工业化发酵生产普鲁兰多糖的提取条件优化
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多糖的工艺优化怎么做
多糖的工艺优化包括以下几个方面的考虑:
1. 原料选择:选择优质的原料,如新鲜的果蔬、高纤维食材等,以确保产品品质和口感。
2. 提取工艺:选择合适的加工方式,如机械碎磨、酶解、超声波提取等,以提高多糖的提取率和纯度。
3. 提纯工艺:通过膜分离、离子交换、溶剂萃取等方法进行多糖的进一步提纯,去除杂质和其他组分,提高产品纯度。
4. 反应条件优化:调整反应温度、pH值、反应时间等反应条件,以确定最佳反应条件,提高多糖的产率和质量。
5. 工艺流程优化:对整个生产流程进行综合考虑和调整,优化各个环节之间的协调性,提高生产效率和产品品质。
6. 储存和包装:选择适合的储存条件和包装材料,以保持多糖的稳定性和口感。
7. 质量控制和标准化:建立完善的质量控制体系,制定严格的产品标准和检测方法,确保产品质量的稳定性。
以上是多糖工艺优化的一般步骤和考虑因素,具体的优化方法和策略需要根据不同的多糖类型和生产条件进行具体分析和探索。
摘要普鲁兰多糖是一种新型的微生物多糖、目前已广泛的应用于医药、食品、轻工、化工等行业中、本设计的题目为年产100吨普鲁兰多糖生产车间工厂设计。
为满足生产任务的要求,通过查阅相关的书刊文献,收集普鲁兰多糖发酵生产、提取资料,进而设计出经济合理的普鲁兰多糖发酵生产路线。
随后对工艺流程中所涉及的物料和水电汽等进行了衡算,同时完成对主要生产设备和辅助设备的合理选型以及对公用系统和三废处理提出正确可行的设计方案。
此外,本设计还绘制出了厂区总平面布置图、发酵车间的平面布置图、全厂的工艺流程图、发酵罐的结构图和精馏塔的结构图,本项目以玉米淀粉为原料,采用出芽短梗霉发酵法,运用乙醇沉淀、超滤、流化床干燥等技术可使普鲁兰糖转化率达65%。
关键词:普鲁兰多糖;发酵;车间设计AbstactPullulan polysaccharides is a new kind of microbial polysaccharide which has been widely used in medicine, food, light industry, chemical industry, etc, the topic of this graduation projectis anannual output of100 tons of pullulan polysaccharides fermentation plant design. To meet the requirements of the production tasks.by consulting related books and documents, after fermentation production, extraction of pullulan polysaccharides information collection, and then design a economic and reasonable pullulan polysaccharide fermentation production line. Involved in the subsequent process of the material and water vapor to the balance, and completed the rational selection main production equipment and auxiliary equipment as well as to the utility system and "three wastes" treatment feasible design scheme is put forward. In addition, this design also draw out of the factory general layout, the fermentation workshop flat 65 %Key words:pululan polysaccharides;fermentantion;plant design第1章绪论1.1设计内容与要求1.1.1课题来源本设计为齐鲁工业大学大学生工学院下达的任务,年产100吨普鲁兰糖生产车间的设计。
