CN108395488A - 一种可得然胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵后可得然胶及其制备方法，在可得然胶发酵液中，首先加入磷酸盐，用酸调节发酵液的pH值，然后添加次氯酸盐溶液，用次氯酸盐直接杀死发酵液中的菌体，同时由于磷酸盐的添加，使得可得然胶的凝胶强度不受影响，然后用离心或过滤的方法得到可得然胶沉淀物，并进行复水洗涤，去除次氯酸盐和磷酸盐后，进行喷雾干燥，得到可得然胶粗提产品。本发明方法不同于原有常规工艺中需要用到大量的酸碱和乙醇，不仅节约能耗和成本，而且减少环保压力。
Description
技术领域
本发明属于微生物多糖的制备技术领域，具体涉及一种新的可得然胶及其制 备方法。
背景技术
可得然胶(Curdlan)是由土壤杆菌属、根瘤菌属等多个属的细菌合成，以 β-1,3-D-糖苷键连接成的水不溶性葡聚糖。加热能形成凝胶，又被称为热凝胶 多糖。因为分子内的相互作用和分子间的氢键作用，可得然胶的长链分子能形成 多种复杂的三维结构。可得然胶作为一种高性能的食品添加剂，广泛应用于仿生 食品、米面制品、冷冻食品、减肥食品和肉制品中，有效改善食品持水性、黏弹 性、稳定性。1989年日本、韩国相继将可得然胶批准用作食品胶。1996年12 月美国食品与药品监督管理局批准并允许将其作为添加剂用于食品工业中。2006 年5月，我国卫生部正式批准可得然胶允许在我国部分食品中的应用。
目前可得然胶生产工艺一般是通过根瘤菌或土壤杆菌发酵得到的发酵液，经 过高速离心机或板框过滤，收集固形物。然后加入大量高浓度的碱液使可得然胶 溶解，进一步离心或过滤去除菌体，上清液加大量的酸中和，析出可得然胶，然 后经过离心或过滤，酒精洗涤，热风干燥，获得可得然胶产品。现有技术这一工 艺的缺点在于：
1.提取过程中需要用大量的酸碱和酒精，导致成本很高；
2.可得然胶在提取过程中需要大量碱液和酸液(申请号201010011352.9 《一种可得然胶生产过程中去除菌体的方法》中描述需要加入与悬浮液等体积的 浓度为1-2mol/L的碱液，申请号200410041271.8《一种微生物多糖-热凝胶的 提取工艺》中描述发酵液离心所得沉淀用0.2-0.5N碱液溶解，所用碱液体积为 发酵液离心沉淀物体积的2-5倍。后面工艺需要用等量酸液中和。造成可得然胶 后提取工艺需要上百吨的大罐进行碱溶酸沉。
3.大量酸碱的使用给生产过程环保处理带来很大的压力；
4.这一工艺需要酒精洗涤后干燥(申请号200410041271.8《一种微生物 多糖-热凝胶的提取工艺》中描述用少量酒精洗涤，所用乙醇量为发酵液离心沉 淀物体积的1-3倍)，造成使用防爆设备，给生产过程增加成本，增加安全隐患；
5.可得然胶品质在提取过程中损失较大，可得然胶的凝胶强度在碱溶酸沉 过程中损失很大(申请号200410041271.8《一种微生物多糖-热凝胶的提取工 艺》中描述提取所用热凝胶的成胶性能受碱液浓度的显著影响，随着碱液浓度增 大，提取所得热凝胶的成胶性能下降)。
发明内容
本发明采用的方法为：在可得然胶发酵液中，首先加入磷酸盐，然后用酸调 节可得然胶发酵液的pH，然后再添加次氯酸盐，搅拌，离心或过滤得到可得然 胶沉淀物，复水洗涤，喷雾干燥，直接得到可得然胶粗品。
本发明中，所述磷酸盐是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三偏磷酸钠、 磷酸三钠、多聚磷酸钠、三聚磷酸钾、焦磷酸钾等中的一种或几种；
本发明中，所述磷酸盐的添加浓度占所述可得然胶发酵液的0.5％-5％(W/V)； 优选地，为0.5-1％(W/V)。
本发明中，所述酸为有机酸或无机酸，选自柠檬酸、乙酸、乳酸、葡萄糖酸、 衣康酸、酒石酸、富马酸、苹果酸、马来酸、盐酸、磷酸、硫酸等中的一种或几 种；优选地，为柠檬酸、乙酸、盐酸或磷酸。
