黄原胶发酵及提取工艺的优化研究
张学欢张永奎
摘要黄原胶(Xanthan Gum)是由黄单胞菌属菌分泌的酸性胞外杂多糖，因其具有良好的稳定性和流变性，因而被广泛用于多种行业。本实验在前人研究成果的基础上，以提高黄原胶的产量为目的，通过单因素实验确定了：在30℃，180r/min的条件下摇床培养72h，初始碳源浓度为6%（蔗糖：淀粉＝1：2），接种量为6%，；提取黄原胶时，加入2%（w/w）的硅藻土，充分震荡10min后离心30min（4000r/min），加入1%（w/v）的KNO3以及3倍体积的混醇（乙醇：异丙醇=3：1）能有效的提高提取率。在10L发酵罐中进行了小试，产胶率为3.21%。
关键词黄原胶；发酵；提取
The optimal control of the xanthan gum production and extraction
Abstract:Xanthan Gum(XG) is a kind of acidic extracelluar carbohydrate by Xanthomonas campestris.
This polysaccharide is used in many professions due to its characteristic. In order to improve the production rate of XG, the following studies were done. At the condition of 30 and 180r/min, The
℃
proper concentration of the carbon source is 6%,the composition of sucrose and starch is optimum carbon source and the optimum inoculum size is 10%. For the conditions of extraction XG, adding diatomite of 2%, agitation for 10 min, centrifugalization for 30min(4000r/min), adding KNO3 of 1% and alcohol for 3 times volume(ethyl alcohol: dimethyl carbinol=3:1) could improve the extraction effectively. Finally, the study in the fermentation tank were done, the viscosity of the final fermentation broth is 9320mPa?s, the production rate is 3.21%.
Keywords:Xanthan gum; Fermentation; Extraction
引言
黄原胶(Xanthan gum)是由野油菜黄单胞菌或其它黄单胞菌属的菌株以碳水化合物为主要原料经发酵产生的一种胞外酸性水溶性多糖[1]。因其具有优良的理化性质[2]，从本世纪50年代后期发现以来，到60年代初就开始进行商业性生产。本课题主要是在前人研究的基础上，以提高黄原胶的产量为目的，通过对培养基中碳源的组成，过程参数进行比较实验和控制的研i究，对黄原胶提取过程进行优化，并且通过在小型发酵罐中进行小试，为黄原胶的大规模工业生产提供参考，也为以后类似的研究打下一定基础。
1实验材料
1.1细菌
从龙泉驿区十陵镇菜园中采得十字花科植物油菜病变组织中筛选、诱变、驯化后得到的野油菜黄单胞菌UV。
1.2基础培养基
表1 基础培养基
Table1 Basic medium
Media types medium components
Plate medium sucrose, 20g；yeast extract, 1g；peptone, 5g；beef extract, 3g；agar, 20g；
distilled water, 1000mL；pH7.0
Seed medium sucrose, 20g；yeast extract, 1g；peptone, 5g；beef extract, 3g；distilled
water, 1000mL；pH7.0
Fermentation sucrose, 50g；peptone, 6g；K2HPO4，5g； MgSO4?7H2O，0.3g；
medium citric acid, 1g；CaCO3，3g；distilled water, 1000mL；pH7.0
2实验内容与方法
2.1细菌生长曲线的测定
在无菌条件下，将细菌从上一级培养基中接种到均匀新鲜的培养基后，由于营养成分充足，细菌会以均分裂法进行繁殖，用血球计数板测定细菌细胞浓度。
2.2发酵工艺条件对产胶率的影响实验
利用单因素实验确定黄原胶发酵的最适条件如发酵时间、碳源浓度、碳源组成[5]、接种量等。采用平行实验，在不同的实验条件下，30℃，180r/min摇瓶发酵。黄原胶提取方法：取一定量的黄原胶发酵液稀释3倍，加入2%的硅藻土，充分震荡10min，4000r/min离心30min，烘干称重。
2.3黄原胶提取的影响因素实验
从提取剂、醇用量、无机盐成分[4]、发酵液稀释倍数几个方面优化黄原胶提取条件。
2.4黄原胶发酵小试
在确定培养基组成和其他参数的基础上，为了更好解决发酵过程中溶氧和参数控制的问题，在10L发酵罐中进行小试。
3实验结果与讨论
3.1细菌生长曲线的测定
细菌从上一级培养基中接种到均匀新鲜的培养基后，由于营养成分充足，细菌会以均分裂法进行繁殖。由图1可看出，0-2.5h为细菌生长延迟期；2.5-15h左右为细菌对数生长期，细菌数在此阶段增加非常明显；15-29h为细菌生长稳定期，此阶段细菌数目基本保持不变；29h以后细菌进入衰亡期，随着培养时间的延长，培养液中活菌数目逐渐减少。
图1细菌生长曲线
Fig.1 Bacterial growth curve
3.2发酵过程中产胶率随时间的变化
由图2可看出，黄原胶发酵是典型的GadenⅡ型，前期主要为细菌生长期，后期随着细菌进入稳定生长期，开始合成黄原胶。36-60h是黄原胶产胶的高峰期，此阶段发酵液的产胶率迅速升高。60h后，胶产量增加缓慢。
图2细菌产胶率
Fig.2 The production rate of Xanthan Gum
3.3发酵条件的影响
3.3.1碳源浓度对产胶率的影响
改变发酵培养基中的碳源蔗糖浓度，研究碳源浓度对野油菜黄单胞菌UV发酵产胶的影响[7]。由图3可看出，当蔗糖浓度小于6%时，随着蔗糖浓度的增加，产胶率升高；当蔗糖浓度高于6%时，产胶率随蔗糖浓度的升高反而下降。这可能是由于当碳源浓度较低时，对于细菌生长和产胶都是不足的，因而提高碳源浓度有利于细菌生长和产胶；当碳源浓度超过6%时，细菌繁殖旺盛，导致发酵液中细菌浓度过高，对发酵过程中氧的消耗增加，限制了细菌产胶过程。所以当碳源浓度为6%时，产胶率最高。
