黄原胶的发酵和提取
_黄原胶
改善方法
新菌种的研发
如果能采用基因工程的手段将黄原胶生产菌种中 的产胶基因分离出来，再导入新的菌株中，使其具有 双产胶基因或更多的产胶基因，饼稳定遗传，将会使 我们的黄原胶产量成倍增长。一旦成功，将会使黄原 胶的生产水平有极大的飞跃。 改善生物反应器 生物反应器主要指发酵罐，是制造生物物质的关 键设备。所以在不断改进现有的生物反应器的基础上， 更朝着高效节能、多型号、大型化和计算机控制调作 发现发展。
二 发酵工艺
黄原胶经过半个世纪的发展精琢，现已较为成熟。它的工业生产方法是采用微生 物发酵来制取。
菌体
控制操作条件
菌种选取
发酵罐
发 酵 液
灭 菌
滤 出 菌 体
沉 淀
产 品 的 分 离
菌种生长
接种
乙醇告示溶剂 蒸馏回收
产 品 的 清 洗 脱 水 干 燥
黄 原 胶
微生物发酵菌
野油菜黄单胞菌（主要菌种） 锦葵黄单胞菌 发酵的菌种 菜豆黄单胞菌
产品的分离和提纯
目前，黄原胶的分离提取部分，其工艺路线主要有乙醇沉淀 法，钙盐-乙醇沉淀法，氯化钾-乙醇沉淀法，季铵盐-甲醇法， 直接干燥法，超滤膜脱盐法等6种方法。下面介绍其中两种。 1)工业乙醇沉淀法 发酵液中加入一定量的盐调节pH值，使其呈酸性。再加入 乙醇搅拌成絮状物过滤得黄原胶沉淀粉再加入乙醇搅拌，用 10%KOH调节pH值使之呈中性，过滤，挤干沉淀物，得饼 状黄原胶。然后在60~65℃中烘干，粉碎，过筛，得工业级 黄原胶。
16.2.4 黄原胶的合成
黄原胶的生产为好氧发酵，特点是必须供给氧气。其生产 装置如图16-3所示的发酵罐。
黄原胶工业生产发酵罐
黄原胶深层培养法的基本操作顺序如下；
黄原胶的生产
黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用许多微生物都分泌胞外多糖，它们或附着在细胞表面，或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中，这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。
这些分泌的多糖结构各异，其中一些有着优良的理化性质，已为人类广泛应用。
对于仍不为人类所知的绝大多数多糖，人们试图通过相关的多糖结构问的相互比较，推断出构效关系，从而人为地主动修饰、构造多糖，以满足应用的需要。
其中，黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种。
．1 黄原胶的结构黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Re．gional Research Laboratories，NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris)NRRLB一1459发现了分泌的中性水溶性多糖，又称为汉生胶。
黄原胶由五糖单位重复构成，如图1，主链与纤维素相同，即由以13—1，4糖苷键相连的葡萄糖构成，三个相连的单糖组成其侧链：甘露糖一葡萄糖一甘露糖。
与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰，侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰，而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸，分子量一般在2×10。
～2×10 D之间。
黄原胶除拥有规则的一级结构外，还拥有二级结构，经x一射线衍射和电子显微镜测定，黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。
双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构，这是黄原胶的三级结构，它在水溶液中以液晶形式存在¨。
2 黄原胶的性质黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体，亲水性很强，没有任何的毒副作用，美国FDA于1969年批准可将其作为不限量的食品添加剂，1980年，欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。
由其二级结构决定，黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。
黄原胶生产工艺1
