一種高?；Y(jié)冷膠的提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高?；Y(jié)冷膠的提取方法，包括發(fā)酵、分離去除菌體蛋白、醇絮凝、膜濾、鹽析以及干燥等步驟提取高酰基結(jié)冷膠產(chǎn)品。本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)高酰基結(jié)冷膠的復(fù)合菌液。本發(fā)明提取方法可以提高高酰基結(jié)冷膠的產(chǎn)量，節(jié)省原料，還能將廢物有效回收利用，適合工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說明】一種高?；Y(jié)冷膠的提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物技術(shù)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種高?；Y(jié)冷膠的提取方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]結(jié)冷膠是繼黃原膠后的又一新型微生物胞外多糖，具有優(yōu)良的凝膠性能，是由四個糖分子依次為D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-葡萄糖、L-鼠李糖通過糖苷鍵連接而成的高分子，其中第一個葡萄糖分子是以β_1，4糖苷鍵連接。由于結(jié)冷膠具有優(yōu)越的凝膠性能，其被廣泛的應(yīng)用在食品領(lǐng)域，如奶制品、果肉飲料、果醬制品、布丁果凍及面包填料等，也應(yīng)用在非食品領(lǐng)域中，如牙膏、藥物的緩慢釋放、微生物培養(yǎng)基等。
[0003]結(jié)冷膠應(yīng)用在奶制品中，將結(jié)冷膠加熱到70°C~75°C可直接水合于奶中，在酸性奶制品中加入此種水溶膠充當(dāng)膠體保護(hù)劑，可以消除奶制品中的蛋白質(zhì)絮凝及口感的作用；用于糖果中，可給產(chǎn)品提供優(yōu)越的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地，并縮短淀粉軟糖膠體形成的時間；結(jié)冷膠加入到餅干制品中可以減少飽和脂肪酸的用量，并改良餅干的層次，使餅干具有良好的疏松度；結(jié)冷膠也可替代果膠制備果醬和果凍，也能用于糕點和水果餡餅填料中；在肉制品和蔬菜類的加工過程中，添加結(jié)冷膠可彌補產(chǎn)品的口味不足，使其具有清爽的品味特點。
[0004]按照結(jié)冷膠多糖分子中乙酰基的含量通常將結(jié)冷膠產(chǎn)品分為兩種:一種是低?；Y(jié)冷膠，通過對高酰基結(jié)冷膠作脫酰基或部分脫酰基處理得到，水化后在陽離子作用下易形成脆性凝膠；另一種是高?；Y(jié)冷膠，即天然結(jié)冷膠，水化后易形成粘彈性凝膠。生產(chǎn)中通常根據(jù)需要將兩種結(jié)冷膠按不同的比例進(jìn)行混合，使其具有更好的應(yīng)用效果。現(xiàn)有技術(shù)CN201210088884公開了一種結(jié)冷膠的發(fā)酵工藝，該方法存在結(jié)冷膠產(chǎn)率不高、步驟復(fù)雜并且需要添加PH調(diào)節(jié)劑等問題。如何開發(fā)一種結(jié)冷膠的產(chǎn)量高以及工業(yè)能耗低的綠色提取工藝實現(xiàn)有技術(shù)急待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高高?；Y(jié)冷膠的產(chǎn)量，節(jié)省原料以及廢物回收利用，本發(fā)明提供了一種高?；Y(jié)冷膠的提取方法，包括以下制備步驟:
[0006]第一步，將混合菌液(少動鞘脂單胞菌液和短小芽孢桿菌液重量比為10: 1，兩種菌液中菌體的濃度均為I X IO8個/mL)按照10% (體積比)的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為30°C，PH值7.2的條件下，培養(yǎng)24小時得到液體A，然后按液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比例轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7.2，培養(yǎng)時間72小時，得到發(fā)酵液；其中，種子罐培養(yǎng)基的組分為:鹿糖25g,蛋白胨5g,硫酸銨4.0g,酵母膏3.0g,檬酸3.5g，碳酸鈣2.0g，蒸餾水1000ml ;發(fā)酵罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖40g，蛋白胨Sg，磷酸二氫鉀3g，梓檬酸2.5g，碳酸鈣2.0g,硫酸鎂Ig,蒸懼水1000ml ；
[0007]第二步，在第一步獲得的發(fā)酵液內(nèi)同時加入硅藻土和氣相二氧化硅的混合物，邊添加邊攪拌，攪拌lOmin，攪拌速度為lOOr/min，然后用板框過濾，分別收集過濾后的濾液和菌體；其中所述混合物的添加量為發(fā)酵液重量的0.5%，所述硅藻土和氣相二氧化硅的質(zhì)量比為3: I ;所述氣相二氧化硅的比表面積為200m2/g以上；
[0008]第三步，向第二步得到的濾液中加入2~3倍體積的70%~90%乙醇，混合均勻，絮凝結(jié)冷膠；然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；并且低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收廢液中的乙醇后，得到液體B ;將上述絮凝結(jié)冷膠重新分散和溶解于水，得到結(jié)冷膠液體，然后加入結(jié)冷膠液體體積6%~7%的氯化鈉溶液，沉淀析出結(jié)冷膠；
