CN104388493A - 一种提高黄原胶生产转化率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于黄原胶生产技术领域，公开了一种提高黄原胶生产转化率的方法，该方法主要包括，预处理可溶性钙盐溶液，补加钙盐溶液和酶溶液，发酵结束加入次氯酸钠，灭酶灭活，降温后加入乙醇，提取烘干获得产品。该方法能够最大可能提高碳源利用率，提高黄原胶生产转化率，降低发酵代谢残余，能够带来较好的经济价值。
Description
技术领域
本发明属于黄原胶生产技术领域，具体涉及一种提高黄原胶发酵生产转化率的方法。
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。黄原胶水溶性好，充分水合后形成高粘度溶液，是当前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于于一体．性能最优越的生物胶；可作为乳化剂、稳定剂、凝胶增稠剂、浸润剂、膜成型剂等；被广泛应用于食品、医药、化工、石油等领域。
目前，国内黄原胶厂家多采用玉米淀粉作为碳源发酵生产黄原胶。为了提高产量，发酵培养基中会最大程度地投入玉米淀粉，但由于工艺、设备等条件限制，发酵结束后，仍有部分淀粉水解物未转化为目标产物-黄原胶，其表现形式即为生产转化率低，发酵产胶率低，代谢残余高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，最大限度地提高发酵生产黄原胶的转化效率，本发明的目的是提供一种提高黄原胶生产转化率的方法，该方法能够最大可能提高碳源利用率，提高黄原胶生产转化率，降低发酵代谢残余。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下方案：
一种提高黄原胶生产转化率的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1）制备钙盐溶液：将钙盐溶解到水中，配制成20%的钙盐溶液，121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤2）制备柠檬酸钠溶液：将柠檬酸钠溶于水中，配置成2%的柠檬酸钠溶液，121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤3）搅拌：发酵40h时，往发酵液中按1L/m3加入步骤1）的钙盐溶液，500转/min搅拌3min；然后按1L/m3添加步骤2）的柠檬酸钠溶液，500转/min搅拌3min；
步骤4）酶解：调节发酵液pH为6.2，保持发酵罐温度在32-35℃，通过补料设备按48-60万U/m3发酵液加入中温α -淀粉酶，65-70万U/m3发酵液加入异淀粉酶，0.1-0.15万U/m3发酵液加入普鲁兰酶；
步骤5）加入次氯酸钠：发酵结束后，按照0.2-0.3%的比例加入10％的次氯酸钠溶液，升温至85℃作用30分钟，灭酶灭活；
步骤6）搅拌烘干：降温至30℃加入乙醇，控制溶液中乙醇的体积百分比浓度在60-70%，搅拌40分钟，烘干即得。
优选地，所述钙盐为氯化钙或者硝酸钙。
所述发酵使用的发酵培养基为：蔗糖2.0%、糊精0.7%、KCl 0.1%、NaH2PO4 0.05%、MgSO4 0.2%、或所述发酵使用的发酵培养基为：蔗糖2.0%、玉米淀粉0.6%、KCl 0.1%、NaH2PO4 0.05%、MgSO40.2%、Ca（H2PO4)2 0.1%，余量为水。
本发明与传统的黄原胶生产技术相比，有益效果主要包括以下几个方面：
本发明经过多次试验和尝试，对黄原胶发酵技术进行了大胆改进，该方法是在现有发酵技术基础上进行技术改进，通过添加可溶性钙盐和柠檬酸钠溶液，再加入淀粉酶类，此方法可以提高黄原胶合成关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PDH）及淀粉酶的活性，加快淀粉或糊精等碳源降解速度，更彻底地消耗底物，提高黄原胶合成速度从而提高生产转化率；本发明方法提高了发酵过程淀粉转化率和发酵产胶率；大大降低了黄原胶生产成本和发酵代谢残余。本发明方法简单可行，适合大规模工业化生产，降低了企业成本，提高了企业利润。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种提高黄原胶生产转化率的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1）制备钙盐溶液：将氯化钙溶解到水中，配制成15%（w/w）的氯化钙溶液，121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤2）制备柠檬酸钠溶液：将柠檬酸钠溶于水中，配置成2%（w/w）的柠檬酸钠溶液，121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤3）搅拌：发酵40h时，往发酵液中按1L/m3加入步骤1）的氯化钙溶液，500转/min搅拌3min；然后往发酵液中按1L/m3添加步骤2）的柠檬酸钠溶液，500转/min搅拌3min；
步骤4）酶解：调节发酵液pH为6.2，保持发酵罐温度在32℃，通过补料设备按48万U/m3发酵液加入中温α -淀粉酶，65万U/m3发酵液加入异淀粉酶，0.1万U/m3发酵液加入普鲁兰酶；
步骤5）发酵结束按照0.2%（v/v）的比例加入10％（w/w）的次氯酸钠溶液，升温至85℃作用30分钟，灭酶灭活；
步骤6）降温至30℃加入乙醇，控制溶液中乙醇的体积百分比浓度在60%，搅拌40分钟，烘干获得产品。
经计算所得黄原胶产胶产率达3.91g/100mL，转化率达81.9%，而未采用上述处理工艺的发酵液中黄原胶产胶产率达2.67g/100mL，转化率达68.3%。