黄原胶生产工艺黄原胶是由D 一葡萄糖、D 一甘露糖、D 一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成“五糖重复单元”, 结构聚合体, 分子摩尔比为28 : 3 : 2 : 17: 0 .5 1 一0. 63 。
黄原胶分子一级结构由p 一1, 4 键连接的D 一葡萄糖基主链与三糖单位侧链组成, 其侧链由D 一甘露糖和D 一葡萄糖醛酸交替连接而成。
黄原胶分子侧末端含有丙酮酸, 其含量对黄原胶性能有很大影响, 在不同溶氧条件下发酵所得黄原胶, 其丙酮酸含量有明显差异。
一般,溶氧速率小, 其丙酮酸含量低生产工艺工艺流程为: 菌种摇瓶扩大培养发酵罐发酵提取干燥粉碎成品包装1. 1 生产菌株黄原胶生产菌株为黄单抱菌属几个种, 目前工业化生产用菌株主要是甘蓝黑腐病黄单孢杆菌(亦名野油菜黄单胞菌) , 直杆状,宽0. 4 林n l ~ 0. 7 林m ,有单个鞭毛, 可移动,革兰氏阴性, 好氧。
19 61 年Je an e S 等首先从甘蓝黑腐病斑中分离出甘蓝黑腐病黄单抱杆菌, 赵大建等在19 8 6 年也得到编号为N . K 一01 甘蓝黑腐病黄单抱杆菌。
此外, 菜豆黄单胞菌、锦葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌亦可作为发酵菌种。
1. 2 培养基组成及优化1.2.1 培养基固体培养基：蔗糖2g，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，琼脂2g，水100mL。
种子培养基：蔗糖2g，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，水100mL。
发酵培养液：蔗糖5g，蛋白胨0.5g，0.3g，碳酸钙0.3g，磷酸二氢钾0.5g，硫酸镁0.25g，硫酸亚铁0.025g，柠檬酸0.025g，水100mL。
1.3 试验方法1.3.1 平皿培养取Φ9cm的培养皿，倒入25mL固体培养基，30℃培养4d~8d。
1.3.2 啤酒糟处理啤酒糟（取自江苏食品职业技术学院啤酒实训中心）用自来水洗涤2次，烘干后备用。
1.3.3 发酵条件研究培养基组成的研究：分别以葡萄糖、麦芽糖、乳糖和淀粉代替发酵培养基中的碳源，进行发酵培养，并做空白对照，确定最佳的碳源。
黄原胶的性能及其应用
黄原胶的性能及其应用黄原胶的性能及其应用摘要：论述黄原胶的性质、生产工艺、技术关键, 讨论了黄原胶的发酵设备、生产过程中分离、干燥、粉碎等工序。
关键词：黄原胶发酵1 、概述黄原胶又名汉生胶、黄菌胶、占吨胶在食品工业中可作为理想的增稠剂及稳定剂使用。
黄原胶是由甘,、兰、黑腐病黄单胞杆菌发酵产生的胞外微生物多糖, 是新型的发酵工程产品及食品添加剂。
由于它的大分子特殊结构和胶体特性, 具有多种功能, 可作乳化剂、稳定剂、凝胶增稠剂、浸润剂、膜成形剂,广泛用于石油开采、食品等二十多个行业。
国际市场价格居高不下。
我国是应用黄原胶的大国, 但目前生产仍处于开发阶段, 供需矛盾突出, 亟待开发。
2 、特性及应用2. 1 特性黄原胶是由淀粉在黄杆菌酶的作用下,1, 6- 糖苷键被切断, 支链被打开, 并重新按1, 4 键合成直链组成的一种生物高分子多糖聚合物, 其分子量为2 ×106 ～ 2× 107 之间,粘度≥0. 55Pa·s, 无毒。
黄原胶是一种浅黄褐色或灰褐色粉末, 它具有纤维素葡萄糖的主链及含三糖的侧链, 有些侧链带丙酮酸和醋酸基团, 因此具有许多独特而优良的特性。
它易溶于水, 其水溶液呈透明胶状, 它在冷水、热水中的分散性稳定, 在低浓度下能产生很高的粘度, 增稠性良好, 浸泡1h( 搅拌时间≤ 1h) 应呈溶胶状。
该水溶液具有较高的假塑性, 良好的稳定性, 广泛pH 值( pH= 1～13) 稳定性和宽温度范围( 18～80 ℃粘度变化很小, 不受温度影响) 的稳定, 同时也具有良好的分散作用、乳化作用。
在碱性及高盐条件下也很稳定。
黄原胶与酸碱和盐类的配伍性好、与半乳甘露聚糖的反应性好、抗污染力强、抗生物酸降解, 对于各种酸的氧化、还原稳定性好; 也具有优良的冻融稳定性和优良的乳化性能与固体悬浮能力。
黄原胶是一种性能优良的多功能生物高分子聚合物。
2. 2 应用 2. 2. 1 食品工业黄原胶用作稳定剂、乳化剂、悬浮剂、增稠剂、泡沫增强剂和加工辅助剂。
黄原胶的生产和应用
黄原胶的生产和应用1 前言黄原胶(Xanthangum),又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。
黄原胶是50年代美国农业部北部地区研究所(NRRL)首先发现。
普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。