图3培养基中碳源含量对产胶率的影响
Fig.3 The effection of carbon source concentration of Xanthan Gum production
3.3.2碳源组成对产胶率的影响
在固定培养基中其他成分不变的基础上，保持碳源浓度为6%，改变蔗糖和淀粉含量，在30℃，180r/min 条件下发酵72h，研究碳源组成对黄原胶产胶率的影响[8]。由图4可看出，细菌对蔗糖的利用优于淀粉。从蔗糖和淀粉的组合可以看出，当淀粉含量在总碳量的66.7%时，产胶率最高。由此可以得到细菌对蔗糖的利用优于淀粉，这可能是因为蔗糖是低聚糖，在发酵过程中能够更快地水解为葡萄糖，满足细菌的营养需求。淀粉的存在可避免发酵液中葡萄糖浓度过高产生葡萄糖效应，抑制细菌生长。
图4碳源中淀粉含量对产胶率的影响
Fig.4 The effection of starch concentration of Xanthan Gum production
3.3.3接种量对产胶率的影响
接种量与黄原胶的产胶率之间存在明显的关系，由图5可以看出，当接种量为10%左右时，发酵的产胶率最高。
图5接种量对产胶率的影响
Fig.5 The effection of inoculum size of Xanthan Gum production
3.4黄原胶提取的影响因素
3.4.1醇种类对醇沉淀提取黄原胶的影响
相对于传统的使用单一有机溶剂作为沉淀剂，本实验尝试采用不通比例的乙醇和异丙醇的混合溶剂来提取。将异丙醇和乙醇按照不同比例分别混合，比较其提胶率，醇种类对提取的影响如图6所示。由图6可以看出，当醇用量一定的情况下，用混醇的提取效果明显优于单独使用乙醇或者异丙醇。提胶率随着混醇中乙醇的比例增加而增加，当乙醇：异丙醇＝3：1时，提取效果最好，继续增加乙醇含量提胶率下降。在乙醇中加入一定量的异丙醇可以提高提胶率，经分析可能是异丙醇与乙醇混合后改变了溶剂的极性，使得有机溶剂更易降低黄原胶表面的介电常数，从而使得黄原胶更易沉淀析出。而提胶量不高的是由于本次实验使用的是发酵中期（40h）产胶率并不高的发酵液。
图6不同比例混醇对提胶率的影响
Fig.6 The effection of mixing alcohol of Xanthan Gum extraction
注：乙醇含量(%)＝乙醇体积/(异丙醇体积+乙醇体积)
Note: ethanol content(%)=ethanol volum/( isopropyl alcohol volum +ethanol volum)
3.4.2醇用量对醇沉淀提取黄原胶的影响
由图7可看出，提胶率随着醇用量的增加而提高，当醇量为发酵液体积3倍时提胶率最高，当醇量继续增加，提胶率降低。这个结果和传统使用单一有机溶剂作为沉淀剂得到的结果不一致[3]，可能是由于加入的异丙醇，水的含量也随着醇量的增加而增加，致使黄原胶溶解增多，损失增大，降低了多糖的回收率。
图7不同醇用量对提胶率的影响
Fig.7 The effection of alcohol content of Xanthan Gum extraction
3.4.3无机盐对醇沉淀提取黄原胶的影响
将各添加剂按等摩尔电荷加入已经预处理好的发酵液中[4]，加入混醇（乙醇：异丙醇＝3：1），离心
30min（4000r/min）
3对于提胶率的提高效果最为明
显。由实验结果还可得出，KCl
于NaCl。
图8不同添加剂对提胶率的影响
Fig.8 The effection of different additives of Xanthan Gum extraction
3.4.4发酵液稀释倍数对醇沉淀提取黄原胶的影响
发酵72h后，发酵液十分粘稠，如果直接进行预处理，硅藻土不能将菌体、色素及其他杂质完全吸附，而且还可能吸附部分胶体，导致损失。所以在预处理时，就要进行一定的稀释，降低胶液的粘度。
图9发酵液稀释倍数对提胶率的影响
Fig.9 The effection of dilution ratio of fermentation broth of Xanthan Gum extraction 结果如图9所示，稀释倍数为2-5倍时，提胶量上升较为平缓，当稀释倍数增大到5.5倍以后，提胶量稳定在2.5%发酵液，稀释至8倍，提胶量急剧降低。因此，稀释倍数为5.5-7倍时提胶效果最优。
3.5发酵罐小试
在前期进行摇床实验，确定培养基的组成和其他参数条件的基础上，为了更好解决发酵过程中的溶氧和参数控制的问题[6]，将发酵扩大到10L发酵罐中进行小试。
图10发酵过程中黄原胶的产率、pH的变化
The production of Xanthan Gum and the change of pH in the fermentation process
Fig.10
Fig.11 The relationgship between stirring speed and dissolved oxygen content 由图1和图10可知，接种后0-4小时内菌体生长缓慢；4-15小时菌体生长进入对数生长期，这时细
菌代谢非常活跃，菌体大量繁殖，pH值开始下降，需不断加碱以维持适合的pH值；20-24小时细菌进入
稳定期，菌体量不再上升；40小时左右菌体量开始下降。伴随着菌体的生长，在生长期和稳定期产生了大
量的多糖。由图11可看出，到了发酵中期发酵液溶氧很难增加，但对黄原胶的产率影响不大。Moraine[9]
等人根据实验也认为溶氧在20-90%范围内对多糖产率没有明显影响。而且随着黄原胶的产生，搅拌越来
越困难[10]，这是由于黄原胶溶液是一种典型的假塑性流体，即使是低浓度的黄原胶溶液也可形成高粘度、非牛顿溶液[11]。
4结论
(1)通过单因素实验确定，碳源浓度为6%（淀粉含量：蔗糖含量=2：1），接种量为10%时，细菌产胶率较高。
(2)提取黄原胶时，乙醇和异丙醇混合使用效果优于单独使用乙醇或异丙醇。且当乙醇：异丙醇＝3：1时
提胶效果最好。
(3)加入无机盐的提胶效果优于不添加任何盐类；添加KNO3的提胶量增加了两倍以上。
References
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production from whey by constructed strains of Xanthomonas campestris in batch fermentations.Chemical Engineering and technology,1997,20(5)：354～360.
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solution[J].Food Research International,2007,40(4)：435～447.
