CN102703544B - 一种速溶黄原胶的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速溶黄原胶的生产方法，包括微生物发酵、发酵液提取、湿料处理以及成品入库等步骤。本发明生产方法对现有技术方法进行了改良和优化，获得速溶黄原胶含量高、粘度适宜并且无结团及鱼眼生成。该方法简单可行，可用于大规模工业化生产，必将具备广泛的工业应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种黄原胶的生产方法，具体涉及一种速溶黄原胶的生产方法。
背景技术
黄原胶又称汉生胶，是黄单胞杆菌以碳水化合物为原料，经发酵生产的一种用途广泛的微生物多糖，黄原胶可溶于冷水及热水中，充分水合后形成高粘度溶液，具有高效的增稠作用，良好的耐温、耐盐、耐热以及耐酸碱性。但因为其具有强亲水性，当进入水中时，它的最外层与水接触，立即吸收大量水分，体积膨胀成胶团，在胶团表面形成胶质屏障层，延缓了水分的继续向内层的传质过程，降低了黄原胶的溶解速度，延长了溶解时间，从而妨碍了黄原胶粘度的完全释放。
黄原胶的现代化生产是以纯种的培养基在严格控制条件下发酵生成的，由于该多糖具有很高的粘度、流变触变性和稳定的理化性质，且无毒故作为添加剂在日用化学领域具有广阔的市场前景，广泛应用于食品、医药、采油、纺织、陶瓷、印染、香料、化妆品及消防等领域。1969年美国FDA批准黄原胶可用作食品添加剂，1983年世界卫生组织(WTO)和国际粮农组织(FAO)批准黄原胶可以作为食品工业中的稳定剂、乳化剂、增稠剂。但由于其分子构象的原因，使其具有极强的亲水性，当加入水中时，极易形成结团和鱼眼，使其不能完全吸水，这样一方面妨碍了黄原胶粘度的释放，另一方面妨碍了其在工业生产中的大批量应用。
人们通过在干粉中添加乙二醛、表面活性剂来改变黄原胶的这一亲水性，从而使其达到分散的效果，但必须在后期粉体中，添加时须添加特殊设备并且混合时间过长、在一定程度上改变了物料的颜色及其一定的状态。为了避免此现象的产生，许多厂家采用多种方法进行解决，如与盐或糖按一定比例混合加入、使用搅拌使其分散、延长浸泡时间等，这些方法只是从片面的解决了部分问题，但并未从根本上解决其溶解方面的不利影响。现有技术亟待需要提高一种速溶黄原胶的高效高产方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明人在现有技术的基础上，进行了多次探索和试验，获得一种生产速溶性黄原胶的方法。
本发明的技术方案是通过如下方式来实施的，
一种速溶黄原胶的生产方法，其包括如下步骤：
第一步，微生物发酵：将黄单胞菌混合菌液(野油菜黄单胞菌Xanthomonas.Campestris和胡萝卜黄单胞菌Xanthomonas.Carotae两种菌液的重量比为5∶1，两种菌液中菌体的浓度均约为1×108CFU/mL)按照5％(体积比)的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，PH值7.5的条件下，培养16小时得到液体A，然后按液体A∶发酵罐培养基为1∶10的体积比例转入发酵罐中培养，温度32℃，PH值7.5，培养时间80小时，得到发酵液；其中，种子罐培养基的组分为：蔗糖25g，蛋白胨5g，硫酸铵4.0g，牛肉膏3.0g，柠檬酸3.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml；发酵罐培养基的组分为：蔗糖40g，蛋白胨5g，柠檬酸2.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml；
第二步，发酵液提取：在第一步获得的发酵液内同时加入气相二氧化硅和KCl粉末，其中气相二氧化硅的比表面积为200m2/g以上，添加量为发酵液重量的1％，KCl粉末的添加量为发酵液重量的0.25％，搅拌10min，搅拌速度为100r/min，然后加入发酵液总体积4倍的80％的乙醇搅拌至有纤维物析出，500r/min离心5min，去除上层清液后即得湿料；
第三步，湿料处理：将蔗糖脂肪酸酯∶水∶乙醇按2∶3∶6的重量比例混合加热使其完全溶解得到液体B；将第二步获得的湿料进行切割，切成细小块状，并均匀喷洒液体B，其中液体B用量为湿料重量的10％；