它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性;有良好的增粘性和悬浮能力,在低浓度下具有较高的粘度;有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4~93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。
黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。
黄原胶可广泛用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、牙膏、化妆品等20多个行业。
近年来,世界黄原胶生产国家经过不断的技术改造,其生产能力已达5万余t/a,工业级黄原胶价格在3.5万~4.5万元/t范围内波动,食品级则根据质量、供需双方情况波动幅度更大,为5万~10万元/t,从外国进口的工业级黄原胶约为6万~7万元/t,食品级则为15万元/t左右,可见黄原胶的市场广阔,前景看好,是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖。
2 黄原胶的生产2.1 培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。
浅谈化学教学中黄原胶的制备
浅谈化学教学中黄原胶的制备作者：颜延宁杨巍巍来源：《成才之路》2008年第29期摘要：黄原胶发酵生产过程中，使用淀粉作为碳源优于其他碳源。
用硅藻土过滤法比较经济，酶降解法更明显地提高了黄原胶的质量。
超滤处理可将黄原胶发酵液中多糖质量分数由原来的2％浓缩到8％以上，节省乙醇用量，降低成本。
用乙醇沉淀浓缩后的黄原胶发酵液，产品的纯度和收率均较高。
关键词：黄原胶；发酵；超滤在化学教学中，黄原胶是用黄单胞菌经微生物发酵制取的生物细胞外粘多糖，具有良好的增黏性、耐酸碱性和抗高温性，能耐高浓度盐，具有乳化和均匀悬浮颗粒等性能，可广泛应用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、化妆品等20多个行业，用微生物发酵的方法生产黄原胶在国内外有着广泛的前景，并且越来越引起人们的重视。
但由于黄原胶发酵液的黏度很高，采用过滤的方法不能有效去除其中的菌体，加之发酵液中黄原胶的含量很低(质量分数只有1％～5％)，传统的分离方法非常浪费能源和材科。
本文探讨了影响黄原胶产量的一系列因素，得出了黄原胶发酵的最佳条件和提纯及分离的技术。
一、材料与方法1. 菌种野生油莱黄单胞菌(Xanthomonas Campestris)2. 种子培养基3. 发酵培养基4. 发酵条件(1)碳源。
碳源是生物发酵的一个重要影响因素。
实验采用蔗糖、乳糖、葡萄糖和淀粉四种物质作为碳源，通过测定发酵液的黏度，可以考察碳源对发酵效果的影响。
从表1可以看出淀粉作为碳源发酵液的黏度高于其他碳源的发酵液粘度。
(2) pH值。
pH对发酵液黏度的影响见表2。
黄原胶发酵周期为48～56h，24h前主要是菌体生长，24h以后进入产胶期，36h左右产胶达到高峰。
最有利于菌体生长的pH值为6.0～6.3，而pH值在7.3～7.6最适合胶的生产。
产胶时pH值不断下降会抑制糖基载体的活性，从而影响产胶。
当pH值降到5.4后，产胶完全停止。
因此，发酵过程中必须保持pH中性。
黄原胶
了国家政策的支持和扶植，历次被纳入星火计划
和
火炬计划作为国家重点攻关项目和重点推广项目，
现被列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品
和技术目录》。
目前生产企业主要有山东淄博中轩集团（10 000t/a）、山东金栗生物制品有限公司（3 000t/a）和山 东福瑞集团（2 000 t/a）等十几家。至2 005年，黄原 胶年生产能力约为3万吨，但实际上许多企业难以达到设
黄原胶的应用
（7）黄原胶可应用于罐头食品的加工,有利 于保持产品的外观,而且利用黄原胶的假塑 性,能控制装罐时的粘度,易于灌注。 （8）黄原胶在面食制品中,是很好的值得推 广的添加剂。
石油工业
• 低浓度黄原胶溶液能保持钻井液的粘
度并控制其流变性能，而在高速转动的钻
头部位粘度极小、节省动力；在钻孔部位
度恢复正常。
黄原胶 的 性质
黄原胶的胶凝机理
黄原胶生物大分子的聚集态结构:侧链与主链间 通过氢键结合形成双螺旋结构,并以多重螺旋聚合体 状态存在。黄原胶分子中带电荷的三糖侧链围
绕主链骨架结构反向缠绕,形成类似棒状的刚 性结构。
黄原胶的制备方法