出芽短梗霉发酵生产普鲁兰多糖研究进展安超;常帆;马赛箭;薛文娇【摘要】@@%普鲁兰多糖是通过多形态真菌出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)发酵获得的一种线性高分子聚合物,是通过麦芽三糖以α—1,6—糖苷键连接而成.普鲁兰多糖在从食品添加剂到环境修复等各个领域得到广泛的应用.这篇综述概述了普鲁兰多糖的生物合成途径和近年来通过培养参数优化提高普鲁兰多糖产量的最新研究进展.【期刊名称】《陕西农业科学》【年(卷),期】2012(058)003【总页数】5页(P121-124,126)【关键词】出芽短梗霉;普鲁兰多糖;生物合成;培养优化【作者】安超;常帆;马赛箭;薛文娇【作者单位】陕西省微生物研究所微生物代谢产物研究中心,陕西西安710043;陕西省微生物研究所微生物代谢产物研究中心,陕西西安710043;陕西省微生物研究所微生物代谢产物研究中心,陕西西安710043;陕西省微生物研究所微生物代谢产物研究中心,陕西西安710043【正文语种】中文普鲁兰多糖(pullulan)是由出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)在生长过程中以蔗糖或可溶性淀粉等多种物质为碳源转化而来。
Bauer在1938年首次报道,但化学组成不详[1]。
Benier在1959年也发现了这种粘性物质,并证明为右旋葡萄糖苷聚合物,定名为普鲁兰多糖[2]。
Wallenfels等人在Bender发现的基础上确认该多糖是一种由2个α-1,4-糖苷键连接的麦芽三糖经α-1,6-糖苷键聚合而成的直链多糖。
普鲁兰多糖为无定型多糖,分子量大小取决于聚合度DP(Degree of Polymerization),DP受菌株类型、培养时间、碳源种类与浓度等因子制约。
普鲁兰多糖平均分子质量大小及普鲁兰多糖的分子质量分布决定普鲁兰多糖生物学活性及免疫调节活性[3]。
普鲁兰多糖是无色、无味、无臭的高分子物质,呈粉末状,溶于水时散发出微微的甜味。
分析检测食品工业科技V ol .29,N o .02,20082008年第02期285 DNS 法在普鲁兰多糖发酵液中糖测定的研究韩德权,章佳佳(黑龙江大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150080)摘 要:普鲁兰是由出芽短梗霉菌株(Aureobasidium pullulans )发酵生产的胞外多糖,普鲁兰多糖含量多少是判断发酵成功与否的标志,而多糖含量的准确测定对发酵的过程控制特别重要。
本文研究了DNS 法在普鲁兰多糖发酵液中糖测定的应用,同时研究了色素和不同比例乙醇对DNS 法测定出芽短梗霉发酵液中残糖和总糖的影响。
结论为色素对总糖的测定有干扰,对上清液中的残糖的测定没有影响;不同比例乙醇对DNS 法测定糖含量没有影响。
关键词:出芽短梗霉,普鲁兰,DNS 法App licati on of DNS method t o the determ inati on of saccharide content in Pullulan fermentati on br othHAN D e -quan,ZHANG J i a -ji a(College of L ife Sciences,Heil ongjiang University,Harbin 150080,China )Ab s trac t:The Pu ll u l a n is e xop o l ys a c c ha rid e s (EPS )p rod uc e d b y fe r m e n ta ti on of A u re ob a s id ium p u llu la ns 1The c on te n t of Pu llu la ns is a n ind i c a tion tha t the fe r m e n ta ti on is s uc c e s s fu l o r no t 1The a c c u ra te