CN106434788A - 一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于结冷胶提取技术领域，公开了一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺，其包括如下步骤：步骤1)微生物发酵，步骤2)发酵液预处理，步骤3)脱水处理，步骤4)脱色处理，步骤5)重溶和过滤，步骤6)脱水和压榨，步骤7)粉碎和干燥。本发明工艺发酵成本低廉，工艺简单，并且具备发酵产胶量、收率以及纯度高的优点。

Description

一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺

技术领域

本发明属于微生物多糖结冷胶生产领域，尤其涉及一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺。

背景技术

结冷胶是由重复的四个糖分子依次以D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-葡萄糖、L-鼠李糖通过糖苷键连接而成的高分子生物多糖物质，可由少动鞘脂单胞菌(Sphingomonaspaucimobilis)为发酵菌经有氧发酵获得。结冷胶具有良好的凝胶性能，也是性能优异的增稠剂和稳定剂。结冷胶易于使用、有良好的风味释放性、较高的热稳定性、在口中易融化、透明度高、凝胶的时间及温度可调控、凝胶不易受pH影响、产品稳定、具有多样的质构特性，是目前性能优越生物胶之一，有着广泛的应用。在医药领域可用于眼药水、眼药膏、缓释材料、包衣剂、人体组织材料等的制备；在食品上可用于果冻、面包、饮料的生产；在化工领域可用于牙膏、发胶、化妆品的生产。

结冷胶按照分子主链上酰基含量的不同，分为高酰基结冷胶(High Acyl)和低酰基结冷胶(Low Acyl)。高酰基结冷胶是多功能食用胶凝剂，具有胶凝、赋形、稳定及成膜作用。高酰基结冷胶具有以下优良特性：剪切可逆的凝胶、热可逆的凝胶、极好的香料散发性能、与其他亲水性胶体复配性良好、和淀粉有协同作用、良好的持水性、有极佳赋型作用、弹性凝胶以及增强口感等。

目前结冷胶制备工艺存在发酵产率、纯度不高以及发酵成本较高等缺点。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺，该工艺发酵成本低廉，工艺简单，并且具备发酵产胶量、收率以及纯度高的优点。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺，其包括如下步骤：步骤1)微生物发酵，步骤2)发酵液预处理，步骤3)脱水处理，步骤4)醇溶，步骤5)重溶和过滤，步骤6)脱水和压榨，步骤7)粉碎和干燥。

具体地，所述提取工艺包括如下步骤：

步骤1)微生物发酵：将少动鞘氨醇单孢菌CCTCCNo.M206058和少动鞘脂单胞菌液ATCC31461分别培养至浓度均为1×10⁸个/mL，然后按照1∶1的体积比混合得到混合菌液，将混合菌液按照8％(体积比)的接种量接入发酵罐中培养，温度31℃，PH值7.2，培养时间56小时，得到发酵液；

步骤2)发酵液预处理：往发酵液中加入3wt％的氯化钠，搅拌均匀，用硫酸调节pH值至2.0，得到结冷胶絮凝物；

步骤3)脱水处理：将步骤2)絮凝物利用带式压滤脱水机脱水处理，得到结冷胶湿纤维料；

步骤4)醇溶：将步骤3)得到的纤维料用5倍的90％(v/v)的乙醇溶解，调节pH值至7.0，搅拌2h，进行脱水处理，得到湿结冷胶纤维料；

步骤5)重溶和过滤：将湿结冷胶纤维料按照1g∶100ml的比例重新溶于水中，得到结冷胶液体，然后加入占结冷胶液体2倍体积的80％(v/v)乙醇，混合均匀，再经膜过滤除去废液，得到絮凝结冷胶；

步骤6)脱水和压榨：将步骤5)得到的絮凝结冷胶利用带式压滤脱水机脱水，脱水后用卧螺式压榨机压榨到水分含量为55wt％的湿品结冷胶纤维料；

步骤7)粉碎和干燥：将步骤6)得到纤维料粉碎成结冷胶破碎料，再利用真空带式干燥机在温度63℃，真空度0.08Mpa，干燥2h后，包装，得到结冷胶成品。

所述发酵培养基由如下重量份的原料制备而得：玉米秸秆酶解液12％，鱼骨粉水解液10％，葡萄糖5％，麦麸2％，玉米淀粉2％，米糠提取物2％，磷酸二氢钾0.02％，硫酸镁0.01％，其余为水。

