CN116023520A - 一种低酰基三赞胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低酰基三赞胶的制备方法，其包括如下步骤：（a）三赞胶发酵液制备：将胞外多聚物鞘氨醇单胞菌发酵制得三赞胶发酵液；（b）发酵液的预处理：在发酵液中加入缓冲盐水溶液后，将发酵液升温到30～95℃，然后调发酵液pH到9.5～13.0，50~80℃保温10～60min；（c）发酵液的提取：调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到1.0～3.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；按1∶1.5～5的质量比在所述低酰基三赞胶纤维中加入70%～95%的乙醇后，调pH到6.0～8.0，然后离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料；（d）干燥粉碎：将低酰基三赞胶湿料干燥后，经粉碎制得低酰基三赞胶成品。本发明制备得到的低酰基三赞胶的凝胶强度高、弹性好。

Description

一种低酰基三赞胶的制备方法
技术领域
本发明属于微生物多糖的制备技术领域，具体涉及一种低酰基三赞胶的制备方法。
背景技术
三赞胶是一种新型的微生物多糖，是鞘氨醇胶的一个新品种，以鞘氨醇单胞菌为菌种，以淀粉或葡萄糖等为主要原料，经特定的生物发酵并经提取、干燥、粉碎得到一款水溶性胶体。三赞胶因其独特的理化特性及安全无毒性，可作为增稠剂、稳定剂和凝固剂用于肉灌肠类、果蔬汁（浆）饮料、植物蛋白饮料，在食品医药等领域将有广泛的用途，具有良好的市场前景。
按照三赞胶多糖分子中的酰基含量可将三赞胶分为高酰基三赞胶和低酰基三赞胶。高酰基三赞胶即天然三赞胶，水化后可形成粘弹性弱凝胶，具有凝胶、乳化、增稠、稳定、悬浮等优良性能。低酰基三赞胶是对高酰基三赞胶作脱酰基或部分脱酰基处理得到，水化后可形成的凝胶强度高，弹性好，回复性好，具有更优良的悬浮稳定能力。
目前，市场上的三赞胶主要是天然三赞胶即高酰基三赞胶，CN2021113076668公开了一种天然合成的低酰基三赞胶及其生产方法和鉴定方法，它是利用鞘氨醇单胞菌突变株生产低酰基三赞胶，虽然可使酰基含量略有下降，但仍含有4.0%～5.8%的乙酰基和3.0%～4.3%的甘油酰基，但该技术方案未涉及凝胶强度的变化，而凝胶强度是评价三赞胶悬浮稳定能力的主要指标。
发明内容
本发明目的是提供一种用于制备凝胶强度高、弹性好、回复性好的低酰基三赞胶的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种低酰基三赞胶的制备方法，其包括如下步骤：
（a）三赞胶发酵液制备：将胞外多聚物鞘氨醇单胞菌以8%～20%的接种量接种到灭菌后的发酵培养基中后，在28～35℃、pH=6.5～8.0、通风量为600m3/h～3500m3/h条件下发酵制得三赞胶发酵液；
（b）发酵液的预处理：在发酵液中按发酵液质量的0.01%～0.1%加入缓冲盐水溶液后，将发酵液升温到30～95℃，然后用10%～40%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液调发酵液pH到9.5～13.0，50～80℃保温10～60min；
（c）发酵液的提取：用5%～20%质量浓度的盐酸或硫酸调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到1.0～3.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；按1:1.5～5的质量比在所述低酰基三赞胶纤维中加入70%～95%的乙醇后，用10%～40%的氢氧化钠或氢氧化钾调pH到6.0～8.0，然后离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料；
（d）干燥粉碎：将低酰基三赞胶湿料在-0.08～-0.1MPa、55～60℃下干燥4～8h后，经粉碎制得80～200目的低酰基三赞胶成品。
进一步的，步骤（a）中，所述胞外多聚物鞘氨醇单胞菌（ Sphingomonas  sanxanigenens）的保藏编号为CGMCC No.20172。
进一步的，步骤（a）中，所述发酵培养基包括如下质量百分数的组分：蔗糖或葡萄糖3%～5%，硝酸钠0.1%～0.3%，大豆蛋白粉0.1%～0.3%，磷酸二氢钾0.1%～0.2%，磷酸氢二钾0.1%～0.2%，硫酸镁0.01%～0.025%，硫酸锰0.001%～0.003%，氯化钠0.0008%～0.0012%，消泡剂0.03%～0.05%，余量为无菌水。
进一步的，所述消泡剂为聚醚消泡剂或聚二甲基硅氧烷乳液。
进一步的，步骤（a）中，发酵周期45～65h，发酵液粘度不再生长。
进一步的，步骤（b）中，缓冲盐水溶液中的缓冲盐的质量浓度为10%～20%。
进一步的，步骤（b）中，缓冲盐水溶液中的缓冲盐包括柠檬酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、EDTA二钠中的一种以上。
进一步的，步骤（b）中，发酵液升温至50～80℃。
本发明的有益效果在于：
1、由于在发酵液中加入缓冲溶液，使螯合剂高效螯合了发酵液中的二价离子，使侧链暴露，因而更易于脱除酰基，在三赞胶发酵液中进行脱酰基处理，其生产工艺简单，适合工业化生产。
2、由于发酵液升温30～95℃，pH 9.5～13.0，保温10～60min脱酰基条件温和，在脱去酰基的条件下，不破坏三赞胶主链结构。