d e te r m ina tion of the Po lys a c c ha rid e c on te n t i s ve ry i m p o rta n t to the p roc e s s c on tro l of fe r m e n ta ti on 1Th is p ap e r s tud ie s the ap p lic a tion of the DNS m e thod i n d e te r m in ing s a c c ha rid e c on te n t in Pu llu la n fe r m e n ta ti on b ro th a nd the e ffe c t of p igm e n t a nd e tha no l in d iffe re n t ra tio on d e te r m i n i ng re s id ua l s a c c ha rid e a nd to ta l s a c c ha ri d e in the A u re ob a s i d ium p u llu la ns fe r m e n ta tion b ro th w ith DNS m e thod 1The c onc lus i on w a s tha t the p i gm e n t i n te rfe re s the d e te r m ina ti on of to ta l s a c c ha rid e,b u t ha d e ffe c t on the d e te r m i na ti on of there s i d ua l s a c c ha ri d ein the s up e rna ta n t,a ndthed e te r m ina tion of s a c c ha ri d e c on te n t w ith the DNS m e thod w ill no t b e a ffe c te d b y e tha no l in d iffe re n t ra tio 1Key wo rd s:A u re ob a s id ium p u llu la ns;Pu llu la n;DNS m e thod中图分类号:TS20112+3 文献标识码:A 文章编号:1002-0306(2008)02-0285-03收稿日期:2007-07-23作者简介:韩德权(1960-),男,高级工程师,硕士,研究方向:生物制药、保健食品材料。
普鲁兰多糖国家标准普鲁兰多糖,又称多糖肽,是一种具有多种生物活性的多糖类化合物,广泛存在于天然植物和动物体内。
它具有增强免疫力、抗氧化、抗肿瘤、抗炎等多种保健功能,因此备受关注。
为了规范普鲁兰多糖产品的生产和质量控制,制定普鲁兰多糖国家标准势在必行。
普鲁兰多糖国家标准的制定,旨在规范普鲁兰多糖产品的生产工艺、质量要求、检测方法等方面的内容,以保证产品的安全、有效和稳定性。
标准的制定需要充分考虑普鲁兰多糖的生物活性、提取纯度、分子量、结构特征等因素,确保产品的质量和功效。
在普鲁兰多糖国家标准中,应包括对普鲁兰多糖产品的生产工艺要求,包括原料的选择、提取工艺、纯化工艺、成品的包装、储存等方面的规定。
同时,还应明确普鲁兰多糖产品的质量指标,如多糖含量、蛋白质含量、水分含量、重金属和有害物质的限量标准等。
此外,还需要规定普鲁兰多糖产品的检测方法,确保产品质量的可控性和可比性。
普鲁兰多糖国家标准的制定,对于行业发展和消费者权益保护具有重要意义。
一方面,标准的制定可以规范市场秩序,防止劣质产品充斥市场,保护消费者的合法权益。
另一方面,标准的制定可以推动行业技术进步,提高产品质量,促进行业的健康发展。
在制定普鲁兰多糖国家标准的过程中,需要充分听取行业内外专家的意见,结合国内外相关标准和法规的要求,制定科学、合理的标准体系。
同时,还需要加强对标准的宣传和推广工作,提高行业从业人员的标准意识,推动标准的落地和执行。
总之,普鲁兰多糖国家标准的制定,是行业发展和产品质量保障的需要,也是对消费者负责的表现。
只有通过制定科学合理的标准,才能推动普鲁兰多糖产品行业的健康发展,保障产品质量和消费者权益,促进行业的可持续发展。
