黃原膠發(fā)酵液的提純濃縮研究:

黃原膠發(fā)酵液的提純濃縮研究,黃原膠是由野油菜黃單胞菌（Xan- ttomohas campestris〉發(fā)酵產(chǎn)生的一種微生 物多糖.此多糖是一種陰離子的高分子聚合 物,溶于水形成親水溶膠，具有良好的增粘 性、觸變性、懸浮性和耐酸堿、抗鈣鹽、耐高溫 等多方面的性能，被廣泛應(yīng)用于石油開(kāi)采，探 礦鉆井，搶瓷、進(jìn)紙、油漆涂料、消防化工、食 品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)[1].

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)黃原膠主要以玉米淀粉為 原料，用分離到的野油菜黃單胞菌N.K—01 菌株經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)•發(fā)醇液中常含有不溶性固 體懸浮物及可溶性有機(jī)和無(wú)機(jī)離子，因此，如 不經(jīng)過(guò)必要的提純處理，黃原膠發(fā)酵液的提純濃縮研究,得到的黃原膠產(chǎn)品 往往帶有人們所不歡迎的昧道和顔色，同時(shí) 也使產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性降低•目 前在食品、化妝品、醫(yī)藥、石油開(kāi)采等行業(yè)中 往往需要純度較高的黃原膠產(chǎn)品。

本文探討采用過(guò)濾的方法，對(duì)黃原膠發(fā) 酵液進(jìn)行提純，同時(shí)，通過(guò)趄?yàn)V處理還能使黃 原膠達(dá)到濃縮效果，可降低工業(yè)制備黃原膠 粉劑的成本。

材料和方法

一、材料

1.黃原膠發(fā)酵液:揺瓶發(fā)酵液，以玉米淀 ，粉為碳源,以魚粉蛋白胨為氮源，以輕質(zhì)碳酸

鈣為無(wú)機(jī)鹽，經(jīng)野油菜黃單胞菌N. K—01菌 株28X： ,72h于旋轉(zhuǎn)式搖床振蕩培養(yǎng)。

2.硅籌土t北京房山兩瓷繪料廠生產(chǎn)

■3.酒精:無(wú)水乙醇，天津化學(xué)試劑二廠

二、方法

1.過(guò)濾采用布氏漏斗,三層濾布減壓 過(guò)濾。

2.超濾:采用天津紡織工學(xué)院生產(chǎn)的護(hù) 空纖維內(nèi)壓超濾器TF —005,節(jié)流分子量 250,000道爾頓，

3.黃原膠提取:酒精脫水沉淀法™。

4.粘度_定％用美國(guó)Brookfield LVr 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定。

5.懸浮物濁度測(cè)定[5]:用國(guó)產(chǎn)721分把 光度計(jì)，測(cè)定OD600的吸光度。

6.氮含量測(cè)定w:撤量凱氏定氮法測(cè)定。

7.離子含量測(cè)定:等離子體發(fā)射光譜分

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析檢測(cè)（由南開(kāi)大學(xué)測(cè)試計(jì)算中心提供檢W - 結(jié)果

三、黃原膠發(fā)酵液提純濃縮工藝流程： 黃原膠發(fā)酵液稀釋發(fā)酵液 加適董硅藻土，快速攪拌1小時(shí),3層擔(dān)布，減壓過(guò)埤&

液班濾維考濃縮液趾霉1灌鄕W膠狀黃原 膠凝膠狀黃原膠

60球干，粉碎，過(guò)80目%原膠產(chǎn)品。

試驗(yàn)結(jié)果

一、發(fā)酵液稀釋10?15倍，加硅藻土，高 速攪拌，過(guò)濾處理，用721分光光度計(jì)測(cè)定 OD600吸光度值，對(duì)硅藻土過(guò)濾處理前后的 稀釋液進(jìn)行比較A

48. 2%,即硅藻土過(guò)濾法對(duì)去除蛋白質(zhì)有顯 著效果•這主要是因?yàn)楣柙逋翆?duì)菌體有較強(qiáng) 的吸附能力，經(jīng)過(guò)濾處理，就能使苗體與硅藻 土一起除去•這種方法去除蛋白與用酶法去 除蛋白》]能得到等同效果，但采用硅蕖土過(guò) 濾法更為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便.

二、經(jīng)硅藻土過(guò)濾處理后的發(fā)酵稀釋液， 進(jìn)一步超濾處理，黃原膠發(fā)酵液的提純濃縮研究,進(jìn)一步提純,并達(dá)到濃縮目 的。將超濾處理前后的黃原膠溶液用乙醇沉 淀法提取制得粉劑，同樣條件下測(cè)其元素百 分含量.測(cè)試結(jié)果如表3所示.