目前国外采用的生产工艺为:
发酵罐为专用搅拌式反应器,目前也逐步改 为气升式发酵罐,以减少能耗。后处理采用 的是物理脱水与化学沉淀相结合办法。
黄原胶的胶凝机理
侧链葡萄糖醛酸基带负电荷,阳离子一 般可先与其作用而不再作用于主链,故其粘 稠水溶液具有良好的抗盐性能。随盐的浓 度的增高,金属离子对黄原胶侧链结构的屏 蔽作用会使其分子构象更加稳定,由于一定 盐度的溶液具有耐温性,因而又提高了黄原 胶水溶液的耐温性能。并且在适宜的pH 值 下,黄原胶分子能与高价金属离子发生凝胶 化作用。
生物工艺学_黄原胶生产工艺
主要内容简介（性质、用途） 菌种； 发酵条件及工艺控制； 提取纯化。
第一节 黄原胶简介 发展概况； 分子结构； 性质； 应用。
第2页，共38页发展概况 黄原胶(Xamthan Gum)别名汉生胶，又称黄 单胞多糖，是国际上20世纪70年代发展起来 的新型发酵产品。
是微生物中产量最大的一种胞外水溶性黏多 糖，它是在20世纪50年代，由美国农业部的 北方研究室Jeanes等人从野油菜黄单胞菌 NRRLB—1459中发现的。
第3页，共38页 国际上，黄原胶开发及应用最早的是美国。
美国农业部北方地区Peoria实验室于20世纪 60年代初首先用微生物发酵法获得黄原胶。
1964年，美国Merek公司Keco分部在世界上 首先实现了黄原胶的正业化生产。
1979年世 界黄原胶总产量为2000t，1990年达4000t以 上。
在美同，黄原胶年产值约为5亿美元，仅 次于抗生素和溶剂的年产量，在发酵产品中 居第三位。
目前，中国产量占世界60%。
第4页，共38页 黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体，亲水 性很强，没有任何的毒副作用，美国FDA于 1969年批准可将其作为不限量的食品添加 剂，1980年，欧洲经济共同体也批准将其作 为食品乳化剂和稳定剂。
第5页，共38页 以5分子糖为一单元，由与此 相同的单元聚合而成的高分子 多糖物质。
每一单元由2分子 葡萄糖、2分子甘露糖和1分子 葡萄糖醛酸组成。
其主链由B葡萄糖通过1,4-糖苷键相连而 成的2分子葡萄糖为单元，其 结构与纤维素结构相同，相间 在葡萄糖的C3上连有2分子甘 露糖和1分子葡萄糖醛酸构成 侧链。
在侧链上有丙酮酸及羧 酸侧基。
黄原胶所具有的独特 性能跟含有的丙酮酸有关，通 常情况下黄原胶中丙酮酸含量 的高低可以用来衡量黄原胶性 能的优劣。
分子结构黄原胶的性质 典型的流变特性： 随着剪切速率增加，因胶状网络遭到破坏，导致黏度降 低，胶液变稀，但一旦剪切力消失，黏度又可恢复，因 而使黄原胶具有良好的泵送和加工性能。
黄原胶车间提取工艺规程
黄原胶提取工艺规程提取工段工艺操作规程1目的为稳定生产，统一操作，对生产工艺和质量进行有效的控制，使操作有法可依，保证生产的正常运行，特制定提取工段的工艺操作规程。
2 范围适用于黄原胶车间提取工段的工艺参数的控制和应注意的事项。
3工艺规程3.1工艺流程图发酵液计量罐预处理罐氯化钙一次提取氯化钙、酒精一次脱水酒精二次提取氢氧化钠、盐酸二次脱水压榨烘干加热升温，调节水分半成品仓库3.2操作规程3.2.1计量3.2.1.1准备工作在上批料转完后，要及时蒸汽消罐。
为防止细菌在放料管道中滋生，从而影响产品质量，每批料放料前要对放料管道做蒸汽杀菌措施一次。
3.2.1.2放料3.2.1.2.1等准备工作做完后，由提取代班长和发酵代班长联系确定放哪一条线的发酵液，班长记录好发酵液的批次、各项指标，并通知预处理岗位的操作工打开相应管线的阀门。
每批料液根据车间的生产调度和本批发酵液细菌数的情况确定生产食品级还是工业级：染菌生产工业级，未染菌生产食品级(或依据车间要求调整)。
3.2.1.2.2放料后期提前关闭一半阀门，减慢放料速度，避免放完料后，发酵罐蒸汽压力过高，冲击力太大使罐内料液溅出，发生危险。
等整批料放完后,根据液位浮球确定放罐的体积，并作好记录，并通知发酵班长发酵液放完。
3、放完每批发酵液之后由提取班长联系发酵班长开蒸汽对放料管道进行蒸汽杀菌，消完后提取班长联系发酵班长关蒸汽，确认蒸汽关闭后提取班长关闭相应阀门。
3.2.2预处理3.2.2.1将计量罐中的发酵液用螺杆泵分别打到预处理罐1##罐，然后开启搅拌，并向1#预处理罐内加入氯化钙，流量控制在120±60L/h，1#罐满后开启料泵打向2#罐，2#罐满后打向3#罐，3#罐满后打向4#罐，开启相应搅拌使物料充分反应，根据一次提取做料速度调节螺杆泵变频，使进料速度与做料速度保持平衡，控制螺杆泵进料流量、氯化钙溶液流量并记录，每10分钟记录一次，过程中注意1#-4#罐液位情况，防止冒料。
提取工艺操作指导书..