[0009]第四步，將第三步析出的結(jié)冷膠經(jīng)螺桿式壓榨機(jī)，去除多余的水分，得濕品結(jié)冷膠；然后將濕品結(jié)冷膠干燥、粉碎即得高?；Y(jié)冷膠；
[0010]第五步，將第二步獲得的菌體以及第三步獲得的液體B混合得到混合溶液，然后往混合溶液中添加玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°C，蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅、維生素E以及綠原酸，混合均勻，獲得豬飼料；其中，玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩分別占混合溶液質(zhì)量的6%，5%，2%和1%，硫酸鋅、維生素E以及綠原酸分別占混合溶液質(zhì)量的萬分之一。
[0011]本發(fā)明還公開了一種生產(chǎn)高?；Y(jié)冷膠的復(fù)合菌液，其由少動鞘脂單胞菌液和短小芽孢桿菌液按照重量比為10: I混合而成，兩種菌液中菌體的濃度均約為IXio8個/mL。
[0012]本發(fā)明使用的少動鞘脂單胞菌和短小芽孢桿菌為本領(lǐng)域常用的菌株，優(yōu)選少動鞘脂單胞菌 Sphingomonas paucimobilis (ATCC31461,參見 J Ind MicrobiolBiotechnol.20020ct ；29(4):170-6.)和短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus) (ATCC27142，參見 Journal of Food Protectionl995, Volume58, Number4)。
[0013]本發(fā)明取得的有益效果主要如下:
[0014]通過多次試驗和研究，開拓性地在少動鞘脂單胞菌發(fā)酵中添加 了短小芽孢桿菌，使得短小芽孢桿菌能夠有效地降解少動鞘脂單胞菌產(chǎn)生的各類酸性物質(zhì)，并且使得發(fā)酵液始終維持在弱堿性條件下，保持少動鞘脂單胞菌發(fā)酵效果維持在較高的狀態(tài)；
[0015]少動鞘脂單胞菌發(fā)酵產(chǎn)生結(jié)冷膠的最佳pH為7.2左右，但是在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生多種酸性物質(zhì)，包括羥基丁酸等，使得發(fā)酵環(huán)境往酸性條件演化，不利用少動鞘脂單胞菌的發(fā)酵，使得結(jié)冷膠的產(chǎn)量降低，而短小芽孢桿菌通過與少動鞘脂單胞菌的協(xié)同共生，促進(jìn)了結(jié)冷膠的生成；并且降低了結(jié)冷膠中各類酸性物質(zhì)的含量，提高了結(jié)冷膠的純度。
[0016]發(fā)酵液中無需添加pH調(diào)節(jié)劑，減少了原料的浪費，節(jié)約了成本；
[0017]提取過程中減少了現(xiàn)有技術(shù)中其他提取方法使用的各類化學(xué)物質(zhì)，避免了將化學(xué)物質(zhì)帶入到結(jié)冷膠中；
[0018]在提取結(jié)冷膠的過程中，對菌體蛋白、大分子多糖等進(jìn)行了回收，避免了此類物質(zhì)的廢液對環(huán)境造成的污染；同時，獲得了營養(yǎng)豐富的菌體蛋白飼料，變廢為寶，增加經(jīng)濟(jì)效益；同時實現(xiàn)了結(jié)冷膠提取過程綠色環(huán)保，幾乎無廢水外排，料液組分充分利用。
【具體實施方式】
[0019]以下將采用具體的實施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋，但是不應(yīng)當(dāng)看作是對本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。
[0020]實施例1
[0021]一種高?；Y(jié)冷膠的提取方法，包括以下制備步驟:
[0022]第一步，將混合菌液(少動鞘脂單胞菌液(ATCC31461)和短小芽孢桿菌液(ATCC27142)重量比為10: 1，兩種菌液中菌體的濃度均為I X IO8個/mL)按照10% (體積比)的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為30°C，PH值7.2的條件下，培養(yǎng)24小時得到液體A，然后按液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比例轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7.2，培養(yǎng)時間72小時，得到發(fā)酵液；其中，種子罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖25g，蛋白胨5g,硫酸銨4.0g,酵母膏3.0g,檸檬酸3.5g,碳酸鈣2.0g,蒸懼水1000ml ;發(fā)酵罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖40g，蛋白胨Sg，磷酸二氫鉀3g，檸檬酸2.5g，碳酸鈣2.0g，硫酸鎂lg，蒸餾水1000ml ；
[0023]第二步，在第一步獲得的發(fā)酵液內(nèi)同時加入硅藻土和氣相二氧化硅的混合物，邊添加邊攪拌，攪拌lOmin，攪拌速度為lOOr/min，然后用板框過濾，分別收集過濾后的濾液和菌體；其中所述混合物的添加量為發(fā)酵液重量的0.5%，所述硅藻土和氣相二氧化硅的質(zhì)量比為3: I ;所述氣相二氧化硅的比表面積為200m2/g以上；
[0024]第三步，向第二步得到的濾液中加入2倍體積的80%乙醇，混合均勻，絮凝結(jié)冷膠；然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；并且低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收廢液中的乙醇后，得到液體B ;將上述絮凝結(jié)冷膠重新分散和溶解于水，得到結(jié)冷膠液體，然后加入占結(jié)冷膠液體體積7 %的飽和氯化鈉溶液，沉淀析出結(jié)冷膠；
