一種低成本低醯基透明型結冷膠提取工藝的製作方法
2023-07-28 16:35:41
一種低成本低醯基透明型結冷膠提取工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種低成本低醯基透明型結冷膠取工藝，具體包括：(1)酶處理；(2)離心除雜；(3)溶解；(4)脫醯基；(5)過濾；(6)螯合；(7)固液分離；(8)乾燥粉碎以及(9)廢物處理。本發明工藝條件溫和，產品處理中pH值波動較小，加工過程不使用多價金屬離子，同時加入適當螯合劑以保證產品的良好溶解性能；本工藝過程未採用低級醇洗滌結冷膠纖維，不僅大幅降低了生產成本，而且處理條件溫和，提升了產品品質。
【專利說明】一種低成本低醯基透明型結冷膠提取工藝
【技術領域】
[0001] 本發明屬於微生物多糖結冷膠生產領域，尤其涉及一種成本低廉的低醯基透明型 結冷膠提取工藝。
【背景技術】
[0002] 結冷膠是由重複的四個糖分子依次以D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-葡萄糖、L-鼠 李糖通過糖苷鍵連接而成的高分子生物多糖物質，可由少動鞘脂單胞菌（Sphingomonas paucimobilis)為發酵菌經有氧發酵獲得。結冷膠具有良好的凝膠性能，也是性能優異的增 稠劑和穩定劑。結冷膠易於使用、有良好的風味釋放性、較高的熱穩定性、在口中易融化、透 明度高、凝膠的時間及溫度可調控、凝膠不易受pH影響、產品穩定、具有多樣的質構特性， 是目前性能優越生物膠之一，有著廣泛的應用。在醫藥領域可用於眼藥水、眼藥膏、緩釋材 料、包衣劑、人體組織材料等的製備；在食品上可用於果凍、麵包、飲料的生產；在化工領域 可用於牙膏、髮膠、化妝品的生產。
[0003] 結冷膠凝膠的特性與其多糖分子中的醯基含量有關，按結冷膠多糖分子中醯基的 含量通常將結冷膠產品分為高醯基結冷膠和低醯基結冷膠兩種。高醯基結冷膠即天然結冷 膠，水化後易形成粘彈性凝膠，凝膠強度小且容易變形；低醯基結冷膠凝膠強度大、易脆裂。 通常結冷膠在生產應用中，根據要求不同按不同的比例配置並混合高醯基結冷膠和低醯基 結冷膠。兩者混合時，高醯基結冷膠含量越多，保水性和彈性越好，混合膠的可形變能力越 強；低醯基結冷膠含量越多，形成的凝膠強度越大，在外力作用下越不容易變形。
[0004] 發酵製備的結冷膠發酵液中的結冷膠屬於高醯基結冷膠，然後在下遊提取階段進 行脫醯基處理獲得低醯基結冷膠產品。下遊提取階段是影響結冷膠成本與質量的關鍵因 素，目前結冷膠提純的普遍方法是首先在發酵液中加入二價金屬離子或耗用大量的酒精進 行結冷膠的絮凝沉澱，尤其是在進行脫醯基處理製備低醯基結冷膠時，溶液從極酸性調到 極鹼性，pH變化範圍大。這樣造成的影響有：一是二價金屬離子的引入和體系酸鹼值的劇 烈變化降低了結冷膠的品質和收率；二是預處理階段需消耗大量酒精洗滌纖維料，增加了 生產成本，也造成了生產過程中的不安全性；三是在加入一價鹼金屬鹽時過濾膠液必須長 時間處於高溫狀態，以避免膠液形成固體凝膠，而長時間高溫直接對產品品質造成較大破 壞。
【發明內容】
[0005] 為了克服傳統工藝提取結冷膠方法中成本高、提取過程中酸鹼變化過大、凝膠階 段溫度較高而對產品質量造成損害等不足，本發明提供了一種新的提取低醯基透明型結冷 膠的方法。
[0006] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0007] -種成本低廉的低醯基透明型結冷膠提取工藝，其特徵在於，所述工藝包括如下 步驟：（1)酶處理；（2)離心除雜；（3)溶解；(4)脫醯基；（5)過濾；(6)螯合；（7)固液分離； (8)乾燥粉碎；（9)廢物處理；
[0008] 具體地，所述工藝包括如下步驟：
[0009] (1)酶處理：
