CN1884304A - 一种以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法 - Google Patents

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本发明涉及的以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法，其制备步骤如下：将粉碎后的汽爆秸秆料按比例加入自来水中，用酸调pH至4.5～5.5后，按每克汽爆秸秆加酶10－40单位的比例加纤维素酶，搅拌均匀，在45～55℃下酶解40～80小时；对水解液进行脱色处理；向脱色后的水解液中加入NH4NO3、酵母膏、轻质碳酸钙和Na2HPO4·12H2O作为培养基；在培养基中接入野油菜黄单胞菌Xanthomonascampestris 1.1781，在25～32℃温度下，发酵72～96小时后，经分离提取得到黄原胶。本方法原料廉价，资源广泛，成本低；可实现黄原胶生产粮食基质的替代。

Description

一种以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法
技术领域
本发明涉及发酵工程领域中黄原胶的生产方法，特别涉及一种以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法.
背景技术
黄原胶(Xanthan gum)又名黄单胞菌多糖、汉生胶、苫顿胶等，是黄单抱杆菌产生的胞外杂多糖的统称.是目前国内外正在开发的几种微生物多糖中最具特色的一种，也是世界上生产规模最大、用途最广的微生物多糖。由于黄原胶具有良好的增稠性、假塑流变性、水溶性、悬浮性、乳化稳定性、耐酸耐碱、抗盐、抗温、优良的兼容性等性能，其应用覆盖面多达20多个行业，用于30-40种产品。另外，黄原胶在采油、轻工业、印染、造纸、纺织、陶瓷、涂料、医药等行业用途也相当大。美国Kelco公司早在上个世纪60年代初即开始了大量商业化生产黄原胶；1969年，美国食品和药品管理局批准黄原胶作为食品添加剂；1983年，世界卫生组织、粮农组织批准在世界范围使用。其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广。世界上生产黄原胶的国家和地区有10余个，美、英、法、日、德等均生产黄原胶。我国自70年代以来黄原胶工业也从无到有，迅速发展起来。
黄原胶发酵主要使用的是蔗糖、葡萄糖和淀粉等原料，成本比较高，因此急需开发一种替代基质来生产这种产品。
为了降低其成本，我们开发了一种利用农业上被作为废弃物的秸秆生产黄原胶的方法。这种方法的使用不仅为黄原胶的发酵开发了新的原料，降低了原料成本，同时也变废为宝，给生物制资源的利用开辟了新的途径。
发明内容
本发明涉及一种将汽爆处理后的秸秆(包括麦草、稻草、玉米秸等等)的纤维素酶解液用于黄原胶发酵的新技术：秸秆的主要成分是纤维素，半纤维素和木质素；汽爆后，其中的半纤维素在汽爆的条件下降解产生单糖；而其再被纤维素酶水解后，其中的纤维素又生成葡萄糖(单糖)和寡糖，两者皆可用于黄原胶的发酵生产。
本发明得技术方案如下：
本发明提供的以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法，其制备步骤如下：
1).将汽爆秸秆粉碎至60～80目后，按汽爆秸秆粉料与水的质量份比为1∶4-1∶9的比例，将汽爆秸秆粉料加入至自来水中；用盐酸、硫酸或磷酸调pH至4.5～5.5后，按每克汽爆秸秆料加酶10-40单位的比例加入纤维素酶，搅拌均匀，在45～55℃条件下水解40～80小时；酶解结束后，经压滤，得到还原糖浓度为40～50g/L的水解液；
2)对水解液进行脱色处理：
在上述汽爆秸秆水解液中加入汽爆秸秆水解液重量的5％～15％的活性炭，之后加热煮沸，抽滤得脱色后的水解液；
3)发酵生产黄原胶：
向脱色后的水解液中加入占水解液质量1％-4％的NH4NO3、0.5％-2％的酵母膏、1％-2％的轻质碳酸钙和0.1％-0.3％的Na2HPO4·12H2O作为培养基；
在培养基中接入野油菜黄单胞菌Xanthomonas campestris 1.1781，其接种量为每毫升培养基接入1.4×108个细胞；并在25～32℃温度下，发酵72～96小时后，经分离提取得到黄原胶。
所述的汽爆秸秆料包括汽爆稻草秸秆料，汽爆麦草料或/和汽爆玉米秸秆料。
本发明提供的以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法具有以下优点：
(1)本方法生产黄原胶得到的产品符合GB-13886-92标准。平均产胶率达20％~30％，与蔗糖为基质产率相当。
(2)制备材料的原料来自秸秆，于是用糖和淀粉生产的工艺相比成本大大降低低。目前黄原胶发酵工业生产上大多使用葡萄糖、蔗糖、淀粉等精原料作为发酵基质所以成本比较高。而本发明所使用的基质来自农作为的秸秆，能够大量供应且价格低廉。
(3)本方法充分利用了秸秆这种可再生的生物质资源。每年植物要通过光合作用合成亿万吨(100×109t)的生物质。但是，由于种种原因，这样大量的生物质资源却没有得到良好的利用，大量的生物质实际上是被浪费了，其中就包括农作物的秸秆。而本发明正是把秸秆应用到了产量巨大的发酵产品黄原胶上，这实际上给生物质资源的利用开辟了一条新的途径。
(4)使用基质的是经汽爆处理的秸秆，使秸秆中的半纤维素几乎全部降解而得到单糖。这就使得秸秆中不仅纤维素被利用，半纤维素也得到了充分利用，同时由于汽爆秸秆的酶水解的可及性比未经处理的秸秆强，因此提高了纤维素酶的利用率。
具体实施方式
实施例1：将汽爆麦草粉碎至60～80目后，按质量比1∶4加入自来水；用盐酸调PH至4.5，然后按每克汽爆麦草加酶20单位的比例加入纤维素酶并搅拌均匀；在45℃条件下水解80小时；酶解结束后压滤，得到的滤液还原糖浓度大约为40～50g/l；加入占滤液重量5％的活性炭煮沸过滤，得到澄清的水解液；
向脱色后的水解液中加入占水解液质量4％的NH4NO3、0.5％的酵母膏、2％的轻质碳酸钙和0.3％的Na2HPO4·12H2O作为培养基；
在培养基中接入野油菜黄单胞菌Xanthomonas campestris 1.1781，其接种量为每毫升培养基接入1.4×108个细胞；并在32℃温度下，发酵72小时后，用乙醇沉淀法分离提取得到黄原胶。
实施例2：将汽爆稻草粉碎至60～80目后，按质量比1∶9加入自来水。用硫酸调PH至5.5，然后按每克汽爆麦草加酶10单位的比例加入纤维素酶并搅拌均匀。在55℃条件下水解40小时；酶解结束后压滤，得到的滤液还原糖浓度大约为40～50g/1。加入占滤液重量15％的活性炭煮沸过滤；得到澄清的水解液；
向脱色后的水解液中加入占水解液质量1％的NH4NO3、0.2％的酵母膏、1％的轻质碳酸钙和0.1％的Na2HPO4·12H2O作为培养基；
在培养基中接入野油菜黄单胞菌Xanthomonas campestris 1.1781，其接种量为每毫升培养基接入1.4×108个细胞；并在25℃温度下，发酵96小时后，用乙醇沉淀法或其他方法分离提取得到黄原胶。
实施例3：将汽爆玉米秸秆粉碎至60～80目后，按质量比1∶7加入自来水。用磷酸调PH至5.0，然后按每克汽爆麦草加酶40单位的比例加入纤维素酶并搅拌均匀。在50℃条件下水解60小时；酶解结束后压滤，得到的滤液还原糖浓度大约为40～50g/l。加入占滤液重量19％的活性炭煮沸过滤；得到澄清的水解液；
向脱色后的水解液中加入占水解液质量3％的NH4NO3、0.1％的酵母膏、1.5％的轻质碳酸钙和0.2％的Na2HPO4·12H2O作为培养基；
在培养基中接入野油菜黄单胞菌Xanthomonas campestris 1.1781，其接种量为每毫升培养基接入1.4×108个细胞；并在30℃温度下，发酵80小时后，用乙醇沉淀法或其他方法分离提取得到黄原胶。