黄原胶发酵及提取工艺的优化研究
作者：张学欢， 张永奎
作者单位：
本文链接：https://www.doczj.com/doc/1c14055315.html,/Conference_7160334.aspx
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/1c14055315.html, 微生物发酵工艺优化研究进展 作者：张锐 来源：《海外文摘·学术》2017年第03期 摘要：近些年，在有关技术领域中微生物的发酵技术已得到了非常广泛的应用，特别在医药行业内应用此种技术十分普遍。微生物科技发展非常快，因此，人们也有不断深入的研究微生物的发酵工艺。为此，本文对影响微生物发酵的培养条件和培养基进行了分析，又对优化微生物发酵工艺的办法进行了讨论研究，为微生物工程的发展提供参考价值。 关键词：发酵工艺；微生物；培养条件；工艺优化；培养基 中图分类号：TQ920.6 文献标识码：A 文章编号：1003-2177（2017）03-0058-02 1 微生物发酵受培养基的影响 微生物在进行生长、代谢时，培养基能供给微生物发酵所需要的能量与营养物质，对合成发酵产物的效率和产品的质量保障来讲有着重要意义。在进行微生物发酵时，因其发酵条件与菌种的差异和不同的发酵阶段，需要培养基的成分也不同。一般情况下，微生物生长需要的营养要素有生长因子，碳源，无机盐和氮源四类。 1.1 选择氮源与碳源作发酵的培养基 氮源为微生物提供含氮的有机物与蛋白质，并且，还是合成含氮产物的参与者。氮源主要是有机氮源与无机氮源两种，如豆粉，氨盐，蛋白胨与硝酸盐等。碳源能够为微生物提供能量来源，形成产物和构建细胞。碳源的形式有油脂，多糖，单糖，天然复合物，双糖等，如豆油，葡萄糖，淀粉与蔗糖等。选择发酵的培养基中要有均衡的碳源与氮源比，确保其菌体能够正常生长，而且还有利于合成产物的速率。 1.2 无机盐对发酵培养基的影响 微生物的生长和生成的代谢产物都与无机盐有关重要关系。微生物在进行生长代谢时，构成的辅酶中有磷的参与，它是构成微生物生长，代谢的重要因素。有些菌种的发酵产物中包含磷酸根，因此在进行培养基发酵时，添加很多的磷酸盐，这利于产物快速合成。在微生物发酵中钙离子对细胞的生理状况起到了调节作用，例如，使细胞膜的通透性降低，维持细胞状态等。很多酶都用镁来作催化剂。微生物生长所需微量元素有很多，如，钴，铁，锌，锰等。经研究证明，枯草芽孢杆菌的生长中需要锰离子的参与，在发酵培养基中添加适量的氯化锰，可以提升枯草芽孢杆菌生成的发酵物中抑菌物质的活性。 2 微生物发酵受培养条件的影响
米酒发酵过程中微生物的作用研究进展 刘艳茹 (河南牧业经济学院食品工程学院，河南，郑州450011) 摘要 发酵食品中的微生物是食品发酵体系中与发酵食品的品质和风味有着密切联系的组成成分。对米酒发酵过程中微生物所扮演的角色进行调查，能为改进传统的发酵工艺、探索发酵食品风味形成机理等方面提供技术支持。 关键词 发酵食品；米酒；微生物 Research advance in action of microbes in fermented rice wine LIU Yanru ( Food Engineering school of Henan University of Animal Husbandry & Economy, Zhengzhou 450011) Abstract Microbes play an important role in quality and flavor of fermented food.Investigation of microbes in rice wine and their roles in fermented progress can provide technical support in many aspects,such as improving the traditional fermented food and exploring the mechanism of flavor formation. Key words fermented food;rice wine;microbes 0 前言 米酒是以优质糯米为原材料，由微生物发酵而成，甘怡可口，营养丰富，风味独特，深受人民的喜爱。米酒是混合菌发酵的，酒曲中多菌种的组成差异及发酵工艺的变化都影响着米酒的风味，发酵过程中多菌种之间的相互关系及其代谢协调关系以及微生物的代谢产物和产品的组成比例等，也直接影响米酒的质量。 1 米酒及其微生物研究现状
工业发酵进展
微生物发酵培养基的优化方法 对于微生物的生长及发酵，其培养基成份非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基，各营养物质和生长因子之间的配比，以及它们之间的相互作用是非常微妙的。面对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度（便于下游处理），较高的底物转化率（降低原料成本）和较高的生产强度（缩短发酵周期）。设计发酵培养基时还应时刻把工 实验室最常用的优化方法是单次单因子法，这种方法是在假设因素间不存在交互作用的前提下，通过一次改变一个因素的水平而其他因素保持恒定水平，然后逐个因素进行考察的优化方法。但是由于考察的因素间经常存在交互作用，使得该方法并非总能获得最佳的优化条件。另外，当考察的因素较多时，需要太多的实验次数和较长的实验周期[3]。所以现在的培养基优化实验中一般不采用或不单独采用这种方法，而采用多因子试验。 2.多因子试验 多因子试验需要解决的两个问题: (1)哪些因子对响应具有最大(或最小)的效应，哪些因子间具有交互作用。 (2)感兴趣区域的因子组合情况，并对独立变量进行优化。
3.正交实验设计 正交实验设计是安排多因子的一种常用方法，通过合理的实验设计，可用少量的具有代表性的试验来代替全面试验，较快地取得实验结果。正交实验的实质就是选择适当的正交表，合理安排实验的分析实验结果的一种实验方法。具体可以分为下面四步： （1）根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表； （2）根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验； （3）根据正交表给出的实验方案，进行实验； （4）对实验结果进行分析，选出较优的“试验”条件以及对结果有显著影响的因子。 正交试验设计注重如何科学合理地安排试验，可同时考虑几种因素，寻找最佳因 次 报道。CastroPML报道用此法设计20种培养基，做24次试验，把gamma干扰素的产量提高了45%。 6.部分因子设计法 部分因子设计法与P1ackett-Burman设计法一样是一种两水平的实验优化方法，能够用比全因子实验次数少得多的实验，从大量影响因子中筛选出重要的因子。根据实验数据拟合出一次多项式，并以此利用最陡爬坡法确定最大响应区域，以便利用响应面法进一步优化。部分因子设计法与Plaekett-Burman设计法相比实验次数稍多，如6因子的26-2部分因子设法需要进行20次实验，而Plackett-Burman设计法只需要7次实验。 7.响应面分析法