希望各方共同努力,推动普鲁兰多糖国家标准的顺利制定和实施,为行业发展和社会福祉做出积极贡献。
工艺技术Vol.33,No.11,2012据统计,在当前的新药研发过程中,有超过40%的新化学体系表现出较差的药剂学性质,如低溶解度或通透性差。
这些缺陷对口服吸收型化合物和口服制剂的发展是一个严峻的挑战。
软胶囊制剂的发展在一定程度上弥补了部分口服型化合物具有较差水溶性的缺陷。
软胶囊系指将药材提取物、液体药物或与适宜辅料混合均匀后用滴制法或压制法密封于软质囊材中的胶囊剂[1]。
软胶囊制剂相对其它口服型制剂来说,不仅能提供一种液体基质而使得药物易于溶解,还可以提高具有较差水溶性化合物的生物药效性,而且可以将在药物生产过程中的粉尘量降到最少,从而保证了生产人员的安全[2]。
但是由于传统软胶囊特有的动力学性质,使得软胶囊的稳定性在储藏过程中面临了一些挑战。
如明胶分子间的交联作用会导致软胶囊崩解不合格,且明胶软胶囊具有易出现粘连、渗油、内容物因长时间存放易氧化的缺点。
另外,由于疯牛病和口蹄疫的出现,以及素食主义者、伊斯兰教和佛教等群体的需求,近几年来,国外对非动物性软胶囊的研究逐步增多。
然而,国内对此剂型的研发相对迟缓,品种也很单一。
新胶材研究领域几乎空白,没有成功的案例用于实践。
普鲁兰多糖(Pullulan ,Pul )是一种微生物多糖,具有极好的溶解性、成膜性、热封性和隔氧性等特性。
刘谋泉[3]等人已将普鲁兰多糖制成软胶囊制品,并且在崩解时限、内容物的氧化情况、粘连情况、渗油情况均优于传统的明胶软胶囊。
另外,基于黄原胶(Xanthan gum ,Xan )良好的性质[4],因此本实验选用黄原胶作为辅料,以胶皮溶出速率为指标,采用均匀设计实验,研究普鲁兰多糖软胶囊胶皮的配方,为非明胶软胶囊的研究提供了参考依据。
1材料与方法1.1材料与仪器普鲁兰多糖食品级,日本林原株式会社;黄原胶食品级,郑州凯利化工有限公司;甘油分析纯,国药集团化学试剂有限公司;柠檬黄食品级,上海欣歌实业有限公司。
电子太平梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;HH-2K8型二列八孔恒温水浴锅巩义市予华仪器有限公司;DZF-2B 型真空干燥箱、101-3EBS 型电热恒温鼓风干燥箱上海科恒实业发展有限公司;RCZ-1A 型溶出实验仪上海黄海药检仪器有限公司;UV-2000型紫外可见分光光度计尤尼柯仪器有限公司;千分尺成都量具刃具厂。
普鲁兰多糖的粘度性质研究滕利荣;洪水声;孟庆繁;陈佳;王亚军;吴敏;刘兰英【期刊名称】《食品科学》【年(卷),期】2003(024)010【摘要】研究了温度、pH、变性剂(脲)及金属离子(Mg2+、Cu2+、Fe2+、Ca2+、Mn2+、Na+)对普鲁兰(Pull)溶液粘度的影响,发现在10~20℃时,Pull溶液的粘度略有增加,在20~70℃,其粘度基本保持不变;溶液的pH对Pull的粘度影响很小;变性剂会使Pull的粘度略有增加;而金属离子对Pull溶液的粘度有显著影响,其中Mg2+使Pull溶液的粘度增加最大,Na+的影响最小.分子量的测定表明,其粘度的增加是由于其分子量的增大造成的.【总页数】4页(P32-35)【作者】滕利荣;洪水声;孟庆繁;陈佳;王亚军;吴敏;刘兰英【作者单位】吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023【正文语种】中文【中图分类】Q55【相关文献】1.普鲁兰酶酶解处理红薯淀粉及其性质研究 [J], 刘程玲;胡煜莹;王力翾;王鲁峰2.一株关中热泉液口普鲁兰酶产生菌的筛选鉴定及部分酶学性质研究 [J], 常帆;薛文娇;马赛箭;安超;贾凤安3.普鲁兰多糖产生菌的培养及其多糖的性质和用途 [J], 刘丽丽;刘国民4.