黄原胶黄原胶是一种具有广泛用途的微生物多糖，具有优良的悬浮性、乳化性、流变性、热稳定性，酸、碱稳定性，常被用作悬浮剂、乳化剂、稳定剂、增稠剂。
它的应用涵盖了从食品工业到化学工业的众多领域。
下面简要介绍黄原胶的结构、性能，综述它在食品工业及化学工业中的应用，重点论述它在日用化学工业中的应用。
黄原胶,又称黄胶、汉生胶，是一种自然多糖和重要的生物高聚物，由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工程技术产生的。
1952年由美国农业部伊利诺斯州皮奥里尔北部研究所分离得到的甘蓝黑腐病黄单胞菌，并使甘蓝提取物转化为水溶性的酸性胞外杂多糖而得到。
黄原胶可以溶于冷水和热水中，具有高粘度，高耐酸、碱、盐特性、高耐热稳定性、悬浮性、触变性等，常被用作增稠剂、乳化剂、悬浮剂、稳定剂，具有广阔的市场前景，广泛应用于日用化工、食品、医药、采油、纺织、陶瓷、印染等领域。
1.黄原胶的结构黄原胶分子由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成的“五糖重复单元”结构聚合体，分子量在2×106～5×107之间，所含乙酸和丙酮酸的比例取决于菌株和后发酵条件。
黄原胶聚合物骨架结构类似于纤维素，但是黄原胶的独特性质在于每隔一个单元上存在的由甘露糖醋酸盐、终端甘露糖单元以及两者之间的一个葡萄糖醛酸盐组成的三糖侧链。
侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷。
带负电荷的侧链之间以及侧链与聚合物骨架之间的相互作用决定了黄原胶溶液的优良性质。
黄原胶高级结构是侧链和主链间通过氢键维系形成螺旋和多重螺旋。
黄原胶的二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键维系形成棒状双螺旋结构。
黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构间靠微弱的非极性共价键结合形成的螺旋复合体。
在低离子强度或高温溶液中，由于带负电荷侧链间的彼此相互排斥作用，黄原胶链形成一种盘旋结构。
然而即使电解质浓度的少量增加也会减少侧链间的静电排斥，使得侧链和氢键盘绕在聚合物骨架上，聚合物链伸展成为相对僵硬的螺旋状杆。
黄原胶的发酵工艺
黄原胶的发酵技术
The fermentation conditions and separation technique
药物化学 司孝磊
参考文献：黄原胶特性及生产；娄在祥, 王洪新 不同搅拌体系下黄原胶发酵的研究；李增胜，张庆，徐世艾
黄原胶的发现
中性水溶性多糖, 又称为汉生胶, 是一种用途广泛微生物胞外多糖
微量元素及特殊组分
林琳等通过实验证明，在
发酵过程中添加氧载体
（大豆油、正己烷、正十 二烷）可以提高黄原胶的 产量。其中发酵初期添加 6%（v/v）大豆油，发酵 12h添加1%（v/v）正己烷 发酵72h。黄原胶产率较空 白组分别提高18%和47%。 由此可以在发酵系统中加入氧载体，通过减少气液传氧阻 力，提高氧气传质速率，增强系统供氧能力，提高产率。
• 当剪切速率解除时, 分子结构又恢复到 双螺旋网状聚合体 状态, 使溶液粘度瞬 间恢复到最大。
• 黄原胶具有良好增稠性能, 特别是在低质量浓度下具 有很高粘度
• 黄原胶可与大多数合成或 天然增稠剂配伍,混溶后 使混合胶粘度显著提高
• 黄原胶借助于水相稠 化作用, 可降低油相 和水相不相溶性, 能 使油脂乳化在水中, 因而可在许多食品、 饮料中用作乳化剂和 稳定剂。
碳源的优化
•李娟等通过实验对黄原胶发酵生产培养基进行研究， 认为碳源对黄原胶质量影响较大，是发酵过程中的 显著性因子。
•碳源的利用情况是，复合碳源＞玉米淀粉＞蔗糖 ＞葡萄糖。当玉米淀粉：蔗糖2：1时黄原胶产量和粘度最高。但是在 碳源总量一定的条件下，随着玉米淀粉所占的比例的不断提高，产量和粘度趋于平稳
编辑ppt
xanthan 3
黄原胶的性质
稳定性
黄原胶生产工艺
黄原胶，它是以碳水化合物为主要原料，用野油菜黄单胞杆菌，经微生物有氧发酵制取的胞外多糖，其水溶液具有独特的流变特性—“剪切稀化”，剪切速率增加,溶液的表观粘度明显下降；剪切速率减小，表观粘度恢复原状，是一种典型的假塑性流体。
1961年美国Kelco公司首先采用野油菜黄单胞杆菌NRRLB-1459开始黄原胶的半工业化生产。
其产品主要用于油田的钻井泥桨配制及采油工艺过程。
1963年正式工业化生产。
1969年食品与药物管理局（FDA）批准黄原胶作为食品添加剂，其后欧洲各国相继批准黄原胶在食品工业中的应用。
1975年黄原胶载入美国药典，并公布了质量标准。
1983年联合国世界卫生组织（WHO）和粮农组织（FAO）也批准黄原胶作为食品工业稳定剂、乳化剂、增稠剂。