上述发酵使用的发酵培养基为：蔗糖2.0%、玉米淀粉0.6%、KCl 0.1%、NaH2PO4 0.05%、MgSO40.2%、Ca（H2PO4)2 0.1%，余量为水；起始发酵菌液为：黄单胞菌Xanthomonas axonopodis ATCC 17915（参见Bacteriocins and temperate phage of Xanthomonas campestris pv. Glycines，1987）和黄单胞菌Xanthomonas.SP CGMCCNO:3624（参见CN101906390A）按照1：1的体积比混合均匀得到起始发酵菌液，起始发酵菌液中两种菌的浓度均为1×107CFU/mL；发酵总时间为72h。
对照为未采用上述处理工艺：
发酵使用的发酵培养基为：蔗糖2.0%、玉米淀粉0.6%、KCl 0.1%、NaH2PO4 0.05%、MgSO40.2%、Ca（H2PO4)2 0.1%，余量为水；起始发酵菌液为：黄单胞菌Xanthomonas axonopodis ATCC 17915（参见Bacteriocins and temperate phage of Xanthomonas campestris pv. Glycines，1987）和黄单胞菌Xanthomonas.SP CGMCCNO:3624（参见CN101906390A）按照1：1的体积比混合均匀得到起始发酵菌液，起始发酵菌液中两种菌的浓度均为1×107CFU/mL；发酵总时间为72h。
实施例2
一种提高黄原胶生产转化率的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1）制备钙盐溶液：将硝酸钙溶解到水中，配制成20%（w/w）的硝酸钙溶液， 121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤2）制备柠檬酸钠溶液：将柠檬酸钠溶于水中，配置成2%（w/w）的柠檬酸钠溶液， 121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤3）搅拌：发酵40h时，往发酵液中按1L/m3加入步骤1）的硝酸钙溶液，500转/min搅拌3min；然后按1L/m3添加步骤2）的柠檬酸钠溶液，500转/min搅拌3min；
步骤4）酶解：调节发酵液pH为6.2，保持发酵罐温度在35℃，通过补料设备按60万U/m3发酵液加入中温α -淀粉酶，70万U/m3发酵液加入异淀粉酶，0.15万U/m3发酵液加入普鲁兰酶；
步骤5）发酵结束按照0.3%（v/v）的比例加入10％（w/w）的次氯酸钠溶液，升温至85℃作用30分钟，灭酶灭活；
步骤6）降温至30℃加入乙醇，控制溶液中乙醇的体积百分比浓度在70%，搅拌40分钟，烘干获得产品。
经计算所得黄原胶产胶产率达3.93g/100mL，转化率达82.2%，而未采用上述处理工艺的发酵液中黄原胶产胶产率达2.59g/100mL，转化率达67.6%。
上述发酵使用的发酵培养基为：蔗糖2.0%、糊精0.7%、KCl 0.1%、NaH2PO4 0.05%、MgSO40.2%、Ca（H2PO4)2 0.1%，余量为水；起始发酵菌液为：黄单胞菌Xanthomonas axonopodis ATCC 17915（参见Bacteriocins and temperate phage of Xanthomonas campestris pv. Glycines，1987）和黄单胞菌Xanthomonas.SP CGMCCNO:3624（参见CN101906390A）按照1：1的体积比混合均匀得到起始发酵菌液，起始发酵菌液中两种菌的浓度均为1×107CFU/mL；发酵总时间为72h。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种提高黄原胶生产转化率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1）制备钙盐溶液：将钙盐溶解到水中，配制成15-20%的钙盐溶液，121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤2）制备柠檬酸钠溶液：将柠檬酸钠溶于水中，配置成2%的柠檬酸钠溶液，121℃维持30分钟，降温至35℃；
步骤3）搅拌：发酵40h时，往发酵液中按1L/m3加入步骤1）的钙盐溶液，500转/min搅拌3min；然后按1L/m3添加步骤2）的柠檬酸钠溶液，500转/min搅拌3min；
步骤4）酶解：调节发酵液pH为6.2，保持发酵罐温度在32-35℃，通过补料设备按48-60万U/m3发酵液加入中温α -淀粉酶，65-70万U/m3发酵液加入异淀粉酶，0.1-0.15万U/m3发酵液加入普鲁兰酶；
步骤5）加入次氯酸钠：发酵结束后，按照0.2-0.3%的比例加入10％的次氯酸钠溶液，升温至85℃作用30分钟，灭酶灭活；
步骤6）搅拌烘干：降温至30℃加入乙醇，控制溶液中乙醇的体积百分比浓度在60-70%，搅拌40分钟左右，烘干即得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙盐为氯化钙或者硝酸钙。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发酵使用的发酵培养基为：蔗糖2.0%、糊精0.7%、KCl 0.1%、NaH2PO4 0.05%、MgSO4 0.2%、Ca（H2PO4)2 0.1%，余量为水。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发酵使用的发酵培养基为：蔗糖2.0%、玉米淀粉0.6%、KCl 0.1%、NaH2PO4 0.05%、MgSO40.2%、Ca（H2PO4)2 0.1%，余量为水。
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