出芽短梗霉新菌株RM1603产普鲁兰多糖条件优化及多糖分析 [J], 沈琦;张殿鹏;郝雅荞;罗翔莲;杨佳瑶;魏步云;李欧;赵洪新5.Paenibacillus puldeungensis LK18普鲁兰酶基因的克隆表达及酶学性质研究[J], 苏红玉;崔堂兵因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101215592A [43]公开日2008年7月9日[21]申请号200810052070.6[22]申请日2008.01.15[21]申请号200810052070.6[71]申请人天津市工业微生物研究所地址300462天津市经济技术开发区西区新圣路与新业九街交口[72]发明人许勤虎 徐勇虎 国华 刘晓鸥 李睿颖孙溪 墨玉欣 刘晨 [74]专利代理机构天津市三利专利商标代理有限公司代理人刘英兰[51]Int.CI.C12P 19/04 (2006.01)C12R 1/645 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 6 页[54]发明名称生产普鲁兰多糖的发酵方法[57]摘要本发明涉及一种生产普鲁兰多糖的发酵方法,其特征在于实施步骤如下:(1)制备种子培养基;(2)制备发酵初始培养基;(3)将液体种子接入所述发酵培养基中,接种量为3-8%,发酵搅拌速度为200-500rpm,发酵温度为29℃±1℃,通气量为0.5-10V/V,罐压为0.01-0.02MPa;(4)在发酵24小时后进行补加另一种碳源,流加量为40-80g/L,流加液为蔗糖溶液、葡萄糖溶液或者是DE值为40-60的淀粉水解物;流加碳源后,再继续发酵60-72小时;(5)将上述发酵液按常规絮凝,超滤,膜分离,浓缩,干燥得到分子量20-60万道尔顿之间的普鲁兰多糖。
本发明工艺简单,效果显著,与以往单纯用糖发酵工艺相比,发酵时间明显缩短,发酵时间80-100小时,有效提高生产效率并节省能源,产物得率有很大提高,产率可达50%以上。
200810052070.6权 利 要 求 书第1/1页1.一种生产普鲁兰多糖的发酵方法,其特征在于实施步骤如下:(1)制备种子培养基,其水溶液组成为g/L:植物油20.0-30.0,KH2PO42.0-6.0,(NH4)2SO4 0.4-0.8,MgSO4.7H2O 0.1-0.4,NaCl 0.5-2.0,酵母膏0.2-0.4,pH值5.5-6.5,121℃灭菌20min;取一环出芽短梗霉菌种接入在上述种子培养基中,经一级种子、二级种子、种子罐逐步扩大培养后,作为液体种子;摇瓶于29℃±1℃,转速为240-280rpm的摇床上培养48小时,作为一级种子液;摇瓶于29℃±1℃,转速为240-280rpm的摇床上培养24小时,作为二级种子液;(2)制备发酵初始培养基,其水溶液组成为g/L:植物油20.0-40.0,KH2PO4 3.0-8.0,(NH4)2SO4 0.4-0.8,MgSO4.7H2O 0.1-0.4,NaCl 0.5-2.0,FeSO4.7H2O 0.01-0.02,酵母膏0.2-0.6,pH值5.5-6.5,121℃灭菌20min;(3)将液体种子接入所述发酵培养基中,接种量为3-8%,发酵搅拌速度为200-500r p m,发酵温度为29℃±1℃,通气量为0.5-10V/V,罐压为0.01-0.02Mpa;(4)在发酵24小时后进行补加另一种碳源,流加量为40-80g/L,流加液为40-60%浓度的蔗糖溶液、葡萄糖溶液或者是DE值为40-60的淀粉水解物;流加碳源后,pH值调控在4.0,通气量0.8-1.0V/V,发酵搅拌速度提高到300-350rpm,罐压0.02Mpa,再继续发酵60-72小时;(5)将上述发酵液按常规絮凝,超滤,膜分离,浓缩,干燥得到分子量20-60万道尔顿之间的普鲁兰多糖。
专利名称:一种无色素普鲁兰多糖的发酵生产方法专利类型:发明专利
发明人:王林,朱希强,苏移山,朱云峰,李伟,凌沛学申请号:CN201210443725.9
申请日:20121109
公开号:CN103805650A
公开日:
20140521
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种无色素普鲁兰多糖的发酵生产方法,其特点在于在发酵过程中添加微量复合氨基酸,氨基酸的添加量为0-0.5%,使发酵液色素含量低,发酵周期仅为50-55h,后续处理工艺简单,生产出的普鲁兰多糖无色素,品质好。
本方法的实施步骤如下:1)制备种子培养基;2)制备发酵培养基;3)将液体种子接入到一级种子罐,接种量为3-5%,发酵培养24h,转入二级种子罐中培养12h,将种子培养基转入所述发酵培养基中培养,控制发酵温度为29℃±1℃,罐压为