我国黄原胶研究起步于20世纪70年代末，1988年8月卫生部批准了食品级黄原胶的卫生标准，并被列入食品添加剂名单。
目前，国内大约有45%的黄原胶用于食品加工，40%用于石油工业，15%用于农药、饲料、日化、环保等行业。
我国黄原胶50%以上用于出口，国际市场非常广阔，国内市场潜力很大。
黄原胶是人类研究最深、商业化应用程度最高的微生物胞外多糖。
由于其独特的剪切稀释性质，良好的增稠性，理想的乳化稳定性，对酸、碱、热、反复冻融的高度稳定性以及对人体的完全无毒害等许多优良的特性，而在食品、石油、医药、日用化工等十几个领域有着极其广泛的应用。
超乎寻常的稳定性极大地扩展了黄原胶的应用范围，但同时也引起了一些应用问题。
我国黄原胶研究起步晚，但发展迅速。
我国黄原胶行业在高速发展同时也受到自身条件的制约。
我国黄原胶企业技术不过关，资金缺乏，生产人员素质低，直接影响着我国黄原胶的产品质量与色泽；食品级黄原胶的成本较高，降低成本的关键因素是降低发酵过程中的染菌率，降低电能的消耗，降低乙醇的损失，食品级黄原胶的成本直接影响着食品生产企业的使用；而工业级黄原胶的产品附加值较低，与其它化学助剂相比，价格又偏高，造成我国工业级产品较少企业生产，限制了其在非食品工业的发展。
黄原胶的生产工艺
黄原胶的生产工艺
黄原胶是一种高分子化合物，其生产工艺主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：黄原胶的主要原料是纯然的糖类，如葡萄糖或果糖。
这些糖类通过发酵、提取等过程得到。
此外，生产中还需要使用一定量的水和其他辅助原料。
2. 溶解和混合：将得到的糖类原料与一定比例的水混合，形成溶液。
在溶解过程中，需要控制溶液的温度和搅拌速度，确保糖类充分溶解。
3. 发酵：将溶解好的糖类溶液进行发酵。
发酵过程中，加入适量的微生物（一般常用的是发酵酵母），通过微生物的代谢作用，将糖类转化为黄原胶的前体物质。
4. 提取和洗涤：将发酵产生的黄原胶前体物质从发酵液中提取出来。
一般使用酸或碱等化学方法进行提取，通过调节溶液的pH值，使黄原胶前体物质从溶液中析出。
5. 干燥和加工：将提取出的黄原胶前体物质进行干燥处理，得到黄原胶的原料。
干燥时需要控制温度和湿度，使黄原胶保持适当的含水量。
然后，将黄原胶原料进行研磨、筛选等加工处理，得到符合要求的黄原胶产品。
6. 包装和贮存：将加工好的黄原胶产品进行包装，通常使用密封的塑料袋或桶等容器。
黄原胶属于一种易吸湿的物质，因此
贮存时需要避免暴露在高湿度环境中，确保产品的质量和稳定性。
黄原胶的生产工艺涉及多个环节，其中每一步都需要严格控制条件和操作，以确保产品的质量和稳定性。
此外，工艺过程中还需要注意对环境的保护和安全生产的要求。
黄原胶
我国对黄原胶的研究与生产起步较晚，80年代后期进行 工业生产，目前山东烟台，江苏金湖等数家生产，年产
1000吨左右。主要用作食品添加剂。我国生产设备落后， 生产水平低。
有分批发酵、半连续发酵和连续发酵等方式，以分批发
酵法最为常用。
一、黄原胶的分子结构及性能
（一）分子结构
以5分子糖为一单元，由与此相同的单元聚合而成高分子 多糖，每一个单元由2分子葡萄糖、2分子甘露糖和1分子 葡萄糖醛酸组成。其主链由葡萄糖通过β - 1，4-糖苷键 相连而成的2分子葡萄糖为单元，其结构与纤维素结构相 同，相间在葡萄糖的C3上连有2分子甘露糖和1分子葡萄糖 醛酸构成侧链，在侧链上有丙酮酸及羧酸侧基。（在水溶 液中为双螺旋结构）。
异丙醇含量/mg/kg ≤750 活菌总数/个/g － 酵母菌数/个/g － 霉菌数/个/g － 致病菌 不得检出
≤500 ≤10000 ≤300 ≤300 不得检出
－ ≤10000 － ≤300 不得检出
四、在食品工业中的应用
黄原胶在食品加工中能显著改善食品的质地、口感、外 观，提高食品的商业价值，而且使用量少，成本低。 1、作为耐酸、耐盐的增稠稳定剂：果汁饮料、浓缩果 汁、调味料（如沙拉调味汁）
3.脱水干燥：黄原胶对热敏感，一般采用气流干燥或真空干 燥，温度控制在60℃左右。终产品的水分在10％左右。 4.粉碎和包装：细度一般0.18mm左右。
三、黄原胶的质量标准
黄原胶安全无毒，可为食品添加剂。 指标 美国FCC（1981） WHO/FAO（1986）中国（GB-92） 物理状态 乳白色粉末 乳白色粉末 乳白色或浅米黄色粉末 溶解性 易溶于水 易溶于水 易溶于水 粘度（Pa/s）≥0.6 － ≥0.6 剪切性能值： － － ≥6.0 干燥失重/％ ≤15 ≤15 ≤13 灰分/％ 6.5-16 ≤16 ≤13 氮含量/％ － ≤1.5 ≤1.7 丙酮酸含量/％ ≥1.5 ≥1.5 1.65-2.35 砷（As)/mg/kg ≤3 ≤3 ≤3 铅（Pb） )/mg/kg ≤5 ≤5 ≤2 重金属/mg/kg ≤3 0 ≤30 ≤10（以Pb计）