[0010] 依次向發酵液中加入150-200mg/L濃度的溶菌酶、100-120mg/L濃度的酸性蛋白 酶，60-65°C下保溫5-6h，進行酶解，然後過濾去除發酵液中的菌體及蛋白雜質，收集濾液備 用；
[0011] ⑵離心除雜：
[0012] 調整濾液至中性，然後1000轉/min離心5-6分鐘，去除上層可溶性雜質，收集下 層纖維狀物料；
[0013] (3)溶解：
[0014] 向步驟（2)得到的纖維狀物料中加入25-30倍重量的去離子水，並升溫至95°C，保 溫反應3-5分鐘；
[0015] (4)脫醯基：
[0016] 往步驟⑶所得液體中加入濃度為10%的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，調pH至 10. 5,調整溫度為90°C，維持時間12-15分鐘；
[0017] (5)過濾：
[0018] 將步驟（4)經過脫醯基的物料中加入硅藻土，攪拌均勻，然後1000轉/min離心 5-6分鐘，過濾收集過濾液；硅藻土與物料的重量比為1 : 1000 ;
[0019] ⑶螯合：
[0020] 向步驟（5)所得過濾液中加入螯合劑，控制過濾液中螯合劑的濃度在120mg/L ;
[0021] (7)固液分離：
[0022] 向步驟（6)經螯合劑處理後的物料快速降溫至45°C，向其中加入0. 9%的一價金 屬鹽以形成結冷膠流體弱凝膠，然後經隔膜壓榨壓濾機進行固液分離；
[0023] (8)乾燥粉碎：
[0024] 將步驟（7)中得到的固體物料通過沸騰乾燥機或噴霧乾燥機進行乾燥，控制溫度 100°C，乾燥時間為2. 5小時，最後進行粉碎，即得低醯基透明型結冷膠；
[0025] (9)廢物處理。
[0026] 所述螯合劑為六偏磷酸鈉、磷酸二氫鉀或焦磷酸鈉。
[0027] 所述一價金屬鹽為氯化鉀、氯化鈉的一種或兩種組合。
[0028] 本發明取得的積極效果主要包括如下幾個方面：
[0029] 本發明的結冷膠提取工藝只在脫醯基處理的步驟中升高pH和加熱升溫，但pH值 的變化範圍也只嚴格控制在4以內。相對於傳統工藝中需多次調節pH，且pH值的變化幅度 普遍大於10相比而言，本發明工藝環境的變化溫和、酸鹼度變化幅度小，對產品的破壞降 到了最低。另外，相對於傳統工藝，本發明工藝過程避免引入二價及多價金屬離子，保證了 產品的品質，並在工藝過程中添加了適量的螯合劑，降低了溶膠液的凝固溫度，避免了高溫 對產品的破壞，而且還保證了產品優良的溶解性能和高收率水平。最突出的，本發明不按照 國內其它專利方法需在脫醯基之前使用低級醇洗滌結冷膠纖維，大幅度降低了生產成本， 同時也使成品無有機溶劑殘留；在提取結冷膠的過程中，對菌體蛋白、大分子多糖等進行了 回收，避免了此類物質的廢液對環境造成的汙染；同時，獲得了營養豐富的菌體蛋白飼料， 變廢為寶，增加經濟效益。
【具體實施方式】
[0030] 為了使本【技術領域】的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請具 體實施例，對本發明進行更加清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部 分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出 創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
[0031] 實施例1
[0032] -種成本低廉的低醯基透明型結冷膠提取工藝，該工藝包括如下步驟：
[0033] (1)酶處理：
[0034] 依次向發酵液中加入150mg/L濃度的溶菌酶（酶活力為20萬U/g)、100mg/L濃度 的酸性蛋白酶（酶活力為10萬U/g)，60°C下保溫5h，進行酶解，然後過濾去除發酵液中的 菌體及蛋白雜質，收集濾液備用；