本发明中，所述酸的初始浓度为0.1-1mol/L；优选地，为0.3mol/L。
本发明中，所述用酸或碱调节可得然胶发酵液的pH值为3.5-6.0；优选地， 为3.5、4.5、5或6。
本发明中，所述可得然胶发酵液中初始可得然胶浓度为10-50g/L；优选地， 为30g/L。
本发明中，所述次氯酸盐选自次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙或其他次氯酸 盐等中的一种或几种；优选地，为次氯酸钠。
本发明中，所述次氯酸盐中活性氯的浓度为5％-15％(W/V)；优选地，为5％-6％(W/V)。
优选地，所述次氯酸盐为食品级的次氯酸盐。
本发明中，所述次氯酸盐的添加量占所述可得然胶发酵液的0.01％-40％ (W/V)；优选地，为0.2-20％(W/V)。
本发明中，所述添加次氯酸盐后使得发酵液中活性氯的终浓度为0.15％-3％ (W/V)；优选地，为1.0％(W/V)。
本发明中，所述搅拌的时间为0.5-4h；优选地，为2h。
本发明中，所述搅拌的温度为4℃-30℃；优选地，为4℃。
本发明中，所述搅拌优选采用连续搅拌的方式。
本发明中，所述复水洗涤是用水洗涤2-3次，或更多或更少的次数；优选地， 为2次。其中，所述复水洗涤的目的是去除次氯酸盐和磷酸盐。
本发明中，所述喷雾干燥为常规的喷雾干燥方法，如离心式喷雾干燥，旋转 式喷雾干燥、压力式喷雾干燥或气流式喷雾干燥中的一种或几种；优选地，为压 力式喷雾干燥。
本发明中，所述喷雾干燥的条件是沉淀复水后进行喷雾干燥；其中，所述沉 淀和复水的质量比为1:1～1:2；优选地，为1:1。
本发明中，所述喷雾干燥的进风温度为120℃-160℃；优选地，为130℃。
本发明中，所述喷雾干燥的出风温度为65℃-75℃；优选地，为65或70℃。
本发明中，用次氯酸钠直接杀死发酵液中的菌体，同时由于磷酸盐的添加， 使得可得然胶的凝胶强度不受影响。
本发明中，所采用的可得然胶发酵液由Agrobacterium sp.ATCC 31749发 酵得到的发酵液。发酵培养基组成为：每升培养基中含有50g葡萄糖、 1.5g(NH4)2HPO4、1g酵母膏、1gKH2PO4、0.5gMgSO4·7H2O、0.05gFeSO4·7H2O、 0.02gMnSO4·H2O、0.01gZnCl2。30℃，200r/min振荡培养4天，得到含有可得然 胶的发酵液。由其他菌株和/或其他发酵方法制备得到的可得然胶发酵液也同样 适合于本发明的可得然胶制备方法。
在一个具体实施方式中：在可得然胶发酵液中，首先用浓度为0.5％-5％磷酸 盐(三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等)，优选0.5％-1％磷酸盐(三聚磷酸钠、六偏磷 酸钠等)进行处理，然后，用适当浓度的柠檬酸或盐酸或磷酸等调节可得然胶发 酵液的pH值为3.5-6.0，然后在其中添加活性氯浓度为5％-15％的食品级的浓度 为0.01％-5％的次氯酸钠，优选0.02-1％的次氯酸钠进行处理，连续搅拌0.5-2 小时，用次氯酸钠直接杀死发酵液中的菌体，由于磷酸盐的添加，使得可得然胶 的凝胶强度不受影响，然后进行复水洗涤2-3次，去除次氯酸钠和磷酸盐后，按 照1:1～1:2复水后进行喷雾干燥，喷雾干燥条件为进风温度130℃，出风温度 65℃-75℃，直接得到可得然胶粗提产品。
本发明还提出了由上述制备方法得到的可得然胶。
本发明还提出了所述可得然胶在肉制品、面制品、糖果制品等中的应用