结冷胶对人体有没有危害 在我们购买的很多食品当中都会添加了一些食品添加剂，在食品中加入食品添加剂是被允许的，当然对于食品中可以加入多少添加剂都是有规定的，不是可以随意添加的。结冷胶一般会奶制品、面包、果酱制品以及糖果之中，对于不是食品的眼膏中也添加了结冷胶，现在就客户一下结冷胶对人体有哪些危害。 回答一： 只要一次性过多食用是没有问题的。 回答二 结冷胶别名凯可胶、洁冷胶。主要成分由葡萄糖、葡萄糖醛酸和鼠李糖按2：1：1的比例，四种单糖为重复结构单元所组成的线形多聚糖。在天然的高乙酰结构中有乙酰基和甘油酸基存在，它们都位于同一个葡萄糖基上，且平均每一个重复结构有一个甘油酸基，而每两个重复结构有一个乙酰基。经用KOH皂化后，即转变成低乙酰结冷胶。葡萄糖醛酸基上可被钾、钠、钙和镁盐中和。另含发酵生产时所产生的少量氮。 回答三 由于结冷胶优越的凝胶性能，目前已逐步取代琼脂、卡拉胶的使用。结冷胶广泛的应用在食品中，如布丁，果冻，白糖，饮料，奶制品，果酱制品，面包填料，表面光滑剂，糖果，糖衣，调味料等。也用在非食品产业中，如微生物培养基，药物的缓慢释放，牙膏等。
回答四 结冷胶可以增强面制品面条的硬度、弹性、粘度，也有改善口感、抑制热水溶胀，减少断面和减轻汤汁浑浊等作用，加入到制作饼干的面团中，也可以起到改良饼干的层次，使饼干具有良好的疏松度的作用；结冷胶作为稳定剂应用于冰淇淋可提高保型性；用于蛋糕、奶酪饼中，具有保湿、保鲜和保形的效果；结冷胶应用于糖果，可以给产品提供优越的结构和质地，并缩短淀粉软糖胶体形成的时间；也可用于替代果胶制备果酱和果冻，也能用于糕点和水果馅饼填料中；在肉制品和蔬菜类制品的加工过程中，添加结冷胶会使其具有清爽的品味，起到弥补产品口味不足的良好作用。结冷胶可与其他水溶胶一起使用，用于凝胶宠物食品；可与蔗糖、柠檬酸钠、缓慢溶解性酸（脂肪酸、己二酸）等混合成干料，加入沸水中，制成具有极高透明度的热水甜点凝胶，具有入口后快速破碎，风味释放松好的特点；可替代果胶制作果酱．也可与淀粉结合或部分取代淀粉，用糕点和水果馅饼填料。
黄原胶发酵及提取工艺的优化研究 张学欢张永奎 摘要黄原胶(Xanthan Gum)是由黄单胞菌属菌分泌的酸性胞外杂多糖，因其具有良好的稳定性和流变性，因而被广泛用于多种行业。本实验在前人研究成果的基础上，以提高黄原胶的产量为目的，通过单因素实验确定了：在30℃，180r/min的条件下摇床培养72h，初始碳源浓度为6%（蔗糖：淀粉＝1：2），接种量为6%，；提取黄原胶时，加入2%（w/w）的硅藻土，充分震荡10min后离心30min（4000r/min），加入1%（w/v）的KNO3以及3倍体积的混醇（乙醇：异丙醇=3：1）能有效的提高提取率。在10L发酵罐中进行了小试，产胶率为3.21%。 关键词黄原胶；发酵；提取 The optimal control of the xanthan gum production and extraction Abstract:Xanthan Gum(XG) is a kind of acidic extracelluar carbohydrate by Xanthomonas campestris. This polysaccharide is used in many professions due to its characteristic. In order to improve the production rate of XG, the following studies were done. At the condition of 30 and 180r/min, The ℃ proper concentration of the carbon source is 6%,the composition of sucrose and starch is optimum carbon source and the optimum inoculum size is 10%. For the conditions of extraction XG, adding diatomite of 2%, agitation for 10 min, centrifugalization for 30min(4000r/min), adding KNO3 of 1% and alcohol for 3 times volume(ethyl alcohol: dimethyl carbinol=3:1) could improve the extraction effectively. Finally, the study in the fermentation tank were done, the viscosity of the final fermentation broth is 9320mPa?s, the production rate is 3.21%. Keywords:Xanthan gum; Fermentation; Extraction 引言 黄原胶(Xanthan gum)是由野油菜黄单胞菌或其它黄单胞菌属的菌株以碳水化合物为主要原料经发酵产生的一种胞外酸性水溶性多糖[1]。因其具有优良的理化性质[2]，从本世纪50年代后期发现以来，到60年代初就开始进行商业性生产。本课题主要是在前人研究的基础上，以提高黄原胶的产量为目的，通过对培养基中碳源的组成，过程参数进行比较实验和控制的研i究，对黄原胶提取过程进行优化，并且通过在小型发酵罐中进行小试，为黄原胶的大规模工业生产提供参考，也为以后类似的研究打下一定基础。 1实验材料 1.1细菌 从龙泉驿区十陵镇菜园中采得十字花科植物油菜病变组织中筛选、诱变、驯化后得到的野油菜黄单胞菌UV。 1.2基础培养基 表1 基础培养基 Table1 Basic medium
发酵工艺优化 从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处 1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，PH，透光率等指标。扩大时摇考虑 2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。 3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。 4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。 5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。 6、PH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH，发酵可以直接流加控制PH，比较方便。 7、温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。 8、注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。 9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。 10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等 发酵工艺中补料的作用 补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点： (1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。 (2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。 (3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。 (4)可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。 (5)利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态．