[0035] (2)離心除雜：
[0036] 調整濾液至中性，然後1000轉/min離心5分鐘，去除上層可溶性雜質，收集下層 纖維狀物料；
[0037] (3)溶解：
[0038] 向步驟（2)得到的纖維狀物料中加入25倍重量的去離子水，並升溫至95°C，保溫 反應3分鐘；
[0039] (4)脫醯基：
[0040] 往步驟（3)所得液體中加入濃度為10% (質量體積比）的氫氧化鈉溶液，調pH至 10. 5,調整溫度為90°C，維持時間12分鐘；
[0041] (5)過濾：
[0042] 將步驟（4)經過脫醯基的物料中加入硅藻土，攪拌均勻，然後1000轉/min離心5 分鐘，過濾收集過濾液；硅藻土與物料的重量比為1 : 1000;
[0043] (6)螯合：
[0044] 向步驟（5)所得過濾液中加入螯合劑，控制過濾液中螯合劑的濃度在120mg/L ;所 述螯合劑為六偏磷酸鈉；
[0045] (7)固液分離：
[0046] 向步驟（6)經螯合劑處理後的物料快速降溫至45°C，向其中加入0. 9% (w/w)的 氯化鈉以形成結冷膠流體弱凝膠，然後經隔膜壓榨壓濾機進行固液分離；
[0047] (8)乾燥粉碎：
[0048] 將步驟（7)中得到的固體物料通過沸騰乾燥機進行乾燥，控制溫度100°C，乾燥時 間為2. 5小時，最後進行粉碎，即得低醯基透明型結冷膠。
[0049] 實施例2
[0050] -種成本低廉的低醯基透明型結冷膠提取工藝，該工藝包括如下步驟：
[0051] (1)酶處理：
[0052] 依次向發酵液中加入200mg/L濃度的溶菌酶（酶活力為20萬U/g)、120mg/L濃度 的酸性蛋白酶（酶活力為10萬U/g)，65°C下保溫5h，進行酶解，然後過濾去除發酵液中的 菌體及蛋白雜質，收集濾液備用；
[0053] (2)離心除雜：
[0054] 調整濾液至中性，然後1000轉/min離心6分鐘，去除上層可溶性雜質，收集下層 纖維狀物料；
[0055] (3)溶解：
[0056] 向步驟（2)得到的纖維狀物料中加入25倍重量的去離子水，並升溫至95°C，保溫 反應4分鐘；
[0057] (4)脫醯基：
[0058] 往步驟⑶所得液體中加入濃度為12% (質量體積比）的氫氧化鈉溶液，調pH至 10. 5,調整溫度為90°C，維持時間15分鐘；
[0059] (5)過濾：
[0060] 將步驟⑷經過脫醯基的物料中加入硅藻土，攪拌均勻，然後1000轉/min離心5 分鐘，過濾收集過濾液；硅藻土與物料的重量比為1 : 1000;
[0061] (6)螯合：
[0062] 向步驟（5)所得過濾液中加入螯合劑，控制過濾液中螯合劑的濃度在150mg/L ;所 述螯合劑為六偏磷酸鈉；
[0063] (7)固液分離：
[0064] 向步驟（6)經螯合劑處理後的物料快速降溫至45°C，向其中加入0. 9% (w/w)的 氯化鉀以形成結冷膠流體弱凝膠，然後經隔膜壓榨壓濾機進行固液分離；
[0065] (8)乾燥粉碎：
[0066] 將步驟（7)中得到的固體物料通過噴霧乾燥機進行乾燥，控制溫度KKTC，乾燥時 間為3. 5小時，最後進行粉碎，即得低醯基透明型結冷膠；
[0067] (9)廢物處理：
[0068] 收集步驟⑴的菌體及蛋白雜質以及步驟（2)的可溶性雜質，混合均勻得到廢棄 物料，然後往廢棄物料中添加豆柏、麥麩以及水稻秸杆粉，攪拌均勻，靜置12小時，然後置 於10(TC蒸汽條件下蒸餾30分鐘，隨後將蒸餾物烘乾，粉碎，最後添加硫酸鋅和複合菌劑， 混合均勻，獲得動物飼料；其中，豆柏、麥麩、水稻秸杆粉、硫酸鋅以及複合菌劑分別佔廢棄 物料質量的12 ，5%、0. 03%以及0.02% ;所述複合菌劑由由乳酸桿菌和酵母菌按照 2 : 1的質量比混合而成；所述乳酸桿菌或酵母菌的濃度均為1. OX 108個/克。