第四步，成品入库：对处理后的湿料，经干燥，粉碎即得速溶黄原胶成品；然后经检验后入库即可。
本发明技术方案通过对现有技术的改进，带来一系列的有益效果：
1、种子培养阶段：主要进行菌体繁殖生长，碳源的消耗量比产胶时期要小得多，而且高浓度的蔗糖底物可阻止细胞生长速度和胞外黄原胶合成酶的分泌表达。针对不同阶段，对培养基进行合理的配伍，能够获得最佳的生产效率；发酵阶段：菌体迅速开始产胶，必须保证较高的碳氮比以满足产胶对碳源的需求，并适度控制菌体的生长，防止因其过度生长而消耗碳源，进而干扰胶体正常的合成代谢。因此，需要大幅度提高碳源的比例，并停止添加硫酸铵。采用上述培养基所得产胶量为40g/Kg以上，粘度为18000mPa.S以上，产率比采用常规的发酵培养基(葡萄糖1.0％，蛋白胨0.6％，牛肉膏0.3％，氯化钠0.2％，余量为水)提高了16个百分点以上。
2、本发明在现有技术的基础上，通过多次试验，惊奇地发现，采用野油菜黄单胞菌Xanthomonas.campestris和胡萝卜黄单胞菌Xanthomonas.Carotae两种菌液按照一定比例混合，二者之间具备一定的协同作用，比常规的野油菜黄单胞菌方法，能够大大提高黄原胶的产量，采用最优比例5∶1混合，其他条件不变的前提下，产量可提高20％左右。
3、本发明通过添加气相二氧化硅和表面活性剂联合作用，从根本上解决了物料溶于水形成结团及鱼眼，影响其溶解速度和粘度的释放的问题；而且气相二氧化硅为白色物质且无毒，添加后不会改变黄原胶的颜色，且不需要添加设备与延长时间。
具体实施方式
以下将采用具体实施例的方式对本发明作进一步解释，但是，其并不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种速溶黄原胶的生产方法，其包括如下步骤：
第一步，微生物发酵：将黄单胞菌混合菌液(野油菜黄单胞Xanthomonas.Campestris和胡萝卜黄单胞菌Xanthomonas.Carotae两种菌液的重量比为5∶1，两种菌液中菌体的浓度均约为1×108CFU/mL)按照5％(体积比)的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，PH值7.5的条件下，培养16小时得到液体A，然后按液体A∶发酵罐培养基为1∶10的体积比例转入发酵罐中培养，温度32℃，PH值7.5，培养时间80小时，得到发酵液；其中，种子罐培养基的组分为：蔗糖25g，蛋白胨5g，硫酸铵4.0g，牛肉膏3.0g，柠檬酸3.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml；发酵罐培养基的组分为：蔗糖40g，蛋白胨5g，柠檬酸2.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml；
第二步，发酵液提取：在第一步获得的发酵液内同时加入气相二氧化硅和KCl粉末，其中气相二氧化硅的比表面积为200m2/g以上，添加量为发酵液重量的1％，KCl粉末的添加量为发酵液重量的0.25％，搅拌10min，搅拌速度为100r/min，然后加入发酵液总体积4倍的80％的乙醇搅拌至有纤维物析出，500r/min离心5min，去除上层清液后即得湿料；
第三步，湿料处理：将蔗糖脂肪酸酯∶水∶乙醇按2∶3∶6的重量比例混合加热使其完全溶解得到液体B；将第二步获得的湿料进行切割，切成细小块状，并均匀喷洒液体B，其中液体B用量为湿料重量的10％；
第四步，成品入库：对处理后的湿料，经干燥，粉碎即得速溶黄原胶成品；然后经检验后入库即可。
经检测：实施例1的产胶量为42.19g/Kg，粘度为18762mPa.S；产率比采用常规的发酵培养基(葡萄糖1.0％，蛋白胨0.6％，牛肉膏0.3％，氯化钠0.2％，余量为水)提高了18个百分点；同时，通过对比试验发现，采用野油菜黄单胞菌Xanthomonas.campestris和胡萝卜黄单胞菌Xanthomonas.Carotae两种菌液按照5∶1比例混合，比常规的野油菜黄单胞菌单独发酵方法，产量可提高21％；得到的黄原胶成品极易溶于水，溶解速度均匀，粘度适中，无结团及鱼眼生成。
实施例2
一种速溶黄原胶的生产方法，其包括如下步骤：
