對(duì)黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的探討

1、第30卷第2l期V0130No2l企業(yè)技術(shù)開發(fā)TECHNOLOGICALDEVELOPMENT0FENTERPRISE2011年11月NOV20ll對(duì)黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的探討張兵(重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶400000)摘要：文章簡要介紹了黃原膠的用途及其研究進(jìn)展，重點(diǎn)論述了黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程，詳細(xì)分析和討論了我國黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)中存在的問題及改進(jìn)措施，并提出未來黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的對(duì)策及方向，以期為業(yè)內(nèi)人士開展黃原膠的深入研究和生產(chǎn)提供參考

2、。關(guān)鍵詞：黃原膠；生產(chǎn)工藝；改進(jìn)措施中圖分類號(hào)：TS2017文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006—8937(2011)21—0116—02ThediscussionaboutthefermentationofxanthangumZHANGBing(ChongqingIndustry＆TradePolytechnic，Chongqing400000，China)Abstract：Thisarticlebrieflyintroducestheu

3、seofxanthangumanditsresearchprogress，andreviewsthefermentationprocessofxanthangum。analysisanddiscussionaboutourcountryxanthangumfermentationproductionproblemsandimprovementmeasuresindetail，definesstrategiesanddirectionof

4、xanthangumfermentation，andprovidesreferenceforthepersonageinsidestudyofxanthangumKeywords：xanthangum；productionprocess；improvementmeasures黃原膠又稱漢生膠，是由野油菜黃單胞菌(亦名甘藍(lán)黑腐病黃單胞菌)以碳水化合物為主要原料，經(jīng)好氧發(fā)酵生物工程技術(shù)產(chǎn)生的一種微生物胞外雜多糖，呈類白色或淺黃色粉末，無味、

5、無臭，無任何毒副作用。1黃原膠的用途及其研究進(jìn)展黃原膠因具有獨(dú)特的流變性、良好的水溶性、對(duì)熱酸堿的穩(wěn)定性、與各種鹽類的相溶性等優(yōu)異的理化性能，被廣泛應(yīng)用于食品、飲料、化妝品、洗滌劑、陶瓷、化工涂料、石油開采、森林滅火等i十多種行業(yè)，是最具特色的微生物多糖之一，其應(yīng)用范圍之廣、市場需求之大是其他微生物多糖所無法比擬的。自20世紀(jì)50年代美國人Jeanes等發(fā)現(xiàn)黃單胞菌NRRLB一1459產(chǎn)生黃原膠后，美國Kelco公司在1963年首次實(shí)現(xiàn)

6、了黃原膠的T業(yè)化生產(chǎn)，而我國于20世紀(jì)70年代末才開始對(duì)黃原膠進(jìn)行研究，八十年代正式投入商業(yè)化生產(chǎn)。隨著對(duì)黃原膠生產(chǎn)的研究開發(fā)和對(duì)其發(fā)酵原理認(rèn)識(shí)的不斷深入，基因工程等新技術(shù)逐步應(yīng)用到發(fā)酵生產(chǎn)中，不斷提高了黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的質(zhì)量和性能。2黃原膠的生產(chǎn)工藝黃原膠的生產(chǎn)工藝主要包括發(fā)酵工藝和提取工藝兩部分，其產(chǎn)率受到菌種、培養(yǎng)基、反應(yīng)器類型和發(fā)酵條件等因素的影響。目前國外采用的生產(chǎn)工藝流程為：菌種、搖瓶、種子罐、發(fā)酵罐、發(fā)酵液、后處理、烘干、粉

7、碎和成品包裝；國內(nèi)生產(chǎn)黃原膠常用的工藝流程與國外基本相同，但發(fā)酵罐為標(biāo)準(zhǔn)型通用反應(yīng)器，通常后處理采收稿日期：2011—08—14。作者簡介：張兵(1986一)，男，重慶巴南區(qū)人，大學(xué)本科，助教，研究方向：生物工程。用的是乙醇沉淀方法，生產(chǎn)工藝流程為：菌種、搖瓶、發(fā)酵罐、發(fā)酵液、熱壓式真空、脫水噴霧、干燥和成品包裝。21發(fā)酵工藝黃原膠的發(fā)酵工藝有連續(xù)法和問歇法，但真正工業(yè)化的是間歇法，實(shí)際過程是j種子發(fā)酵、種子擴(kuò)大和發(fā)酵。黃原膠發(fā)酵一般以

8、野油菜黃單胞菌為菌種，培養(yǎng)基【2l有YM和YM—T兩種，以葡萄糖、蔗糖或淀粉等為碳源，以蛋白質(zhì)、魚粉、豆粉或硝酸鹽為氮源，加入KH2PO。、MgSO。、Ca(CO，)2等無機(jī)鹽和Fe“、Mn“、zn“等微量元素。，常用的反應(yīng)器有鼓泡塔反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器和專用攪拌式反應(yīng)器等發(fā)酵的溫度、PH值、通氧速率以及攪拌速率等應(yīng)根據(jù)菌種生長和黃原膠合成的不同階段以及不同的生產(chǎn)條件而定。由于在發(fā)酵過程中，分泌產(chǎn)生的黃原膠牢牢地包裹在菌株周圍，阻礙了培