[0069] 經檢測，實施例2製備的動物飼料蛋白含量32. 9%，多糖類物質含量19. 7%，無機 礦物質含量4. 2%，其餘為澱粉、纖維素及少量微量元素等。
[0070] 實施例3
[0071] 實施例1和實施例2製備的低醯基結冷膠的性能參數：
[0072] 分子量測定（酸鹼滴定法測定結冷膠中醯基的含量）：實施例1和實施例2製備 的結冷膠的平均分子量大約在74萬道爾頓。
[0073] 凝膠強度的測定：用ΤΑ. TX21物性測試儀進行測定透光率的測定；
[0074] 透光率的測定：稱取0. 5樣品，加蒸餾水100ml，將燒杯置於80攝氏度水浴中，樣 品溶解後加入2. 7 %的氯化鈣溶液2ml，補充蒸發水量至原體積，趁熱將膠溶液傾入比色 皿，立即放入20攝氏度的恆溫箱中放置15分鐘，用分光光度計在497nm處測定透光率，用 蒸餾水對照。
[0075]
【權利要求】
1. 一種成本低廉的低醯基透明型結冷膠提取工藝，其特徵在於，所述工藝包括如下步 驟：（1)酶處理；（2)離心除雜；(3)溶解；(4)脫醯基；（5)過濾；(6)螯合；（7)固液分離；以 及（8)乾燥粉碎；9)廢物處理。
2. 如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述工藝包括如下步驟： (1) 酶處理： 依次向發酵液中加入150-200mg/L濃度的溶菌酶、100-120mg/L濃度的酸性蛋白酶， 60-65°C下保溫5-6h，進行酶解，然後過濾去除發酵液中的菌體及蛋白雜質，收集濾液備 用； (2) 離心除雜： 調整濾液至中性，然後1000轉/min離心5-6分鐘，去除上層可溶性雜質，收集下層纖 維狀物料； (3) 溶解： 向步驟（2)得到的纖維狀物料中加入25-30倍重量的去離子水，並升溫至95°C，保溫反 應3-5分鐘； (4) 脫醜基： 往步驟（3)所得液體中加入濃度為10 %的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，調pH至 10. 5,調整溫度為90°C，維持時間12-15分鐘； (5) 過濾： 將步驟（4)經過脫醯基的物料中加入硅藻土，攪拌均勻，然後1000轉/min離心5-6分 鍾，過濾收集過濾液；硅藻土與物料的重量比為1 : 1000; (6) 螯合： 向步驟（5)所得過濾液中加入螯合劑，控制過濾液中螯合劑的濃度在120mg/L ; ⑵固液分尚： 向步驟（6)經螯合劑處理後的物料快速降溫至45°C，向其中加入0. 9%的一價金屬鹽， 然後經隔膜壓榨壓濾機進行固液分離； (8) 乾燥粉碎： 將步驟（7)中得到的固體物料通過沸騰乾燥機或噴霧乾燥機進行乾燥，控制溫度 100°C，乾燥時間為2. 5小時，最後進行粉碎，即得低醯基透明型結冷膠； (9) 廢物處理： 收集步驟（1)的菌體及蛋白雜質、步驟（2)的可溶性雜質，混合均勻得到廢棄物料，然 後往廢棄物料中添加豆柏、麥麩以及水稻秸杆粉，攪拌均勻，靜置12小時，然後置於100°C 蒸汽條件下蒸餾30分鐘，隨後將蒸餾物烘乾，粉碎，最後添加硫酸鋅和複合菌劑，混合均 勻，獲得動物飼料；其中，豆柏、麥麩、水稻秸杆粉、硫酸鋅以及複合菌劑分別佔廢棄物料質 量的12 ，5 %、0. 03 %以及0.02 %;所述複合菌劑由由乳酸桿菌和酵母菌按照2 : 1 的質量比混合而成。
3. 如權利要求2所述的工藝，其特徵在於，所述螯合劑為六偏磷酸鈉、磷酸二氫鉀或焦 磷酸鈉。
4. 如權利要求2或3所述的工藝，其特徵在於，所述一價金屬鹽為氯化鉀或氯化鈉。
【文檔編號】C08B37/00GK104193841SQ201410392071
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】肖勇, 李學朋, 沈偉偉, 董爽 申請人:新疆阜豐生物科技有限公司