本发明有益效果包括：本发明采用次氯酸钠直接杀菌的方法，把发酵液中菌 体杀死，保证菌落总数不超标，制备的产品可以用于食品行业；本发明采用在添 加次氯酸钠杀菌步骤之前还包括添加磷酸盐，使得可得然胶的凝胶强度不受影响； 本发明在次氯酸钠杀菌后采用复水洗涤2-3次的方法去除了次氯酸钠和磷酸盐， 保证了最终产品的质量；本发明采用喷雾干燥的方法在干燥样品的同时，进一步 把可以次氯酸钠残留物除去；采用本发明工艺制备可得然胶可以避免现有方法中 大量酸碱和乙醇的使用，克服了现有工艺的不足。
次氯酸盐是一种强氧化剂，直接用于可得然胶发酵液杀菌会造成可得然胶性 质的变化。而本发明人创新研究发现，在加入磷酸盐后再加入次氯酸盐，则可得 然胶性质不受影响。
本发明显著有益效果还包括，采用本发明方法的工艺，仅仅需要少量的酸调 节可得然胶发酵液的pH值，并不需要用传统的碱溶酸沉工艺所需要的大量酸碱。 现有技术中，可得然胶在提取过程中需要大量碱液和酸液(申请号 201010011352.9《一种可得然胶生产过程中去除菌体的方法》中描述需要加入 与悬浮液等体积的浓度为1-2mol/L的碱液，申请号200410041271.8《一种微 生物多糖-热凝胶的提取工艺》中描述发酵液离心所得沉淀用0.2-0.5N碱液溶 解，所用碱液体积为发酵液离心沉淀物体积的2-5倍。后面工艺需要用等量酸液 中和。造成可得然胶后提取工艺需要上百吨的大罐进行碱溶酸沉。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、 条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知 常识，本发明没有特别限制内容。
实施例1
取1m3可得然胶发酵液(其中可得然胶浓度为30g/L)，加入0.5％(W/V)的 六偏磷酸钠，加入0.3mol/L的柠檬酸调节pH值为3.5，然后缓慢加入市售食品 级活性氯浓度为5％-15％的次氯酸钠溶液(活性氯浓度见表1)，然后连续搅拌2h， 水洗2次后，喷雾干燥，进风温度130℃，出风温度65℃，制备出干燥样品。按 照国标GB28304-2012中的方法测定样品凝胶强度和菌落总数，见表1。
表1中，“不做任何处理的发酵液(对照)”是指没有经过加入次氯酸钠溶液 处理步骤的可得然胶发酵液。
表1不同的活性氯浓度对制备样品凝胶强度和菌落总数的影响
由表1可以得出，当发酵液中活性氯终浓度(W/V)为0.15％-3％时，2％样品凝 胶强度较高，大于国家标准规定的450g/cm2，因此优选0.15％-3％的浓度。当发 酵液中活性氯小于等于0.1％时，菌落总数大于10000，不符合国家标准，因此选 用0.15％-3％的活性氯浓度。
实施例2
取1m3可得然胶发酵液(其中可得然胶浓度为30g/L)，加入1％(W/V)的三 聚磷酸钠，然后加入0.3mol/L的柠檬酸调节pH值为4.5，然后缓慢加入市售食 品级活性氯浓度为5％-15％的次氯酸钠溶液，使发酵液中活性氯的终浓度为0.15％， 连续搅拌不同时间(见表2)，水洗2次后，喷雾干燥，进风温度130℃，出风温 度65℃，制备出干燥样品。按照国标GB28304-2012中的方法测定样品凝胶强度 和菌落总数，见表2。
表2中，“不做任何处理的发酵液(对照)”是指没有经过加入次氯酸钠溶液 处理步骤的可得然胶发酵液。
表2活性氯浓度与发酵液作用时间对制备样品凝胶强度和菌落总数的影响
由表2可以得出，连续搅拌0.5-2h时，2％样品凝胶强度大于国家标准规定 的450g/cm2，因此搅拌时间可以从0.5到2h。进一步增加搅拌时间，样品菌落 数会降低，凝胶强度也符合要求，因此在一定条件下，可以增加搅拌时间。本发 明优选2h的搅拌时间。
实施例3
1m3可得然胶发酵液(其中可得然胶浓度为30g/L)，加入0.5％(W/V)的六 偏磷酸钠，然后加入0.3mol/L的磷酸将发酵液调节为不同pH值(见表3)，然 后缓慢加入市售食品级活性氯浓度为5％-15％的次氯酸钠溶液，使发酵液中活性 氯的终浓度为0.2％，连续搅拌2小时，水洗2次后，喷雾干燥，进风温度130℃， 出风温度65℃，制备出干燥样品。按照国标GB28304-2012中的方法测定样品凝 胶强度和菌落总数，见表3。