随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。 连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。有反馈控制：选择与过程直接关系的可检测参数作为控制指标，例如可以测量、控制发酵液PH、采用定量控制葡萄糖流加。稳定PH在次级代谢最旺盛水平。而无反馈控制FBC是指无固定的反馈参数，以经验和数学模型相结合的办法来操作最优化控制、从而使抗生素发酵产量得以大幅度提高。例如发酵过程中前体的补加。由此可见，要实现对发酵过程的有效控制，就先要解决补科的连续控制问题。 目前国外发酵生产过程连续补料采用：流量计(电磁流量计、液体质量流量计)、小型电动、气动隔膜调节阀和控制器来实现连续补料控制。菜发酵工厂在中试试验中还成功地运用了电子称加三阀控制的自动补科系统 至于装液量的问题，应该从以下几个方面考虑： 1、保持在你所需要的转速培养情况下（尤其是在后期，菌丝很多时，转速很高时），不能让发酵液把你的塞子湿掉，容易造成染菌。 2、装液量的体积在消毒过程中，不能因为沸腾把塞子湿掉，或者跑出三角瓶，装液量太多会出现这样的情况。很容易染菌。 3、根据你的菌种的情况和发酵液的粘度，需要的混匀程度等等方面也要考虑。 4、建议你做一个梯度试验（40－50－60－70－80等）就可以找到你所需要的装液量。 关于剩余空气的排除在灭菌完毕后（100度左右），立刻用盖子或者其他的用品把你的培养摇瓶盖好，有时候这么点空气根本对兼性厌氧发酵没有什么影响，如果你的菌种要求很严的话，最好用干冰加入已经灭菌的空摇瓶后，立刻用其他的样品培养基分装即可。当然也可以用氮气。最好是二氧化碳。 你可以再查查看是否有其他的方法，我说的也不完全。！！
黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用 许多微生物都分泌胞外多糖，它们或附着在细胞表面，或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中，这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。这些分泌的多糖结构各异，其中一些有着优良的理化性质，已为人类广泛应用。对于仍不为人类所知的绝大多数多糖，人们试图通过相关的多糖结构问的相互比较，推断出构效关系，从而人为地主动修饰、构造多糖，以满足应用的需要。其中，黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种。． 1 黄原胶的结构 黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Re． gional Research Laboratories，NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris)NRRLB一1459发现了分泌的中性水溶性多糖，又称为汉生胶。黄原胶由五糖单位重复构成，如图1，主链与纤维素相同，即由以13—1，4糖苷键相连的葡萄糖构成，三个相连的单糖组成其侧链：甘露糖一葡萄糖一甘露糖。与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰，侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰，而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸，分子量一般在2×10。～2×10 D之间。黄原胶除拥有规则的一级结构外，还拥有二级结构，经x一射线衍射和电子显微镜测定，黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构，这是黄原胶的三级结构，它在水溶液中以液晶形式存 在¨。 2 黄原胶的性质 黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体，亲水性很强，没有任何的毒副作用，美国FDA于1969年批准可将其作为不限量的食品添加剂，1980年，欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。由其二级结构决定，黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。黄原胶最显著的特性是其控制液体流变性质的能力，它即便在低浓度时也可形成高粘度的、典型的非牛顿溶液，具有明显的假塑性(即随着剪切速率的增大，其表观粘度迅速降低)。溶液粘度的影响因素还包括溶质浓度、温度(既包括黄原胶的溶解温度，又包括测量 时的溶液温度)、盐浓度、pH值等，现分别简述之。 2．1 温度的影响黄原胶溶液的粘度既受测量时溶液温度的影响，也受溶解温度的影响。如下图2a所示，像大多数溶液一样，(在同平剪切力下测定)黄原胶溶液的粘度随溶液的温度(T )的升高而降低，且此变化过 程在10"C～80T：完全可逆。
中国米酒工业化研究 付治华 饮酒低度化是物质文明高度发展,人们健康养生消费观念进步的必然趋势.酿造酒也必然会逐步取代现下呈畸态发展的“三精勾兑酒”市场! 把握先机,是一个企业崛起的基础和优势所在. 本厂自2009年开始,深度探索曾一统市场几千年的中国古代米酒工艺配方,能占据市场无数年,其味道就必然有其优势.失传几百年,也同样表明了其工艺所存在的暇疵和不足! 本厂酿酒理念源自于常州米酒.常州的农村,几乎每家每户房前屋后都有几口大缸.那是冬腊月酿米酒的必须设备,每村有那么几个酿酒师傅,到得年底便带着酒曲和其他少许设备上门给乡亲酿上几缸米酒.这手艺代代相传. 据考证,常州米酒酿造工艺很大程度上类似古代米酒生产工艺.虽然黄酒,清酒等都是在中国古代米酒的基础上发展出来的,但查证古籍揣摩对比诸酒的生产工艺.发酵程度的控制以及现有文字对其味道的表述.综合比对,常州米酒更可能是中国米酒的一脉传承! 当工艺可以最大程度上复古后,大约可以推测黄酒的由来.我们在实际实验生产过程中,因某些生产火侯过度后最终出来的样品,其味道色泽极其类似于黄酒.或者可以说,那就是黄酒! 常州米酒本地家家户户都酿也都爱喝,但为什么不能成为商品做不出品牌呢?原因在于不能存放. 酒和糟分离后短短三五天就会变质酸败.然后是酿造受限于季节因素,一年十二月实际上合适酿米酒的只有腊冬月.
当我们试图解决这个问题,从微生物繁殖分解着手,依米皮通向米心的不同距离磨粉呈样进行显微分析,研究各种微生物在微酸富营养的条件下对大米各种组成部分的干扰反应.当能够在酿酒过程中大部分避免这些杂菌在非淀粉物质中的代谢分解后,我们酿出了清酒!所以高档清酒的生产必须将富含多种营养成分的米皮磨掉留至50%米心. 这是一种物质的浪费,也是对健康的浪费.因为大米除淀粉外的十余种人体必须微量元素90%都集中在米皮至浅层米表中.清酒固然更好保质,但味道则过于单调少了些发酵酒应有的甘香醇厚. 在实际探索过程中,本厂工作人员足迹遍及大江南北,实地学习江苏,浙江,广东,广西,云南,湖南,湖北等十余种各地特色米酒酿造方法,对比其优劣.分析了黄酒,葡萄酒,清酒,啤酒的酿造细节.并从浩瀚古籍中寻找酿酒古法的蛛丝马迹.仔细揣摩古人记载中对酒的酿造过程和口感描诉,以图最大限度的重现古代米酒的原汁原味! 在看到很多农村地区乡下农户门前院内摆放的酿酒缸,我们且喜还忧.中国酒的真正传承并没有断,只是分散在了南方广大的农村,虽因地域差异工艺各有不同,但那都是中国酒文化的精髓所在,也意味着中国米酒可以预期的巨大市场前景和发展优势.不需要培养,市场已经在那了! 米酒还没有成为畅销商品的原因绝不是没有消费者,而是目前国内还没有真正的中国酒生产厂家,或言之:国内还没有厂家可以生产出合格的米酒来! 相比其它发酵酒而言,米酒的工业化生产需要更严苛的技
