的设备是螺旋压榨机。
20.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤4中真空干燥的温度为75-80℃。
21.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤4中真空干燥的真空度为-0.09MPa。
22.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶的后提取方法，其特征在于步骤4中真空干燥的时间为1.5h。
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