[0025]第四步，將第三步析出的結(jié)冷膠經(jīng)螺桿式壓榨機(jī)，去除多余的水分，得濕品結(jié)冷膠；然后將濕品結(jié)冷膠干燥、粉碎即得高?；Y(jié)冷膠；
[0026]第五步，將第二步獲得的菌體以及第三步獲得的液體B混合得到混合溶液，然后往混合溶液中添加玉米粉、高梁粉、豆渣以及麥麩，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°C，蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅、維生素E以及綠原酸，混合均勻，獲得豬飼料；其中，玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩分別占混合溶液質(zhì)量的6%，5%，2%和1%，硫酸鋅、維生素E以及綠原酸分別占混合溶液質(zhì)量的萬分之一。
[0027]實施例2 [0028]實施例1制備的高?；Y(jié)冷膠的性能參數(shù):
[0029]對照組:僅采用少動鞘脂單胞菌發(fā)酵生產(chǎn)結(jié)冷膠，其他步驟同實施例1 ;實驗組為實施例1制備的結(jié)冷膠。對照組高酰基的分子量為165萬道爾頓，實驗組的結(jié)冷膠的平均分子量在162萬道爾頓。
[0030]粘度測定方法:常溫下，4號轉(zhuǎn)子，30r/min條件測定。
[0031]膠體純度參加GB25535-2010。
[0032]膠體懸浮性能和彈性試驗操作步驟參見:李龍偉等，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技2011年第18期。
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種高?；Y(jié)冷膠的提取方法，其包括以下制備步驟: 第一步，將混合菌液按照10%的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為30°C，PH值7.2的條件下，培養(yǎng)24小時得到液體A，然后按液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比例轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7.2，培養(yǎng)時間72小時，得到發(fā)酵液；其中，種子罐培養(yǎng)基的組分為:鹿糖25g,蛋白胨5g,硫酸銨4.0g,酵母膏3.0g,檸檬酸3.5g,碳酸鈣2.0g,蒸餾水1000ml ;發(fā)酵罐培養(yǎng)基的組分為:蔗糖40g，蛋白胨Sg，磷酸二氫鉀3g，檸檬酸2.5g，碳酸鈣2.0g，硫酸鎂lg，蒸餾水1000ml ； 第二步，往第一步獲得的發(fā)酵液加入硅藻土和氣相二氧化硅的混合物，邊添加邊攪拌，攪拌IOmin,攪拌速度為100r/min,然后用板框過濾,分別收集過濾后的濾液和菌體；其中所述混合物的添加量為發(fā)酵液重量的0.5%，所述硅藻土和氣相二氧化硅的質(zhì)量比為3:1; 第三步，向第二步得到的濾液中加入2~3倍體積的70%~90%乙醇，混合均勻，然后經(jīng)膜過濾除去廢液，得到絮凝結(jié)冷膠；并且低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收廢液中的乙醇后，得到液體B ;將上述絮凝結(jié)冷膠重新分散和溶解于水，得到結(jié)冷膠液體，然后加入占結(jié)冷膠液體體積6%~7%的堿金屬離子溶液，沉淀析出結(jié)冷膠； 第四步，將第三步析出的結(jié)冷膠經(jīng)螺桿式壓榨機(jī)，去除多余的水分，得濕品結(jié)冷膠；然后將濕品結(jié)冷膠干燥、粉碎即得高?；Y(jié)冷膠； 第五步，將第二步獲得的菌體以及第三步獲得的液體B混合得到混合溶液，然后往混合溶液中添加玉米粉、高梁粉、豆渣以及麥麩，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°C，蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅、維生素E以及綠原酸，混合均勻，獲得豬飼料；其中，玉米粉、高粱粉、豆渣以及麥麩分別占混合溶液質(zhì)量的和1%，硫酸鋅、維生素E以及綠原酸分別占混合溶液質(zhì)量的萬分之一。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步中的混合菌液由少動鞘脂單胞菌液和短小芽孢桿菌液按照重量比為10: I混合而成，所述少動鞘脂單胞菌液或所述短小芽孢桿菌液菌液中菌體的濃度均為I X IO8個/mL。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣相二氧化硅的比表面積為200m2/g以上。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述少動鞘脂單胞菌為少動鞘脂單胞菌(Sphingomonas paucimobilis) ATCC31461,所述短小芽抱桿菌為短小芽抱桿菌(Bacilluspumilus)ATCC27142。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三步中采用的堿金屬離子溶液為飽和氯化鈉溶液或飽和氯化鈣溶液。
【文檔編號】C12P39/00GK103509845SQ201310347826
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】潘悅洪, 肖勇, 莊會華, 邱玲 申請人:新疆阜豐生物科技有限公司