浙江天伟生化工程有限公司 ZheJiang Tech-Way Biochemical Co., Ltd 在食品制造中，结冷胶并不仅仅作为一种胶凝剂，更重要的是它可提供优良的质地和口感。在食品工业中，结冷胶常常与黄原咬、瓜尔豆胶、琼脂和羧甲基纤维素等胶体混合使用，还可以改良淀粉，使其获得最佳的产品质构和稳定性。 由于结冷胶优越的凝胶性能，在食品、制药、化工等领域有着广泛的应用前景，目前已逐步代替琼脂、卡拉胶使用。在食品工业中，结冷胶主要作为增稠剂、稳定剂，可用于饮料、面包、乳制品、肉制品、面条、糕点、饼干、起酥油、速溶咖啡、鱼制品、雪糕、冰淇淋等食品中，可用做生产低固形物含量果酱及果冻的胶凝剂，也用于软糖、甜食及宠物罐头中。如结冷胶应用于中华面、荞麦面和切面等面制品时，可以增强面制品面条的硬度、弹性、黏度，也有改善口感、抑制热水溶胀，减少断条和减轻汤汁浑浊等作用；结冷胶作为稳定剂(与其他稳定剂复配使用效果更好)应用于冰淇淋中可提高其保型性；结冷胶在糕点如蛋糕、奶酪饼中添加，具有保湿、保鲜和保形的效果。 结冷胶是一种线形聚合物,由于天然型结冷胶的主链上接有酰基,使所形成的凝胶柔软、富有弹性而且粘着力强,与黄原胶和刺槐豆胶的性能相似。与之相反,低酰基型的凝胶具有强度大、易脆裂的特性,与卡拉胶和琼脂的特性相似。工业上常用的是低酰基型的结冷胶。 结冷胶当有电解质存在时可形成凝胶,在结冷胶的热溶液中加入一定量的电解质(通常为钙、镁盐)冷却后得到凝胶。结冷胶在去离子水中加热至70-75℃水化。如需凝胶,则可在该温度或大于该温度时加入电解质,这时尚不形成凝胶,一直冷却至40-50℃方能形成凝胶。钙离子的最适浓度为4-6mmol,这种凝胶是热不可逆的；钠盐和钾盐也可导致凝胶,但其所需浓度约大25倍,且这类凝胶是热可逆的。如要使结冷胶溶于含有无机盐的自来水中,则需加入螯合剂,如柠檬酸钠或柠檬酸氢钠,螯合剂可与水中的钙、镁离子结合成复合物,以避免水中的盐类阻止结冷胶的水化。 结冷胶的特点是在极低的用量下（%）即可形成澄清透明的凝胶,其用量通常只是琼脂和卡拉胶的1/2-1/5,通常用量为%%。应用时,如果水中的钙离子含量超过%,就应使用柠檬酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠等螯合剂,其用量还需考虑体系中形成凝胶需要的钙、镁等二价离子浓度。螯合剂控制凝胶强度的机理与海藻酸盐一致。钙离子通常选择在中性pH值下只能微溶的二水硫酸钙,采用干法与柠檬酸钠等螯合剂并与结冷胶一起混合,溶解于冷水中并加热使其充分水化后,再趁热加入柠檬酸。由于酸性条件下二水硫酸钙的溶解度加大,有效钙离子随时间不断加大,使得冷却后形成的凝胶强度不断上升.使用螯合剂还能使结冷胶溶解于含60%的蔗糖或高果糖浆的热溶液中,体系中含有蔗糖有助于提高结冷胶的透明度。 温度上升时结冷胶溶液粘度迅速下降,但冷却后粘度又能完全恢复,当温度降低到体系的凝胶形成温度后即能迅速形成凝胶,结冷胶的凝胶形成温度取决于胶浓度及盐离子浓度,可在30-50℃以上,离子浓度增加导致凝胶形成温度上升,同时也使凝胶强度增大,但超过一定范围后（与离子种类有关）凝胶强度开始下降,与琼脂凝胶类似,结冷胶也有凝胶温度与融化温度之差, 融化温度值也与体系中的离子浓度及种类有关,其范围在70-130℃之间,使用含钙离子% 的% 结冷胶溶液,凝胶的融化温度就可高达120℃以上。 结冷胶在酸性产品中也很稳定,而以条件下性能最好。贮藏时其质构不受时间和温度的变化
发酵工艺优化---现代发酵工业调控策略 发布日期：2010-04-10 来源：[标签:来源] 作者：[标签:作者] 浏览次数：716 发酵是细胞大规模培养技术中最早被人们认识和利用的。发酵技术在医药、轻工、食品、农业、环保等领域的广泛应用，使这一技术在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。为了提高发酵生产水平，人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。而实际上，发酵工艺的优化，包括生物反应器中的工程问题，也同样非常重要。发酵环境条件的优化发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求，也是最重要、最难掌握的技术指标。温度、pH值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在 发酵是细胞大规模培养技术中最早被人们认识和利用的。发酵技术在医药、轻工、食品、农业、环保等领域的广泛应用，使这一技术在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。为了提高发酵生产水平，人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。而实际上，发酵工艺的优化，包括生物反应器中的工程问题，也同样非常重要。发酵环境条件的优化发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求，也是最重要、最难掌握的技术指标。温度、pH 值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在生长的不同阶段、生产目的代谢产物的不同时期，对环境条件可能会有不同的要求。因此，应该在生物反应器内，使温度、pH值、溶氧、搅拌转速等不断变换，始终为其提供最佳的环境条件，以提高目的产物的得率。在发酵放大实验中，一般都很注重寻找最佳的培养基配方和最佳的温度、pH值、溶氧等参数，但往往忽视了细胞代谢流的变化。例如：在溶解氧浓度的测量与控制时，关心的是最佳氧浓度或其临界值，而不注意细胞代谢时的摄氧率；用氨水调节pH值时，关心的是最佳pH值，却不注意添加氨水时的动态变化及其与其他发酵过程的参数的关系，而这些变化对细胞的生长代谢却非常重要。基于此，华东理工大学的张嗣良提出了“以细胞代谢流分析与控制为核心的发酵工程学”的观点。他认为，必须高度重视细胞代谢流分布变化的有关现象，研究细胞代谢物质流与生物
黄原胶生产工艺 黄原胶是由D 一葡萄糖、D 一甘露糖、D 一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成“五糖重复单元”, 结构聚合体, 分子摩尔比为28 : 3 : 2 : 17: 0 .5 1 一0. 63 。黄原胶分子一级结构由p 一1, 4 键连接的D 一葡萄糖基主链与三糖单位侧链组成, 其侧链由D 一甘露糖和D 一葡萄糖醛酸交替连接而成。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 生产工艺 工艺流程为: 菌种摇瓶扩大培养发酵罐发酵提取干燥粉碎成品包装 1. 1 生产菌株 黄原胶生产菌株为黄单抱菌属几个种, 目前工业化生产用菌株主要是甘蓝黑腐病黄单孢杆菌(亦名野油菜黄单胞菌) , 直杆状,宽0. 4 林n l ~ 0. 7 林m ,有单个鞭毛, 可移动,革兰氏阴性, 好氧。19 61 年Je an e S 等首先从甘蓝黑腐病斑中分离出甘蓝黑腐病黄单抱杆菌, 赵大建等在19 8 6 年也得到编号为N . K 一01 甘蓝黑腐病黄单抱杆菌。此外, 菜豆黄单胞菌、锦葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌亦可作为发酵菌种。 1. 2 培养基组成及优化 1.2.1 培养基 固体培养基：蔗糖2g，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，琼脂2g，水100mL。 种子培养基：蔗糖2g，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，水100mL。 发酵培养液：蔗糖5g，蛋白胨0.5g，0.3g，碳酸钙0.3g，磷酸二氢钾0.5g，硫酸镁0.25g，硫酸亚铁0.025g，柠檬酸0.025g，水100mL。 1.3 试验方法 1.3.1 平皿培养 取Φ9cm的培养皿，倒入25mL固体培养基，30℃培养4d~8d。 1.3.2 啤酒糟处理 啤酒糟（取自江苏食品职业技术学院啤酒实训中心）用自来水洗涤2次，烘干