所述玉米秸秆酶解物按照如下工艺制备而得：将玉米秸秆投入到粉碎机中进行粉碎得到秸秆粉，然后紫外线照射15min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡2小时，随后添加占秸秆粉0.5％重量份的纤维素酶，升温至50℃，保持50℃水解12小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；

所述鱼骨粉水解液按照如下工艺制备而得：

将鱼骨粉置于反应罐中，加入5M的盐酸，在50℃温度下搅拌水解12小时，搅拌速度为200转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为7.2，即得；

所述米糠提取物按照如下工艺制备而得：

将米糠铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射8min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1％重量份的α-淀粉酶，升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得。

本发明具有以下优点和有益效果：

本发明将两种少动鞘脂单胞菌合理配伍，联合发酵，相互促进，大大提高了发酵效率，发酵培养基成本较低，仅为常用培养基的一半。本发明工艺通过加碱金属盐和酸使发酵液产生絮凝，利用带式压滤脱水机脱水处理，去除了发酵液中的水分和部分杂质；本发明将带式压滤脱水机应用于结冷胶絮凝物脱水，具有自动化程度高、脱水效果好；不跑料的优点；本发明制备的结冷胶纯度和收率高，适合工业化生产。

具体实施方式

以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。

实施例1

一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺，其包括如下步骤：

步骤1)微生物发酵：将少动鞘氨醇单孢菌CCTCCNo.M206058(CN1970738A)和少动鞘脂单胞菌液ATCC 31461分别培养至浓度均为1×10⁸个/mL，然后按照1∶1的体积比混合得到混合菌液，将混合菌液按照8％(体积比)的接种量接入发酵罐中培养，温度31℃，PH值7.2，培养时间56小时，得到发酵液；

所述发酵培养基由如下重量份的原料制备而得：玉米秸秆酶解液12％，鱼骨粉水解液10％，葡萄糖5％，麦麸2％，玉米淀粉2％，米糠提取物2％，磷酸二氢钾0.02％，硫酸镁0.01％，其余为水；

所述玉米秸秆酶解物按照如下工艺制备而得：

将玉米秸秆投入到粉碎机中进行粉碎得到秸秆粉，然后铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射15min，紫外线强度为3000uW/cm²，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡2小时，随后添加占秸秆粉0.5％重量份的纤维素酶(酶活力为3000U/g)，升温至50℃，保持50℃水解12小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状(含水量20％重量份)，即得；

所述鱼骨粉水解液按照如下工艺制备而得：

将鱼骨粉置于反应罐中，加入5M的盐酸，在50℃温度下搅拌水解12小时，搅拌速度为200转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为7.2，即得；

所述米糠提取物按照如下工艺制备而得：

将米糠铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射8min，紫外线强度为1000uw/cm²，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1％重量份的α-淀粉酶(36U/mg，Sigma公司)，升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得。

步骤2)发酵液预处理：往发酵液中加入3wt％的氯化钠，搅拌均匀，用硫酸调节pH值至2.0，得到结冷胶絮凝物；

步骤3)脱水处理：将步骤2)絮凝物利用带式压滤脱水机脱水处理，得到结冷胶湿纤维料；

步骤4)醇溶：将步骤3)得到的纤维料用5倍的90％(v/v)的乙醇溶解，调节pH值至7.0，搅拌2h，利用带式压滤脱水机进行脱水处理，得到湿结冷胶纤维料；

步骤5)重溶和过滤：将湿结冷胶纤维料按照1g∶100ml的比例重新溶于水中，得到结冷胶液体，然后加入占结冷胶液体2倍体积的80％(v/v)乙醇，混合均匀，再经膜过滤除去废液，得到絮凝结冷胶；

步骤6)脱水和压榨：将步骤5)得到的絮凝结冷胶利用带式压滤脱水机脱水，脱水后用卧螺式压榨机压榨到水分含量为55wt％的湿品结冷胶纤维料；

步骤7)粉碎和干燥：将步骤6)得到纤维料粉碎成长度≤1cm的结冷胶破碎料，再利用真空带式干燥机在温度63℃，真空度0.08Mpa，干燥2h后，包装，得到结冷胶成品。