3、采用本发明工艺制备的低酰基三赞胶，酰基含量在1.0%以下，按《卫健委2020年第4号公告》凝胶强度方法检测三赞胶的凝胶强度可达360g/cm2以上，弹性0.93～0.98，回复性0.68～0.75，在满足粘度指标的同时，大大提高了其凝胶强度，明显优于现有产品，与普通三赞胶相比具有更高的凝胶强度，具有更好的工业适应性和应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
（a）三赞胶发酵液制备：将胞外多聚物鞘氨醇单胞菌（保藏编号：CGMCC No.20172）以8%～20%的接种量接种到灭菌后的发酵培养基中，在28～35℃、pH=6.5～8.0、通风量为600m3/h～3500m3/h条件下发酵制得三赞胶发酵液。发酵周期45～65h，以发酵液粘度不再增长为发酵终点。
通风量与发酵时间的关系如下：
0～20小时：风量600m3/h～1800m3/h；
21～40小时：风量1800m3/h～2400m3/h；
41小时～放罐：风量2400m3/h～3500m3/h。
发酵培养基包括如下质量百分数的组分：蔗糖或葡萄糖3%～5%，硝酸钠0.1%～0.3%，大豆蛋白粉0.1%～0.3%，磷酸二氢钾0.1%～0.2%，磷酸氢二钾0.1%～0.2%，硫酸镁0.01%～0.025%，硫酸锰0.001%～0.003%，氯化钠0.0008%～0.0012%，消泡剂0.03%～0.05%，余量为无菌水。
（b）发酵液的预处理：在发酵液中加入发酵液质量0.01%的缓冲盐水溶液（缓冲盐的质量浓度为10%）后，将发酵液升温到30℃，然后用10%～40%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液调发酵液pH到9.5，50℃保温60min，所述缓冲盐采用柠檬酸钠和三聚磷酸钠，柠檬酸钠与三聚磷酸钠质量比为4:1；
（c）发酵液的提取：用5%～20%质量浓度的盐酸或硫酸调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到1.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；按1:1.5的质量比在所述低酰基三赞胶纤维中加入70%的乙醇后，用10%～40%的氢氧化钠或氢氧化钾调pH到6.0，然后离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料；
（d）干燥粉碎：将低酰基三赞胶湿料在-0.08～-0.1MPa、55～60℃下干燥4～8h后，经粉碎制得80～200目的低酰基三赞胶成品。
实施例2
（a）同实施例1。
（b）发酵液的预处理：在发酵液中加入发酵液质量0.1%的缓冲盐水溶液（缓冲盐的质量浓度为20%）后，将发酵液升温到95℃，然后用10%～40%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液调发酵液pH到13.0，80℃保温10min，所述缓冲盐采用EDTA二钠和六偏磷酸钠，EDTA二钠与六偏磷酸钠质量比为4:1；
（c）发酵液的提取：用5%～20%质量浓度的盐酸或硫酸调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到2.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；按1:5的质量比在所述低酰基三赞胶纤维中加入95%的乙醇后，用10%～40%的氢氧化钠或氢氧化钾调pH到8.0，然后离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料；
（d）干燥粉碎：将低酰基三赞胶湿料在-0.08～-0.1MPa、55～60℃下干燥4～8h后，经粉碎制得80～200目的低酰基三赞胶成品。
实施例3
（a）同实施例1。
（b）发酵液的预处理：在发酵液中加入发酵液质量0.05%的缓冲盐水溶液（缓冲盐的质量浓度为15%）后，将发酵液升温到50℃，然后用10%～40%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液调发酵液pH到10.5，60℃保温40min，所述缓冲盐采用柠檬酸钠、EDTA二钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠，其质量比为4:3:2:1；
（c）发酵液的提取：用5%～20%质量浓度的盐酸或硫酸调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到3.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；按1:2.5的质量比在所述低酰基三赞胶纤维中加入90%的乙醇后，用10%～40%的氢氧化钠或氢氧化钾调pH到7.0，然后离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料；
（d）干燥粉碎：将低酰基三赞胶湿料在-0.08～-0.1MPa、55～60℃下干燥4～8h后，经粉碎制得80～200目的低酰基三赞胶成品。
实施例4
（a）同实施例1。
（b）发酵液的预处理：在发酵液中加入发酵液质量0.05%的缓冲盐水溶液（缓冲盐的质量浓度为15%）后，将发酵液升温到80℃，然后用10%～40%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液调发酵液pH到12，70℃保温50min，所述缓冲盐采用柠檬酸钠、EDTA二钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠，其质量比为3:4:1:2；