Claims (2)

1.一种以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法，其制备步骤如下：
1).将汽爆秸秆粉碎至60～80目后，按汽爆秸秆粉料与水的质量份比为1∶4-1∶9的比例，将汽爆秸秆粉料加入至自来水中；用盐酸、硫酸或磷酸调pH至4.5～5.5后，按每克汽爆秸秆料加酶10-40单位的比例加入纤维素酶，搅拌均匀，在45～55℃条件下水解40～80小时；酶解结束后，经压滤，得到还原糖浓度为40～50g/L的水解液；
2)对水解液进行脱色处理：
在上述汽爆秸秆水解液中加入汽爆秸秆水解液重量的5％～15％的活性炭，之后加热煮沸，抽滤得脱色后的水解液；
3)发酵生产黄原胶：
向脱色后的水解液中加入占水解液质量1％-4％的NH4NO3、0.5％-2％的酵母膏、1％-2％的轻质碳酸钙和0.1％-0.3％的Na2HPO4·12H2O作为培养基；
在培养基中接入野油菜黄单胞菌Xanthomonas campestris 1.1781，其接种量为每毫升培养基接入1.4×108个细胞；并在25～32℃温度下，发酵72～96小时后，经分离提取得到黄原胶。
2.按权利要求1所述的以汽爆秸秆为原料发酵生产黄原胶的方法，其特征在于，所述的汽爆秸秆料包括汽爆稻草秸秆料，汽爆麦草料或/和汽爆玉米秸秆料。
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