第一步，微生物发酵：将黄单胞菌混合菌液(野油菜黄单胞菌Xanthomonas.Campestris和胡萝卜黄单胞菌Xanthomonas.Carotae两种菌液的重量比为10∶1，两种菌液中菌体的浓度均约为1×108CFU/mL)按照5％(体积比)的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，PH值7.5的条件下，培养16小时得到液体A，然后按液体A∶发酵罐培养基为1∶10的体积比例转入发酵罐中培养，温度32℃，PH值7.5，培养时间80小时，得到发酵液；其中，种子罐培养基的组分为：蔗糖25g，蛋白胨5g，硫酸铵4.0g，牛肉膏3.0g，柠檬酸3.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml；发酵罐培养基的组分为：蔗糖40g，蛋白胨5g，柠檬酸2.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml；
第二步，发酵液提取：在第一步获得的发酵液内同时加入气相二氧化硅和KCl粉末，其中气相二氧化硅的比表面积为200m2/g以上，添加量为发酵液重量的1％，KCl粉末的添加量为发酵液重量的0.25％，搅拌10min，搅拌速度为100r/min，然后加入发酵液总体积4倍的80％的乙醇搅拌至有纤维物析出，500r/min离心5min，去除上层清液后即得湿料；
第三步，湿料处理：将蔗糖脂肪酸酯∶水∶乙醇按2∶3∶6的重量比例混合加热使其完全溶解得到液体B；将第二步获得的湿料进行切割，切成细小块状，并均匀喷洒液体B，其中液体B用量为湿料重量的10％；
第四步，成品入库：对处理后的湿料，经干燥，粉碎即得速溶黄原胶成品；然后经检验后入库即可。
经检测：实施例2的产胶量为40.02g/Kg，粘度为18694mPa.S；产率比采用常规的发酵培养基(葡萄糖1.0％，蛋白胨0.6％，牛肉膏0.3％，氯化钠0.2％，余量为水)提高了16个百分点；同时，通过对比试验发现，采用野油菜黄单胞菌Xanthomonas.campestris和胡萝卜黄单胞菌Xanthomonas.Carotae两种菌液按照10∶1比例混合，比常规的野油菜黄单胞菌发酵工艺方法，产量可提高19％；得到的黄原胶成品极易溶于水，溶解速度均匀，粘度适中，无结团及鱼眼生成。
上面所述的具体实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种速溶黄原胶的生产方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
第一步，微生物发酵：将黄单胞菌混合菌液按照5％的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，pH值7.5的条件下，培养16小时得到液体A，然后按液体A：发酵罐培养基为1∶10的体积比转入发酵罐中培养，温度32℃，pH值7.5，培养时间80小时，得到发酵液；其中，所述黄单胞杆菌混合菌液是由野油菜黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌两种菌液按照5∶1的重量比混合而成；所述种子罐的培养基组分为：蔗糖25g，蛋白胨5g，硫酸铵4.0g，牛肉膏3.0g，柠檬酸3.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml；所述发酵罐培养基的组分为：蔗糖40g，蛋白胨5g，柠檬酸2.5g，碳酸钙2.0g，硫酸镁1g，蒸馏水1000ml，
第二步，发酵液提取：在第一步获得的发酵液中同时加入气相二氧化硅和KCl粉末，其中气相二氧化硅的比表面积为200m2/g以上，添加量为发酵液重量的1％，KCl粉末的添加量为发酵液重量的0.25％，搅拌10min，搅拌速度为100r/min，然后加入发酵液4倍体积的80％的乙醇搅拌至有纤维物析出，500r/min离心5min，去除上层清液后即得湿料，
第三步，湿料处理：首先将蔗糖脂肪酸酯∶水∶乙醇按2∶3∶6的重量比例混合加热使其完全溶解得到液体B；将第二步获得的湿料进行切割，切成细小块状，并均匀喷洒液体B，其中液体B用量为湿料重量的10％，
第四步，成品入库：对处理后的湿料，经干燥，粉碎即得速溶黄原胶成品；然后经检验后入库即可。
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