毕业论文 题目:米酒发酵工艺研究学院(直属系):生物工程学院
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
发酵工艺优化 发酵工艺优化 从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处 1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，PH，透光率等指标。扩大时摇考虑 2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。 3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。 4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。 5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。 6、PH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH，发酵可以直接流加控制PH，比较方便。 7、温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。 8、注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。 9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。 10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等 发酵工艺中补料的作用 补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点： (1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。 (2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。 (3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。 (4)可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。 (5)利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态．随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。 连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。有反馈控制：选择与过程直接关系的可检测参数作为控制指标，例如可以测量、控制发酵液PH、采用定量控制葡萄糖流加。稳定PH在次级代谢最旺盛水平。而无反馈控制FBC是指无固定的反馈参数，以经验和数学模型相结合的办法来操作最优化控制、从而使抗生素发酵产量得以大幅度提高。例如发酵过程中前体的补加。由此可见，要实现对发酵过程的有效控制，就先要解决补科的连续控制问题。 目前国外发酵生产过程连续补料采用：流量计(电磁流量计、液体质量流量计)、小型电动、气动隔膜调节阀和控制器来实现连续补料控制。菜发酵工厂在中试试验中还成功地运用了电子称加三阀控制的自动补科系统
水溶性优良增稠剂-黄原胶 黄原胶是一种微生物多糖，亦称黄单胞多糖，也称汉生胶。黄原胶是国际上新近发展起来的一种新型发酵产品。英文名称为Xanthan Gum商品名有Kelzan（工业级，美国）、Keltrol （食品级，美国）、Xc-Polymer（石油用）等。黄原胶是以淀粉为主要原料，经微生物发酵及一系列生化过程，最终得到的一种生物高聚物。其主要成分为葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等。分子量达数百万。它具有突出的高粘性和水溶性，独特的流变学特性，优良的温度稳定性和PH稳定性，令人满意的兼容性。 1. 黄原胶的结构 黄原胶分子由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成的“五糖重复单元”结构聚合体，分子量在2×106～20×106之间[2]，所含乙酸和丙酮酸的比例取决于菌株和后发酵条件。黄原胶聚合物骨架结构类似于纤维素，但是黄原胶的独特性质在于每隔一个单元上存在的由甘露糖醋酸盐、终端甘露糖单元以及两者之间的一个葡萄糖醛酸盐组成的三糖侧链。侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷。带负电荷的侧链之间以及侧链与聚合物骨架之间的相互作用决定了黄原胶溶液的优良性质。黄原胶高级结构是侧链和主链间通过氢键维系形成螺旋和多重螺旋。黄原胶的二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键维系形成棒状双螺旋结构。黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构间靠微弱的非极性共价键结合形成的螺旋复合体。 在低离子强度或高温溶液中，由于带负电荷侧链间的彼此相互排斥作用，黄原胶链形成一种盘旋结构。然而即使电解质浓度的少量增加也会减少侧链间的静电排斥，使得侧链和氢键盘绕在聚合物骨架上，聚合物链伸展成为相对僵硬的螺旋状杆。随着电解质浓度的增加，这种杆状结构在高温和高浓度的状态下也能稳定存在。在离子强度高于0.15mol/L 时，此结构可维持至100℃而不受影响。 一般水溶性聚合物骨架被化学药品或酶攻击、切断后，会丧失其增稠能力。而在黄原胶溶液中，聚合物骨架周围缠绕的侧链使它免于被攻击，所以黄原胶对化学药品和酶攻击的降解具有良好的抵抗性。 2.黄原胶的性能 黄原胶是一种类白色或浅黄色的粉末,是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体,性能较为优越的生物胶[3]。分子侧链末端含有丙酮酸基团的多少，对其性能有很大影响[4]。黄原胶具有长链高分子的一般性能，但它比一般高分子含有更多的官能团，在特定条件下会显示独特性能。它在水溶液中呈多聚阴离子且构象是多样的，不同条件下表现出不同的特性,具有独特的理化性质。具体表现为： 2.1 悬浮性和乳化性 黄原胶因为具有显著的增加体系粘度和形成弱凝胶结构的特点而经常被使用于食品或其它产品，以提高O/W乳状液的稳定性。但麻建国[5]等的研究发现，只有黄原胶的添加量达到一定量后，才能得到预定的稳定作用。在黄原胶质量分数小于0.001％时，试验体系的稳定性变化不大；质量分数在0.01～0.02％时样品底部富水层出现，但体系无明显分层；质量分数大于0.02％时，乳状液很快分层。只有当质量分数超过0.25％时，黄原胶才能起到提高体系稳定性的作用。 2.2 水溶性 黄原胶在水中能快速溶解，有很好的水溶性。特别是在冷水中也能溶解，可省去繁杂的加热过程，使用方便。 2.3 流变性