微生物多糖黄原胶
妙不可言的微生物多糖——黄原胶王雨轩201900140139生物科学摘要：黄原胶是一种用途广泛的微生物多糖。
作为一种常见的食品添加剂，应用于食品工业的多个方面。
目前，黄原胶已有较成熟的发酵提取方法。
黄原胶并不在食品添加剂安全问题的风口浪尖上，在提取操作上严格按照食品级黄原胶标准，在食品添加上有严格的用法用量规定，可保证一定程度上的安全可靠。
关键词：黄原胶；发酵；提取；食品安全黄原胶简介：黄原胶又称黄胶、汉生胶，黄单胞多糖，简称Xc 。
在自然界中，有许多细菌都能产生粘多糖类大分子化合物，微生物多糖的应用也十分广泛。
黄原胶是其中的一种。
为了便于理解，我们从理论出发。
想要获取黄原胶，首先我们要拥有一株感病野油菜】【1发病花梗，该植株感染的是甘蓝黑腐病】【2，其病原体是野油菜黄单胞杆菌】【3，这就是产黄原胶的目的菌种。
野油菜黄单胞杆菌的黏液层以碳水化合物为主要原料, 经发酵工程切断1，6-糖苷键，打开支链后，再按1，4-键合成直链组成一种酸性胞外杂多糖，这就是黄原胶。
黄原胶理化性状独特。
耐酸。
碱、热。
抗生物酶的降解。
耐高盐环境。
抗污染力强。
增稠性。
流变性、乳化稳定性和悬浮能力良好，它可作为稳定剂、增硝剂。
乳化剂、息浮剂、助泡剂和凝结剂等广泛用于采油工业、食品、轻纺、医药、消防、化工、饲料及农业化学等多个行业，广泛应用于国民经济各领域，是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖。
在日常生活中，作为添加剂，它常常出现在酸奶、多味牛奶、调制乳饮品、方便面汤包，面饼配料中。
黄原胶是50年代美国农业部北部地区研究所首先发现。
1961年美国麦克公司已开始了大规模的工业化生产黄原胶，从那时起世界的黄原胶年产量逐年增加。
我国对黄源胶的开发起步较晚，1979年南开大学生物系首次分离得到一批产黄原胶菌株,并提纯鉴定了这种酸性多糖。
1985年率先在国内研究食品级黄原胶，并于1986年通过了食品级黄原胶产品和生产菌株的毒理学安全性试验。
黄原胶的生产技术
黄原胶生产技术摘要：本文主要从黄原胶发酵工艺、反应器等方面介绍了黄原胶分子结构及特性。
讨论了目前黄原胶生产研究方向和热点,以及碳源、氮源对黄原胶产量影响。
从发酵动力学角度讨论影响黄原胶发酵产量因素并介绍了国内黄原胶的应用。
关键字：黄原胶水溶性多糖发酵动力学黄原胶(Xanthan gum)[1]是20世纪50年代美国农业部北方研究室从野油菜黄单胞菌NRRLＢ－1459中发现的中性水溶性多糖，又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。
由于该多糖具有很高粘度、流动触变性和稳定理化性质, 且无毒, 故作为添加剂在许多领域具有广阔市场前景。
普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。
它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性，有良好的增粘性和悬浮能力；在低浓度下具有较高的粘度，有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4-93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。
黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。
1黄原胶分子结构和理化性质1.1黄原胶分子结构[2]黄原胶是由D一葡萄糖、D一甘露糖、D一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成“五糖重复单元”, 结构聚合体, 分子摩尔比为—28:2:17:0.51-0.63, 相对分子质量在5×106左右。
黄原胶分子一级结构由β-1,4 键连接的D一葡萄糖基主链与三糖单位侧链组成, 其侧链由D一甘露糖和D一葡萄糖醛酸交替连接而成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
黄原胶的发酵和提取
牛佐朕
（组别：周三组指导教师：魏东盛日期：2014.11.19）
[摘要]:利用野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）可以产生胞外荚膜多糖的性质，通过种子培养基的培养，种子培养基提取液接种到发酵培养基培养72h,并用乙醇提纯制得黄原胶，求得多糖产率，了解微生物多糖在工业上的制法以及用途。
[关键词] 黄原胶，发酵，提纯
正文：
1.前言：
黄原胶应用范围很广，目前世界上食品工业应用占60％，石油及其它工业占40％。
黄原胶在食品工业中是理想的增稠剂、乳化剂、成型剂，在某些苟刻条件下(如pH3— 9，温度80—130℃)，它的性能基本稳定，比明胶、CMC、海藻胶、果胶等优越。