（c）发酵液的提取：用5%～20%质量浓度的盐酸或硫酸调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到2.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；按1:3.5的质量比在所述低酰基三赞胶纤维中加入80%的乙醇后，用10%～40%的氢氧化钠或氢氧化钾调pH到8.0，然后离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料；
（d）干燥粉碎：将低酰基三赞胶湿料在-0.08～-0.1MPa、55～60℃下干燥4～8h后，经粉碎制得80～200目的低酰基三赞胶成品。
对比例1
同实施例4，区别仅在于，（b）发酵液的预处理：在发酵液中加入0.05%质量浓度的缓冲盐水溶液后，将发酵液升温到80℃，然后用5%～20%质量浓度的盐酸或硫酸调发酵液pH到4，70℃保温50min。
对比例2
同实施例4，区别仅在于，（c）发酵液的提取：用5%～20%质量浓度的盐酸或硫酸调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到2.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料。
效果例1
对实施例1～4以及对比例1～2所制得的三赞胶进行理化指标测试。结果如表1所示。各指标的检测方法详见国家卫生健康委员会发布的《关于瑞士乳杆菌R0052等53种“三新食品”的公告》（2020年第4号）。
表1 理化指标
。
效果例2
对实施例1～4以及对比例1～2所制得的三赞胶进行酰基含量检测。结果如表2所示。
酰基含量检测方法为：准确称取0.2g三赞胶样品于250ml具塞三角瓶中加水50ml，使样品溶解后，加入5滴酚酞指示剂用0.1N NaOH溶液滴定至粉红色刚好不退为止；再准确加入25ml 0.5N NaOH溶液，常温静置12小时以上或50℃保温剧烈振荡30分钟后，用0.3NHCl标准溶液滴定体系中过量的碱直到粉红色刚好消失，记下所用HCl溶液的体积 S（ml）；另外用同一种HCl溶液标定0.5N NaOH溶液作空白，记下所耗HCl体积 B（ml）。
计算：酰基%=（ B- S）× N×0.043×100/ W
其中， N：HCl溶液的标准当量浓度， W：样品重量g。
表2 酰基含量检测
。
效果例3
对实施例1～4以及对比例1～2所制得的三赞胶利用TPA方法进行弹性和回复性指标测试。结果如表3所示。
表3弹性和回复性指标
。
以上所述的实施例和方法是本发明的最佳实施方案，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出部分改变、修饰、替代、组合，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（a）三赞胶发酵液制备：将胞外多聚物鞘氨醇单胞菌以8%～20%的接种量接种到灭菌后的发酵培养基中后，在28～35℃、pH=6.5～8.0、通风量为600m3/h～3500m3/h条件下发酵制得三赞胶发酵液；
（b）发酵液的预处理：在发酵液中按0.01%～0.1%质量浓度加入缓冲盐水溶液后，将发酵液升温到30～95℃，然后调发酵液pH到9.5～13.0，50～80℃保温10～60min；
（c）发酵液的提取：调节经步骤（b）处理后的发酵液pH到1.0～3.0，搅拌至纤维物析出时离心分离，得到低酰基三赞胶纤维；按1:1.5～5的质量比在所述低酰基三赞胶纤维中加入70%～95%的乙醇后，调pH到6.0～8.0，然后离心分离得到含水率50%～70%的低酰基三赞胶湿料；
（d）干燥粉碎：将低酰基三赞胶湿料在-0.08～-0.1MPa、55～60℃下干燥4～8h后，经粉碎制得80～200目的低酰基三赞胶成品。
2.根据权利要求1所述的低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，所述胞外多聚物鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sanxanigenens）的保藏编号为CGMCC No.20172。
3.根据权利要求1所述的低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，所述发酵培养基包括如下质量百分数的组分：蔗糖或葡萄糖3%～5%，硝酸钠0.1%～0.3%，大豆蛋白粉0.1%～0.3%，磷酸二氢钾0.1%～0.2%，磷酸氢二钾0.1%～0.2%，硫酸镁0.01%～0.025%，硫酸锰0.001%～0.003%，氯化钠0.0008%～0.0012%，消泡剂0.03%～0.05%，余量为无菌水。
4.根据权利要求3所述的低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为聚醚消泡剂或聚二甲基硅氧烷乳液。
5.根据权利要求1所述的低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，发酵周期45～65h，发酵液粘度不再生长。
6.根据权利要求1所述的低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，缓冲盐水溶液中的缓冲盐的质量浓度为10%～20%。
7.根据权利要求6所述的低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，缓冲盐水溶液中的缓冲盐包括柠檬酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、EDTA二钠中的一种以上。
8.根据权利要求1所述的低酰基三赞胶的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，发酵液升温至50～80℃。
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