表3不同pH值对制备样品凝胶强度和菌落总数的影响
由表3可以得出，当发酵液pH值为3.5-6.0时，2％样品的凝胶强度大于国 家标准规定的450g/cm2，因此发酵液的pH值可以调节为3.5-6.0。当发酵液pH 值为7.0时，菌落总数超过10000，不符合国家标准要求。
实施例4
1m3可得然胶发酵液，调节初始发酵液中可得然胶为不同浓度(见表4)，加 入1％(W/V)的三聚磷酸钠，加入0.3mol/L的乙酸将发酵液pH值调节为6.0， 然后缓慢加入市售食品级活性氯浓度为5％-15％的次氯酸钠溶液，使发酵液中活 性氯的终浓度为0.2％，连续搅拌2小时，水洗2次后，喷雾干燥，进风温度130℃， 出风温度65℃，制备出干燥样品。按照国标GB28304-2012中的方法测定样品凝 胶强度和菌落总数，见表4。
表4发酵液中不同可得然胶浓度对制备样品凝胶强度和菌落总数的影响
由表4可以得出，当发酵液中可得然胶浓度为30g/L时，样品的2％样品凝 胶强度最大为476g/cm2，当可得然胶浓度为10-40g/L时，凝胶强度和菌落总数 都复合国家标准要求。当可得然胶浓度为50g/L和60g/L时，菌落总数超过10000， 不符合国家标准要求。
实施例5
1m3可得然胶发酵液(其中可得然胶浓度为30g/L)，加入不同浓度的三聚磷 酸钠(见表5)，然后加入0.3mol/L的柠檬酸调节pH值为4.0，然后缓慢加入市 售食品级活性氯浓度为5％-15％的次氯酸钠溶液，使发酵液中活性氯的终浓度为 0.2％，然后，连续搅拌2小时，水洗2次后，喷雾干燥，进风温度130℃，出风 温度65℃，制备出干燥样品。按照国标GB28304-2012中的方法测定样品凝胶强 度和菌落总数，见表5。表5中，对照组是指不加三聚磷酸钠处理的可得然胶发 酵液。
表5发酵液中添加不同三聚磷酸钠浓度对制备样品凝胶强度和菌落总数的影响
由表5可以得出，当加入三聚磷酸钠浓度为1％时，2％样品的凝胶强度最大， 当加入三聚磷酸钠浓度为0.5％-5％时，2％样品的凝胶强度大于国家标准规定的 450g/cm2，当加入三聚磷酸钠的浓度为0.01％和0.05％时，2％样品的凝胶强度小 于国家标准；当未加入三聚磷酸钠时，2％样品的凝胶强度最低，远远达不到国家 标准。
实施例6
1m3可得然胶发酵液(其中可得然胶浓度为30g/L)，加入不同浓度的六偏磷 酸钠(见表6)，然后加入0.3mol/L的柠檬酸调节pH值为4.0，然后缓慢加入市 售食品级活性氯浓度为5％-15％的次氯酸钠溶液，使发酵液中活性氯的终浓度为 0.2％，然后，连续搅拌2小时，水洗2次后，喷雾干燥，进风温度130℃，出风 温度65℃，制备出干燥样品。按照国标GB28304-2012中的方法测定样品凝胶强 度和菌落总数，见表6。表6中，对照组是指不加六偏磷酸钠处理的可得然胶发 酵液。
表6发酵液中添加不同浓度六偏磷酸钠对制备样品凝胶强度和菌落总数的影响
由表6可以得出，当加入六偏磷酸钠浓度为2.5％时，2％样品的凝胶强度最 大，当加入六偏磷酸钠浓度为0.5％-5％时，2％样品的凝胶强度大于国家标准规定 的450g/cm2，当加入三聚磷酸钠的浓度小于0.5％时，2％样品的凝胶强度小于国 家标准；当未加入三聚磷酸钠时，2％样品的凝胶强度最低，远远达不到国家标准。
实施例7
1m3可得然胶发酵液(其中可得然胶浓度为30g/L)，0.5％(W/V)的六偏磷 酸钠，加入0.3mol/L的柠檬酸调节pH值为4.0，然后缓慢加入市售食品级活性 氯浓度为5％-15％的次氯酸钠溶液，使发酵液中活性氯的终浓度为0.15％，然后连 续搅拌2h，水洗2次后，喷雾干燥(喷雾干燥条件见表7)，制备出干燥样品。 按照国标GB28304-2012中的方法测定样品凝胶强度和菌落总数，见表7。