结冷胶简介和用途 一、 结冷胶是上个世纪80年代继黄原胶之后开发的最有市场的食品微生物多糖之一，与其他食品胶相比，结冷胶存在着明显的优势，某些特性优于黄原胶。由于它具有优异的性能、使用量低以及是微生物发酵而来具有快速生产的优点，使得结冷胶在很短时间内被广泛应用于食品工业中。结冷胶过去称多糖PS一60，它的常见凝胶是一种脆性胶，对剪切力非常敏感，食用时有入口就化的感觉。由于结冷胶可以在极低的使用量下产生凝胶，0．25％的使用量就可以达到琼脂15％的使用量和卡拉胶l％的使用量的凝胶强度，现已逐步代替琼脂和卡拉胶在食品工业中的应用。 结冷胶能溶于冷水，但形成凝胶的条件是需要先加热并有一定量的盐离子存在。这样，结冷胶溶液才会冷却后形成热可逆型凝胶，凝胶的强度、形成温度及融化温度都与盐离子浓度和种类密切相关。凝胶有良好的稳定性，耐酸，耐高温，热可逆，还能抵抗微生物及酶的作用。在高压蒸煮和烘烤条件下都很稳定。在酸性产品中也很稳定，而以pH在4．0—7．5条件下性能最好。贮藏时其质构不受时间和温度的变化而变化。结冷胶使用方便，略加搅拌即分散于水中，加热即溶解成透明的溶液，冷却后，形成透明但坚实的凝胶。结冷胶是一种线性聚合物，当有电解质存在时可形成凝胶。无论是单价阳离子，如钠和钾，还是二价阳离子，如镁和钙，都可用于与低酰基型结冷胶生成坚实、脆性凝胶。但是最大凝胶硬度和模数是在非常低的二价阳离子浓度时产生的。大约O．5mM的钙和镁离子等于约150mM 钾和钠离子在0．5％凝胶中所生成的最大凝胶模数和硬度。低酰基型结冷胶凝胶的模数和硬度随胶深度的增加而增加，而凝胶脆性和弹性保持相对不变。而纯化产品由于较高的多糖含量，在任何特定胶浓度时都有较高的硬度和模数。很明显，胶浓度、离子浓度是相互依存的两个参数，可用于调节产生最佳凝胶硬度和模数。 结冷胶另一特点是可形成热可逆凝胶，类似于琼脂和明胶，也能形成盐诱导的凝胶，类似海藻胶和卡拉胶。这些性质进一步增加了结冷胶应用的多样性，比如，低酰基结冷胶溶于去离子水或有一种多价螯合剂存在时溶于低离子强度溶液，随后加入二价阳离子可制备冷水凝胶。 结冷胶是一种从自然保护湿地的土壤中分离所得的格兰氏阴性菌--伊乐藻假单胞杆菌（）对碳水化合物进行纯种发酵后、经提纯精制而得的多糖胶质。它是一种新型的全透明的凝胶剂，具有其它凝胶剂无法比拟的优异特性，是琼脂、卡拉胶、海藻酸胶等凝胶剂最理想的替代品。 在食品方面饮料中，结冷胶可用于制备隐型饮料、胶化汽水、果味爽等饮料产品；还可用于制备珍珠胶粒，生产果粒悬浮饮料，与用海藻胶制成的胶粒相比不同的是其胶粒具有口感滑韧、品质稳定、颜色风格多样的特点。用于冰淇淋可替代卡拉胶、明胶、海藻胶和果胶的使用，提供更优质的凝胶和稠度。 在医药方面：在医药工业中，结冷胶可用与眼药水、软硬胶囊、微胶囊及其它包衣药品中，其良好的成膜性可作为药物的缓释载体进行使用。 在日化方面：在牙膏、香水、防晒品、洗发品及其它护肤品中，结冷胶作为结构剂使用，可
发酵工艺条件的优化集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
发酵工艺条件的优化 发酵优化对于搞发酵的工作者而言是非常必需的，下面结合其他战友的一些经验之谈引出此专题，希望大家踊跃讨论，以其提高发酵水平和解决实际问题。 发酵工艺的优化在发酵行业起到很大的作用,尤其是在发酵生产中,它是提高发酵指标的一项非常,有用的技术手段.同时也是搞发酵行业的人的必备知识要求之一,借此我想通过和大家交流共同提高发酵方面的知识水平.发酵工艺优化方法与思路:发酵工艺优化的方法有很多,它们之间不是孤立的,而是相互联系的。在一种发酵中,往往是多种优化方法的结合,其目的就是发酵是细胞大规模培养技术中最早被人们认识和利用的。发酵技术在医药、轻工、食品、农业、环保等领域的广泛应用，使这一技术在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。为了提高发酵生产水平，人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。而实际上，发酵工艺的优化，包括生物反应器中的工程问题，也同样非常重要。发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求，也是最重要、最难掌握的技术指标。温度、pH值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在生长的不同阶段、生产目的代谢产物的不同时期，对环境条件可能会有不同的要求。因此，应该在生物反应器内，使温度、pH值、溶氧、搅拌转速等不断变换，始终为其提供最佳的环境条件，以提高目的产物的得率,在发酵放大实验中，一般都很注重寻找最佳的培养基配方和最佳的温度、pH值、溶氧等参数，但往往忽视了细胞代谢流的变化。例如：在溶解氧浓度的测量与控制时，关心的是最佳氧浓度或其临界值，而不注意细胞代谢时的摄氧率；用氨水调节pH值时，关心的是最佳pH值，却不注意添加氨水时的动态变化及其与其他发酵过程的参数的关系，而这些变化对细胞的生长代谢却非常重要。 注意:大家可以从以下各个方面进行交流.尽量能够分类进行叙述,我总结了以下几累,也不是很全,当然从其他的方面进行交流也可以,但是希望你注明附加说明!!!谢谢大家的参与!!!!!!!!!一. 好氧发酵1. PH 工艺的优化2. 溶氧工艺的优化3.原材料工艺的优化4.消毒(灭菌)工艺的优化5.菌种制备工艺的优化6.小试到中试,中试到生产等扩大实验的工艺优化7.成本工艺优化8.种子罐工艺的优化9.发酵罐工艺参数控制的优化10.仪表控制的工艺优化11.环境的工艺优化12.染菌处理的工艺优化13.紧急情况处理的工艺优化(停电\停水\停气\停汽等)14.补料工艺的优化15.倒种工艺的优化16发酵设备的工艺优化17.其他的工艺优化 二. 厌氧工艺的优化三.固体发酵的工艺优化四.其他1. PH工艺的优化A.配料中的PH 很重要,其中有配前PH,配后PH,消前PH,消后PH,接种前PH,工艺控制PH等,配前PH,配后PH,可以用来检测厡材料的质量,初步估计配料的情况,如果出了错误,有时候可以从PH中的变化看出来,能够减少错误的发生.B.另外,每次有新的配方我们总是要用PH方法检测其中的每种厡材料是否会和其他的发生反应,可以互相两两混合,检测PH的变化,也可以用来作为配微量元素的检测.C.消前PH可以用来减少消毒过程对培养基的破坏,因为培养基在消毒中会有PH的变化,在不同的PH条件下对培养基破坏也不一样,因此可以在消毒的时候选择合适的PH,消毒完后可以调节过来,这样一来可以对PH敏感的一些原材料减少破坏,这种方法在生产中已经取得了初步的成绩,提高了指标.D.工艺控制的PH,在发酵的产抗期间,通过在不同的发酵时间调整不同的P H,可以减少杂质的产生,同时还可以缓解溶氧,比如在头孢发酵中,通过在后期调整PH可以减少DCPC的含量,给提取工序带来很大的好处,E.补料罐通过PH的调节可以更好的通过流加物料而不影响发酵.(部分发酵在不同时期的PH有所不同,所以通过补料罐的调整可以对发酵指标有所提高)F.发酵过程中的PH调节可以通过各种方法,不一定要添加氨水和氢氧化钠,可以添加玉米桨等其他的物料来进行调节.G.控制放罐时的PH可以对后面的过滤有所影响,所以一定要控制好放罐前的PHH.绘制种子瓶和种子罐以及发酵罐等整个发酵过程的PH生长曲线,可以用来参考控制工艺,检测无菌情况的发生.A. 华东理工大学的张嗣良提出了“以细胞代谢流分析与控制为核心的发酵工程学”的观点。他认为，必须高度重视细胞代谢流分布变化