黄原胶的发酵工艺

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• 搅拌可以增加发酵过程中的传质速率，不仅提高
了发酵黄原胶的产量，更重要的是提高了黄原胶 的发酵质量(黄原胶平均分子质量和丙酮酸功能基 团的含量)。
参考文献：不同搅拌体系下黄原胶发酵的研究 李增胜等
展望
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固态发酵生产黄原胶
朱斌等利用琼脂和啤酒糟为基质，加入营养物质固态发酵生产黄原胶。证明其产量和液态发酵相当。但 在后处理方面表现出明显的优势。从而为工业化固态发酵黄原胶提供了实验依据，指明了新工艺的发展
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
• 参考文献：产高黏性黄原胶基因工程菌株的构建 张晓元等
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2、培养基的组成
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[1] 碳源
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•
[2] 氮源
• • 氮源浓度对黄原胶合成速率、最终 胶浓度、得率都有重要影响 黄原胶质量不仅受其浓度和分子质 量影响, 还与丙酮酸盐含量有关
葡萄糖、蔗糖或淀粉
较高葡萄糖浓度能抑制细胞生长及黄原胶产量
PH范围在中性时最适于黄原
胶生产 控制反应中PH对菌体生长有 利, 但对黄原胶生产没有显著 影响
4、生产工艺的优化
六直叶圆盘涡轮（6DT）六叶布鲁马金(6BM)
双折叶圆盘涡轮(P2DTD）最大叶片式(MB)
• 李增胜等通过研究不同搅拌体系对黄原胶发酵大的影响。 验证了冷模条件下组合桨(上层下压式双折叶圆盘涡轮， 下层六叶布鲁马金)体系和最大叶片式桨体系具有高气含 率和优良传质性能。
黄原胶的性质
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稳定性 假塑流变性 增稠性 悬浮性和乳化性
•
在一定的温度范围 内(-4℃~93 ℃ ) 反 复加热冷冻, 其粘度 几乎不受影响
•
在高剪切速率下, 聚 合体结构解聚为无 规则线团结构, 使粘 度迅速降低;
•
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。
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方向。
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基因工程的应用
趋势。
现代工业化发酵生产黄原胶基因工程的应用，构建含有目的基因的高产菌，发酵生产黄原胶将成为研究
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降低生产成本
如何利用节约水、电、气等的消耗降低生产成本是现在研究的热点。
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黄原胶的生产工艺流程
生产工 艺流程
1.菌种 引起甘蓝黑腐病的病原细菌——野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris ）。
紫甘蓝黑腐病茎部维管束褐变
杆状/G－/产荚膜/好氧
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菌种的改良
物理方法育种 • 陈超等通过紫外线诱变的高产菌株进行亚硝基胍诱变以及遗传稳定性实验得 到高产黄原胶的菌株，命名为A-2，使黄原胶的产量由15.46g/L提高到 21.63g/L • 参考文献： 黄原胶产生菌的筛选及发酵条件优化 陈超等 基因工程育种 • 将所需要的目的基因通过一定的方法导入受体菌，然后培养，使其表达并 且稳定遗传，从而筛选含有目的基因的菌株。具有一定的方向性，不影响 菌株其他代谢及生命活动的进行。 • 张晓元等利用PCR技术,以野油菜黄单胞菌X58基因组为模板扩增得到产 胶基因gumBC,构建了含gumBC基因表达载体(pBBR-gumBC)的重组菌株 X58-BC.提高了62 %,剪切性能值提高了57%.
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林琳等通过实验证明，在
参考文献：氧载体在黄原胶发酵中的应用 林琳等
3、发酵环境的控制
分泌出黄原胶包裹在细胞周围, 妨碍营养物质运输, 影响菌种生长。接种阶段时需多
步接种。
温度和PH
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[2] PH
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•
[1] 温度
• • 发酵温度不仅影响黄原胶产率, 还能改变产品结 构组成 较高温度可提高黄原胶产量, 但降低产品中丙酮 酸含量
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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
野油菜黄单胞菌
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
参考文献：黄原胶发酵生产培养基优化研究 李娟等
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微量元素及特殊组分
王桂兰等通过实验利用表面活性剂提高黄 原胶发酵产量，方法为吐温20、曲拉通X100协同使用，发酵0h加入0.06%曲拉通X100，48h加入0.09%吐温20，黄原胶产量 提高42.0%。
参考文献：表面活性剂作为黄原胶发酵促进剂的应用研究 王桂兰等
•
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
•
对酸碱十分稳定, 在 pH 为5~10 范围内 其粘度不受影响, 能 和许多盐溶液混溶, 粘度不受影响
•
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。
黄胶原的应用
食品行业
• • • • • 方便面：改善咀嚼感 烘焙食品：果馅成型 甜食凝胶：果冻成型 肉罐头：使汤冻化 蛋糕：增加微孔、松软
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黄胶原的分子结构
“ 五糖重复单元“结构聚合体
乙酰基 丙酮酸 D-甘露糖 D-葡萄糖醛酸 D-甘露糖
• 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。
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微量元素及特殊组分
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。
日化产品
• 医药、化妆：定型剂、悬 浮剂、保湿剂、具有增稠、 附着、润滑作用 • 牙膏：易于牙膏膏体成型、 提高牙膏附刷性能、分散 性好、口感滑爽
化工产业
• 石油业：具有良好的流变 形，是最优质的钻井泥浆 稳定剂 • 农药：适用于农药胶悬剂 及各种水剂，具有良好的 稳定性
悬浮性、乳化性稳定性和增稠性
参考文献：黄原胶发酵生产培养基优化研究 李娟等
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氮源的优化
• 李娟等对发酵培养基的研究表明氮源的利用情况为，黄豆粉＞大豆黄浆水＞蛋白胨＞豆饼 粉＞豆粨粉。有研究表明，有机氮源的利用优于无机氮源，黄豆粉的效果比蛋白胨好并且价 格便宜。有许多实验表明，有机氮源与无机氮源结合，对黄原胶的合成更为有利。 • 众多的实验结果均表明，提高碳氮比可以提高碳源的转化率，从而提高黄原胶的产量。