实施例2

实施例1制备的结冷胶的性能参数：以100L发酵液为例。

对照组：仅采用CCTCCNo.M206058单菌株发酵生产结冷胶，其他步骤同实施例1；

实验组：按照实施例1制备的结冷胶。

对照组高酰基的分子量为161万道尔顿，实验组的结冷胶的平均分子量在163万道尔顿。透光率的测定：称取0.5样品，加蒸馏水100ml，将烧杯置于80摄氏度水浴中，样品溶解后加入2.7％的氯化钙溶液2ml，补充蒸发水量至原体积，趁热将胶溶液倾入比色皿，立即放入20摄氏度的恒温箱中放置15分钟，用分光光度计在497nm处测定透光率，用蒸馏水对照。

粘度测定方法：常温下，4号转子，30r/min条件测定。

胶体纯度参加GB25535-2010。

胶体弹性试验操作步骤参见：李龙伟等，现代农业科技2011年第18期。

具体结果见表1：

表1

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。能从本发明公开的内容直接导出或者联想到的所有变形均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低成本透明型高酰基结冷胶提取工艺，其包括如下步骤：步骤1)微生物发酵，步骤2)发酵液预处理，步骤3)脱水处理，步骤4)醇溶，步骤5)重溶和过滤，步骤6)脱水和压榨，步骤7)粉碎和干燥。

2.根据权利要求1所述的提取工艺，其特征在于，所述提取工艺包括如下步骤：

步骤1)微生物发酵：将少动鞘氨醇单孢菌CCTCCNo.M206058和少动鞘脂单胞菌液ATCC31461分别培养至浓度均为1×10⁸个/mL，然后按照1∶1的体积比混合得到混合菌液，将混合菌液按照8％(体积比)的接种量接入发酵罐中培养，温度31℃，PH值7.2，培养时间56小时，得到发酵液；

步骤2)发酵液预处理：往发酵液中加入3wt％的氯化钠，搅拌均匀，用硫酸调节pH值至2.0，得到结冷胶絮凝物；

步骤3)脱水处理：将步骤2)絮凝物脱水处理，得到结冷胶湿纤维料；

步骤4)醇溶：将步骤3)得到的纤维料用5倍的90％(v/v)的乙醇溶解，调节pH值至7.0，搅拌2h，进行脱水处理，得到湿结冷胶纤维料；

步骤5)重溶和过滤：将步骤4)所得湿结冷胶纤维料按照1g∶100ml的比例重新溶于水中，得到结冷胶液体，然后加入占结冷胶液体2倍体积的80％(v/v)乙醇，混合均匀，再经膜过滤除去废液，得到絮凝结冷胶；

步骤6)脱水和压榨：将步骤5)得到的絮凝结冷胶利脱水处理，脱水后压榨得到水分含量为55wt％的湿品结冷胶纤维料；

步骤7)粉碎和干燥：将步骤6)得到纤维料粉碎成结冷胶破碎料，再利用真空带式干燥机在温度63℃，真空度0.08Mpa，干燥2h后，包装，得到结冷胶成品。

3.根据权利要求2所述的提取工艺，其特征在于，所述发酵培养基由如下重量份的原料制备而得：玉米秸秆酶解液12％，鱼骨粉水解液10％，葡萄糖5％，麦麸2％，玉米淀粉2％，米糠提取物2％，磷酸二氢钾0.02％，硫酸镁0.01％，其余为水。

4.根据权利要求3所述的提取工艺，其特征在于，

所述玉米秸秆酶解物按照如下工艺制备而得：将玉米秸秆投入到粉碎机中进行粉碎得到秸秆粉，然后紫外线照射15min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡2小时，随后添加占秸秆粉0.5％重量份的纤维素酶，升温至50℃，保持50℃水解12小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；

所述鱼骨粉水解液按照如下工艺制备而得：

将鱼骨粉置于反应罐中，加入5M的盐酸，在50℃温度下搅拌水解12小时，搅拌速度为200转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为7.2，即得；

所述米糠提取物按照如下工艺制备而得：

将米糠铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射8min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1％重量份的α-淀粉酶，升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得。