工业化发酵生产普鲁兰多糖的提取条件优化

工业化发酵生产普鲁兰多糖的提取条件优化

万玉军;唐晓芳;李镇江;王刚;杨晓琴;郑君;黄伟;江源钢;王宏

【摘要】由出芽短杆霉发酵产生的普鲁兰多糖,发酵过程中会产生大量色素、蛋白质以及一些小分子糖类物质,增加了多糖提取难度.该实验将从发酵液除杂、脱色、去蛋白、小分子多糖出发,对后提取过程中用到的助滤剂硅藻土,脱色所需的活性炭,树脂选型,超滤及干燥方式的工艺参数进行优化.试验结果表明,选取一号硅藻土作为助滤剂,用量2％,滤液澄清度高、过滤速度快;脱色活性炭的添加量为0.5％、温度50℃、时间40 min、pH5.5,脱色效果好、普鲁兰多糖得率高;使用树脂型号D,二次脱色效果良好,同时能去除一些杂蛋白;超滤3次,单二寡糖的去除率能达到96.6％,采用滚筒干燥方式,干燥成本低,成品质量佳.

【期刊名称】《食品与发酵工业》

【年(卷),期】2015(041)006

【总页数】5页(P213-217)

【关键词】普鲁兰多糖;出芽短杆霉;提取工艺

【作者】万玉军;唐晓芳;李镇江;王刚;杨晓琴;郑君;黄伟;江源钢;王宏

【作者单位】四川省食品发酵工业研究设计院,四川成都,611130;四川省食品发酵工业研究设计院,四川成都,611130;四川省食品发酵工业研究设计院,四川成

都,611130;四川省食品发酵工业研究设计院,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成

都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限

公司,四川成都,611130

【正文语种】中文

普鲁兰多糖是一种特殊的微生物胞外多糖，是由出芽短杆霉发酵产生的类似葡聚糖、黄原胶的胞外水溶性黏质多糖［1-3］。因其水溶性好、溶液黏稠稳定、优良的增稠作用［4-5］、无色无味无毒性、安全性好等特点［6］，已被广泛用于医药、

食品、轻工、化工和石油［7-9］等领域，另外在烟草工业、农业种子保护等领域［10-11］也逐步被应用，是一种很有前景的工业用多糖。但目前尚未实现规模化生产，原因在于普鲁兰多糖菌种产率低、发酵提取工艺有较大的局限性，比如如何除杂(菌体以及无机盐、有机残余物)、脱色(发酵液中色素沉积过多)、去蛋白(保留目的产物，去除杂蛋白)等问题［12-14］。筛选出了1株产率可达68～71 g/L的普鲁兰多糖高产菌株，已经用于5 t发酵罐规模的生产。本实验通过对普鲁兰多糖5 t发酵罐规模发酵后，对普鲁兰多糖提取过程中所遇到的难点进行研究，旨在解

决提取问题，为工业化生产提供依据。

1 材料和方法

1.1 实验材料

菌株:出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)A-22菌株，来源于成都金开生物公

司实验室。

普鲁兰发酵液。

1.2 实验试剂

NaOH、HCl、乙醇、H2SO4等均为分析纯试剂，成都市科龙试剂化工厂生产。1.3 实验仪器

压滤机、超滤膜设备、NDJ-8S数字式黏度计，上海舜宇恒平科学仪器有限公司;

高速台式离心机，上海安亭科学仪器厂;UV1800PC型紫外可见分光光度计，上海美谱达有限公司。

1.4 实验方法

1.4.1 提取工艺流程

发酵液预处理→除菌体杂质→活性炭脱色→树脂(脱色、去蛋白)→超滤→干燥

1.4.2 发酵液预处理

发酵结束后，发酵液经过80℃高温灭酶，稀释到2%，用于后续实验。

1.4.3 硅藻土的选型、用量

选取两种硅藻土进行过滤，预处理过后的发酵液分成等体积的3份，硅藻土的量

选择1%、2%、3%，制成厚度不同的滤饼层，进行板框过滤，过滤后，测定发酵液的澄清度(透过率)和含糖量。

1.4.4 活性炭对普鲁兰多糖脱色效果实验

1.4.4.1 活性炭的用量

取等体积的经除菌后的发酵液6份，在自然pH，温度40℃，脱色时间30 min，搅拌条件下，活性炭的用量分别为 0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%(活

性炭用量/发酵液体积)，经过滤后，在吸光度420 nm条件下测定吸光值，得出普鲁兰多糖的脱色率、损失率。

1.4.4.2 活性炭脱色时间

取等体积的经除菌后的发酵液6份，在活性炭用量为0.5%，自然pH，温度40℃，搅拌条件下，筛选脱色时间为20、30、40、50、60、70 min 时脱色效果，经过滤后，在吸光度420 nm条件下测定吸光值，得出普鲁兰多糖的脱色率、损失率。

1.4.4.3 活性炭脱色温度

取等体积的经除菌后的发酵液6份，在活性炭用量为0.5%，自然pH，脱色时间

为40 min，搅拌条件下，筛选温度为30、40、50、60、70、80 ℃时脱色效果，经过滤后，在吸光度420 nm条件下测定吸光值，得出普鲁兰多糖的脱色率、损

失率。

1.4.4.4 活性炭脱色pH

取等体积的经除菌后的发酵液6份，在活性炭添加量为0.5%，温度50℃，脱色

时间为40 min，搅拌条件下，筛选pH 为4.5、5、5.5、6、6.5、7 时脱色效果，经过滤后，在吸光度420 nm条件下测定吸光值，得出普鲁兰多糖的脱色率、损

失率。

1.5 吸附树脂选型

活性炭对发酵液脱色后，用树脂进行进一步脱色、去蛋白。在实验过程中，选用了5种树脂进行实验。分别装相同柱高，选用活性炭脱色完的发酵液，每份体积相同，过柱，过完之后，观察颜色，得出多糖的得率、损失率及测定含氮量，选择作用明显的树脂。

1.6 超滤

过完树脂后的发酵液，浓度为1.5%，进行超滤，体积浓缩为4%，再次加入等体

积的纯水，超滤。同样的操作进行5次，超滤完后，计算发酵液中的单二寡糖的

含量及多糖损失率。

1.7 干燥方式的选择

取等体积超滤完的发酵液4份(配制成5%的浓度)，分别采用冷冻干燥、喷雾干燥、滚筒干燥、微波真空干燥4种干燥方式，对其进行干燥。分析干燥成本，干燥完

之后看产品的复溶性(取3 g溶于100 mL水，置于搅拌器上，800 r/min搅拌至

完全溶解)。

1.8 分析方法

1.8.1 发酵液多糖的测定