表7喷雾干燥条件
由表7可以看出，复水比1:1、1:1.5、1:2，以及65℃或70℃的出风温度 所制备产品的2％样品凝胶强度，微生物指标(样品中菌落总数CFU/g)和水分含 量均已达到国标GB28304-2012。
实施例8
以上实施例1-7中所采用的可得然胶发酵液的制备过程为：
所采用的可得然胶发酵液由Agrobacterium sp.ATCC 31749发酵得到的发 酵液。发酵培养基组成为：每升培养基中含有50g葡萄糖、1.5g(NH4)2HPO4、1g 酵母膏、1gKH2PO4、0.5gMgSO4·7H2O、0.05gFeSO4·7H2O、0.02gMnSO4·H2O、 0.01gZnCl2。30℃，200r/min振荡培养4天，得到含有可得然胶的发酵液。
由其他菌株和/或其他发酵方法制备得到的可得然胶发酵液也同样适合于本 发明的可得然胶制备方法。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下， 本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利 要求书为保护范围。
Claims (9)
1.一种可得然胶的制备方法，其特征在于，在可得然胶发酵液中，首先加入磷酸盐，然后用酸调节可得然胶发酵液的pH，然后再添加次氯酸盐，搅拌，离心或过滤得到可得然胶沉淀物，复水洗涤，喷雾干燥，直接得到所述可得然胶粗品。
2.如权利要求1所述的可得然胶制备方法，其特征在于，所述磷酸盐是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三偏磷酸钠、磷酸三钠、多聚磷酸钠、三聚磷酸钾、焦磷酸钾等中的一种或几种；和/或，所述磷酸盐的添加浓度占发酵液的0.5％-5％W/V。
3.如权利要求1所述的可得然胶制备方法，其特征在于，所述酸为有机酸或无机酸，选自柠檬酸、乙酸、乳酸、葡萄糖酸、衣康酸、酒石酸、富马酸、苹果酸、马来酸、盐酸、磷酸、硫酸中的一种或几种；和/或，所述酸的初始浓度为0.1-1mol/L，调节可得然胶发酵液的pH值为3.5-6.0。
4.如权利要求1所述的可得然胶制备方法，其特征在于，所述次氯酸盐是活性氯浓度为5％-15％(W/V)的食品级的次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙或其它次氯酸盐；和/或，所述次氯酸盐的添加量占发酵液的0.01％-40％W/V；和/或，所述添加次氯酸盐后使得发酵液中活性氯的终浓度为0.05％-6.0％W/V。
5.如权利要求1所述的可得然胶制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为0.5-4h；和/或，所述搅拌的温度为4℃-30℃。
6.如权利要求1所述的可得然胶制备方法，其特征在于，所述复水洗涤是用水洗涤。
7.如权利要求1所述的可得然胶制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥包括离心式喷雾干、旋转式喷雾干燥、压力式喷雾干燥或气流式喷雾干燥中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的可得然胶制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的进风温度为120℃-160℃；和/或，所述喷雾干燥的出风温度为65℃-75℃；和/或，所述喷雾干燥的条件是沉淀复水后进行喷雾干燥；其中，所述沉淀和复水的质量比为1:1～1:2。
9.一种如权利要求1-8之任一项所述方法制备得到的可得然胶。
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