由測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，處理后的樣品較處理 .前樣品的元索百分含量有明顯降低，特別是 經(jīng)超濾處理的樣品，重金屬元素百分含量降 低為痕量(測(cè)不出）。這躭使食品級(jí)黃原膠的 使用更為安全、可靠。

表1.硅藻土過(guò)漶去除不溶性因體曇浮物作用

樣

品艮經(jīng)過(guò)*處理經(jīng)過(guò)謔處理

123平均123平均

OD

6000.230.260. 250.250.170.190. 170.18

由表1可見(jiàn)，經(jīng)硅藻土過(guò)濾處理可使OD 值降低28%，即硅菜土過(guò)濾處理可明顯地降 低發(fā)酵液中不溶性固形物，起到初步提純的 作用。

將經(jīng)硅藻土過(guò)濾處理前后的發(fā)酵稀釋 液，經(jīng)乙醇沉淀，提取得到黃原膠粉劑，測(cè)其< 含氮量，以含氮量降低與否表示脫蛋白效果， 結(jié)果如表2所示。

表3•起濾在麻去可溶性雜貭(襄子)中的作用

.. ■ - ■ 1. 1

處理前樣品含董

(%)處理后樣品含*

(%)

Cr1.51X10—，7.1X10"

Cu1,59X10—，——

Pb3.17X10'4——

As1. 74X10W*——

Hg1.19X1(T*,*

P0.29230.17

A14- 95X10"*2,65X1。-*

Ba1.55X10—*1.54X1CT，

K0. 33820.10

Na0.80090.25

Ca4.84512-17

Mg9. 20X10'18.1X10"*

華

 

表2.硅藻土過(guò)濾的脫蛋白作用

樣

品經(jīng)過(guò)濾處理經(jīng)過(guò)46處理

123平均123乎均

含

氮

量1.401.421.401.410.720.750.720. 73

由表2可見(jiàn)，用硅藻土過(guò)濾可去除蛋白

經(jīng)超濾處理后，濃縮液中多糖含量較原 發(fā)酵液中有較大輻度提高。如表4所示，黃原膠發(fā)酵液的提純濃縮研究,經(jīng)超 濾處理收到了良好的濃縮效果。濃縮后的黃 原膠濃縮液在黃原膠粉劑的提取過(guò)程中可以 省去部分酒精用量，降低了產(chǎn)品成本。

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表4.思發(fā)•法與濃期液各20M

紙重

("〇«;>干樣+紙

JtW>干樣重

(ing)多糖含量

(g/lOOml)

板發(fā)獰#1113,10613.10500,002.5

濃纏螄2439.70708.271731.438-7

三、對(duì)經(jīng)過(guò)過(guò)濾、超_處理后所得黃原膠 產(chǎn)品主要性能進(jìn)行了«定。

1.增粘性：

,(sd-ol>o«s

3.溫度對(duì)粘度的影響：

如圖3所示，溫度對(duì)祥品粘度的影一不 明顯，這表明，經(jīng)過(guò)濾、超濾處理的樣品仍具 有較好的冷熱穩(wěn)定性t

GdJ)*31'00

倉(cāng)*■

溶液濃度（X)

由圖1可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)濾、超濾處理和未經(jīng)過(guò) 濾、超濾處理的樣品溶液粘度都隨濃度增加 而增加，但經(jīng)處理的樣品在1%濃度以下，粘 度隨濃度增長(zhǎng)較快，而在1%濃度以上，粘度 隨濃度增長(zhǎng)反而較慢•這就使黃原膠作為食 品添加劑性能更為優(yōu)越，同時(shí)這一性質(zhì)也為 黃原膠充分濃縮提供了先決條件。

100 疆度（T：)

圍1.樣品粘度與濃度的關(guān)系

1.經(jīng)過(guò)濾、趄?yàn)V處理的樣品，

2.未經(jīng)過(guò)攄、超沭處理的樣品

2.觸變性：

由圖2可見(jiàn)，黃原膠溶液轱度隨剪切速 度增加而明顯降低，即具有優(yōu)良的觸變性。經(jīng) 過(guò)濾、超濾處理的樣品與未經(jīng)過(guò)濾、超濾處理 的樣品比較，觸變性沒(méi)有明顯改變。

圖3.溫度對(duì)黃原膠粘度的影響(黃原膠濃度〇• 8%)

1.經(jīng)過(guò)濾、趄?yàn)V處理后的樣品

2.未經(jīng)過(guò)濾趕濾處理的樣品

討 論

經(jīng)過(guò)濾與超濾處理的黃原膠產(chǎn)品表現(xiàn)以 下三方面的重要特性：

1.可以獲得高濃度的黃原膠產(chǎn)品•由原

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濃度條件下則具有相對(duì)高的粘度范圍的重要 特性.

來(lái)發(fā)酵液濃度2. 5%可濃縮到8. 7%«設(shè)想如 能將超濾設(shè)備裉據(jù)處理黃廒膠的特殊酹要進(jìn) —步改進(jìn)，黃原膠發(fā)酵液的提純濃縮研究,則最終濃度還可進(jìn)一步提高.這樣 就有利于商業(yè)儲(chǔ)藏和運(yùn)輸，并可令省黃原膠 提取過(guò)程中的酒精用量，降低產(chǎn)品的成本.

2.經(jīng)過(guò)濾、超濾處理的黃原膠產(chǎn)品可以 除去大纛不溶性固體懸浮物(包括菌體細(xì)胞 及細(xì)胞碎片）、可溶性無(wú)機(jī)離子、有機(jī)小分子 和大部分色素物質(zhì)，使產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，為 黃原膠在食品、醫(yī)藥、化妝品等方面的廣泛應(yīng) 用打下基礎(chǔ)•

3.經(jīng)過(guò)濾、超濾處理的樣品表現(xiàn)出在高 濃度條件下具有相對(duì)低的粘度范圍.

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