9、養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，從而抑制了菌種的生長，進(jìn)而限制了黃原膠的繼續(xù)發(fā)酵。因此，在發(fā)酵時(shí)，需要在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)增加細(xì)胞濃度，降低黃原膠的產(chǎn)量，然后通過多步接種和發(fā)酵進(jìn)行持續(xù)生產(chǎn)，其接種的次數(shù)應(yīng)隨發(fā)酵液體積增大而增多。22提取工藝黃原膠的提取是黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的一道關(guān)鍵丁序，其工藝流程包括同液分離、初步提取、精制和制成成品4個(gè)階段J31。221同液分離黃原膠發(fā)酵液中不僅有黃原膠，還含有一些菌體細(xì)胞和部分殘余的培養(yǎng)基成分。盡管黃原膠在發(fā)酵液中的含

10、量不高，但因其高粘度而加大了固液分離的難度。目前使用最多的固液分離方法有兩種：一是用清水稀釋發(fā)酵液，然后用硅藻土去除菌體；二是調(diào)節(jié)pH值至適當(dāng)?shù)娜f方數(shù)據(jù)第30卷第2l期張兵：對(duì)黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的探討117范圍，然后通過加熱達(dá)到殺死菌體的目的，再用中性蛋白酶分解掉殺死后的菌體。222初步提取黃原膠發(fā)酵液在去除菌體后需要采用超濾等方法，提高黃原膠在發(fā)酵液中的濃度，進(jìn)行濃縮提取(一般將黃原膠濃縮至原發(fā)酵液的6％)，然后通過乙醇沉淀的方法，從發(fā)酵

11、液中初步提取出黃原膠。i223精制：為了得到符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及市場需求的黃原膠，對(duì)初步提取得到的黃原膠還需進(jìn)行精制。精制常用的方法有溶解法、超濾法和繼續(xù)沉淀分離法，其目的在于提高生產(chǎn)出的黃原膠的品質(zhì)，得到更加純正的黃原膠產(chǎn)品。224制成成品與其他微生物產(chǎn)品的生產(chǎn)流程相似，為使黃原膠達(dá)到圉家規(guī)定的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，還需要經(jīng)過干燥、粉碎及產(chǎn)品包裝等丁序才能得到符合商家需求的黃原膠。通常采用真空、滾筒和噴霧等方法對(duì)黃原膠進(jìn)行干燥；粉碎程度及產(chǎn)品的包裝則根

12、據(jù)市場需求及生產(chǎn)方自身特點(diǎn)而有所不同。3我國黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)中存在的問題及改進(jìn)措施為了提高黃原膠的產(chǎn)量和質(zhì)量，國內(nèi)外長期以來對(duì)黃原膠的發(fā)酵生產(chǎn)丁藝進(jìn)行了諸多研究。其中，國外研究的重點(diǎn)是黃原膠發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及其代謝網(wǎng)絡(luò)分析，從不同的角度去探討黃原膠高產(chǎn)的機(jī)理，繼而改進(jìn)工藝，達(dá)到提高產(chǎn)量的目的；而國內(nèi)則把研究的重點(diǎn)放在了菌種、培養(yǎng)基配方和發(fā)酵方法上，對(duì)具體生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)化研究還不夠深入，尤其在技術(shù)改進(jìn)方面還與國外存在一定的差距。一是在由于

13、黃原膠極強(qiáng)的增粘性能，導(dǎo)致在發(fā)酵后期表現(xiàn)出典型的非牛頓性流體特性，使發(fā)酵無法繼續(xù)進(jìn)行，限制了其產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。二是黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)原材料和能量的消耗較大，進(jìn)而提高了生產(chǎn)成本。鑒于黃原膠的廣泛用途和我圄黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的如上現(xiàn)狀，加大投入力度，深入開展對(duì)黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)的研究已經(jīng)刻不容緩。為此提出如下建議：①國家相關(guān)部門和地方政府加大科研和生產(chǎn)投入，促進(jìn)科研與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，完成從科學(xué)技術(shù)到生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，從而提高黃原膠的質(zhì)量。尤其是對(duì)近幾年

14、來在黃原膠開發(fā)研究方面有基礎(chǔ)、有特點(diǎn)的科研院所更需給予扶持；對(duì)個(gè)別既有理論基礎(chǔ)，又有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的黃原膠生產(chǎn)企業(yè)和專家，也要集中組織起來把已有的研究成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，繼而進(jìn)行全面推廣。②組織相關(guān)單位和人員專門對(duì)如何提高發(fā)酵單位、降低通氣比和去除發(fā)酵殘?jiān)凹?xì)胞菌體等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究，同時(shí)研發(fā)能夠有效處理染菌倒罐液的設(shè)備和工藝。③加強(qiáng)對(duì)影響黃原膠產(chǎn)量、質(zhì)量和效益的因素(如氮源、鹽類、微量元素等)的研究，考慮從源頭上優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高黃原

15、膠發(fā)酵生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)量和效益。④考慮固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)黃原膠的方法。固態(tài)發(fā)酵具有節(jié)水、節(jié)能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，且沒有廢液產(chǎn)生，屬于清潔生產(chǎn)技術(shù)，在食品工業(yè)、酶制劑等領(lǐng)域受到重視，如果能采用固態(tài)發(fā)酵的方法生產(chǎn)黃原膠不但能減輕黃原膠因非牛頓性流體特性導(dǎo)致在發(fā)酵后期產(chǎn)生供養(yǎng)不足而限制其產(chǎn)量的問題，而且將大大降低對(duì)原材料和能源的消耗，勢(shì)必具有非?？捎^的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)：[11馬天玲。于娟。朱海霞，等黃原膠的生產(chǎn)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)【J】新疆石油科技，2007，2