黄原胶另一个大市场是石油工业，黄原胶在增粘、增稠、抗盐、抗污染能力远比其它聚台物强，尤其在海洋、海滩、高卤层和永冻土层钻井，黄原胶用于泥浆处理、完井液和三次采油等方面效果显著，对加快钻井速度、防止油井坍塌、保护油气田、防止井喷、大幅度提高采油率等方面都有明显的作用。
黄原胶在其它行业中也有广大的市场。
用它作为釉浆悬浮剂和粘结剂．被称为陶瓷工业的重大技术革新。
对于具有如此重要作用的黄原胶，我国黄原胶的还存在许多影响和制约因素。
本文着重阐述了黄原胶对于食品的应用、黄原胶的生产工艺及黄原胶生产工艺中影响因素的控制。
多糖是多个单糖分子经脱水缩合形成的结构复杂、高分子量的糖类物质，广泛分布与自然界中。
多糖也出现在微生物中——G+和G-细胞壁的主要成分肽聚糖就是细菌的细胞质合成运送至细胞膜外，构成细胞壁的多糖物质。
黄原胶是用黄单孢菌经微生物发酵制取的生物细胞外粘多糖,具有良好的增粘性、假塑性、耐酸碱性和抗高温性,能耐高浓度盐,具有乳化和均匀悬浮颗粒等性能。
用微生物发酵的方法生产黄原胶在国内外有着广泛的前景,并且越来越引起人们的重视。
2.材料和方法
2.1材料
2.1.1菌种：
野油菜黄单胞菌
2.1.2培养基
斜面保藏培养基：牛肉膏蛋白胨琼脂斜面。
种子培养基：
成分蔗糖鱼蛋白胨牛肉粉蒸馏水pH=7.0
用量20g 5g 3g 1000ml 发酵培养基：
成分蔗糖鱼蛋白胨牛肉粉碳酸钙自来水pH=7.5
用量40g 5g 3g 3g 1000ml
2.1.3用具：
三角烧瓶（250ml），烧杯（500ml），培养皿，玻璃棒，药匙，尼龙纱布，
天平，微量取样器，枪头，旋转式摇床，烘箱
2.1.4试剂：
95%乙醇
2.2实验方法：
2.2.1接种及种子培养
以无菌操作挑取斜面菌苔移接至种子培养基，28℃，220r/min旋转摇瓶振荡
20h；
2.2.2发酵培养
以无菌操作吸取1ml种子液移接至发酵培养基中，接种量为2%，0.1MPa灭菌
20min，28℃，220r/min旋转摇瓶振荡培养72h；
2.2.3黄原胶的提纯
发酵培养结束后，将发酵液转入500ml烧杯中（因发酵液粘稠，需用药匙仔
细刮取，否则可能会减低产量），向其中缓慢加入100ml乙醇，并同时迅速搅拌，
使沉淀析出；使用双层尼龙纱布过滤沉淀，将两组沉淀合并，再次在烧杯中使用
50ml 乙醇洗涤沉淀，并挤压沉淀使乙醇去除；再次使用30ml 乙醇洗涤沉淀，用捏饺子的手势使劲捏沉淀，使乙醇去除；将沉淀在培养皿上铺展开来成薄薄一层；使用烘箱70℃烘烤沉淀，并在烘烤30min 时打开烘箱是酒精逸散；烘烤数小时后，取出沉淀，称量并计算产率。
3.结果与讨论
3.1实验结果：
黄原胶重量 0.78g 产率= ）发酵液体积（）黄原胶质量（ml g =100ml
50g 78.0 =1.56% 3.2讨论与分析： 3.2.1配置培养基时由于碳酸钙不溶，所以最后加入碳酸钙，其作用是提高黄原胶的产量，并增加发酵液的黏度。
这是因为在黄原胶发酵生产的过程中会产生丙酮酸等酸性物质，使发酵培养基呈酸性，不利于菌种的生长繁殖和黄原胶的生成碳酸钙起到中和缓冲的作用。
3.2.2在黄原胶的发酵过程中，pH 值、温度、接种量、转速等因素影响着黄原胶的发酵。
进来许多研究表明：黄单胞菌的最适生长温度是24-27℃，最适产黄原胶的温度为30-33℃，因此，采用分段控制温度为宜，在发酵产胶期将发酵温度由27℃调整到32℃，有利于细胞生长和产黄原胶；发酵过程中pH 控制在
6.5-
7.5，最适pH 为7.0，pH 控制要严格，最好控制pH 为7.0±0.5，否则会影响黄原胶发酵产率和质量；黄原胶的接种量一般为发酵液的7.5%（体积分数）左右，接种量的大小与种子液的质量密切相关；转速也可调整至200r ／min 左右为宜。
3.2.3发酵液预处理:预处理方法大致分为三种：第一种是物理处理方法，如采用热处理使菌体细胞及蛋白质等有机残留物变性凝集，通过过滤除去这些杂志；第二种是化学处理方法，如加入盐可絮凝颗粒，硅藻土可吸附杂志颗粒等；第三种是生物化学处理方法，如采用酶法讲解细胞成为可溶性物质或碎片、采用二次发酵除去菌体细胞和残余的有机物等。
[参考文献]
[1]张国英，罗国华，秦彩云，杨春育；《黄原胶的发酵生产和提纯》；现代化工.2000(12)32-34
[2]李娟，王君高，杨婷婷.《黄原胶发酵生产培养基优化研究》；中国食品添加剂试验研究.2012(01)148-153
[3]黄成栋、白雪芳、杜昱光；《黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用》；中国科学院大连化学物理研究所大连 1 1602
[4]杨瀑，张学欢，汪智姝，杨秋艳，温皓程，张永奎；《黄原胶发酵及提取工艺的优化研究》；《食品工业》2008年第6期。