0.08MPa,初始pH为6.5-6.7,发酵培养50-55h;4)将上述发酵液经过滤,酒精沉淀,干燥得到无色素的普鲁兰多糖。
申请人:山东福瑞达生物科技有限公司
地址:276715 山东省临沂市临沭县滨海西街789号
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普鲁兰多糖的分离纯化及结构鉴定作者:曹海石添加日期:2011-08-20 23:21:02 浏览:270次普鲁兰多糖是由茁芽短梗霉(A u reobasid ium p u llu lans) 分泌的胞外多糖[ 1 ] , 它具有无毒害、粘结性强和成膜性好等优良特性, 可作为食品、医药方面的粘合剂和包装材料. 此外, 也广泛应用于水果蔬菜保鲜、种子保护、化妆品和卷烟生产等方面, 是一种新型的多功能生物产品, 有较好的应用前景[ 2, 3 ]. 目前, 普鲁兰多糖的应用国外已申请了多项专利, 我们实验室经紫外诱变筛选出一株高产普鲁兰多糖的菌株(A u reobasid ium p u llu lans JB518) [ 4 ] , 对其产生的多糖进行了分离纯化, 该纯化方法简便、回收率高. 同时通过薄层层析、红外光谱及核磁共振等方法对其结构进行了鉴定, 证实了它的基本结构单位为麦芽三糖, 每个麦芽三糖之间由A(1→6) 糖苷键相连, 这为该变异菌株的应用提供了理论依据.DEA E2纤维素为W hatm an 产品,Sephadex G2100 为Pharm acia 产品,普鲁兰多糖(Pu llu lan) 标准品、麦芽三糖和普鲁兰酶(EC. 3.2. 1. 41) 为Sigm a 产品,其它化学试剂均为国德国B ruker1FS66V 真空型红外光谱仪. 美国V arian 公司U n ity 400 NMR 仪.将本实验室经紫外诱变获得的茁芽短梗霉(JB518) , 在含2% 蔗糖, 012% 的酵母浸膏, 012% KH2PO 4, 0. 1%MgSO 4•7H2O , 0. 1%NaOH 和0. 04% (NH4)2 SO4的液体培养基中培养, 在250 mL 锥形瓶中加入50 mL 培养基, 用接种环移菌3 次, 于28 ℃发酵96 h, 发酵液in 的转速下离心30 m in, 去沉淀, 上清液加入2 倍无水乙醇, 搅拌、放置过夜,使普鲁兰多糖充分沉淀. 沉淀液以4 500r/min 离心30 min, 得普鲁兰多糖沉淀, 沉淀依次用丙酮、乙醚洗涤, P1O5干燥, 即得普鲁兰多糖粗品, 从50 mL 发酵液中可得其粗品115 g.1. 3 多糖及蛋白质含量的测定采用改良的苯酚2硫酸法[ 5 ]. 取待测溶液012 mL , 加入浓度为50 gˆL 的苯酚溶液014mL , 混合均匀后迅速加入2 mL 浓H2SO 4, 振荡摇匀, 于室温放置30 m in, 用721 分光光度计在490 nm 处测定光吸收值.采用Low ry 法[ 6 ] , 以牛血清白蛋白为标准蛋白测定蛋白质含量.1. 4 核磁共振光谱测定及薄层层析1H NMR 频率399195MHz, 90 ℃脉冲25 Ls, 脉冲延迟时间316 s, 累加128 次, 溶剂DM SO 2d6, 参考标准: DDM SO = 2150, 样品浓度5% (质量体积分数) , 控温误差±0. 1 ℃. 13C NMR 频率100157MHz, 90 ℃脉冲14 Ls, 脉冲间隔115 Ls, 宽带噪音去偶, 累加3 000次, 溶剂DM SO 2d6, 参考标准: DDM SO = 39160, 样品质量体积分数12% , 控温误差±0. 1 ℃. 薄层层析(TLC) 采用硅胶板法[ 7 ]. 在10 g 硅胶G260 干粉中加入0102mo lˆL 的乙酸钠溶液25 mL , 搅拌均匀, 平铺在玻璃板上, 自然晾干后, 于120 ℃加热活化30 m in, 制成硅胶板.1. 5 刚果红实验Fig. 1 Curve eluted on DEAE-cellulosecolumn by waterFig. 2 Curve eluted on DEAE-cellulosecolumn by Na2B4O7 solution参照文献[ 8 ]方法. 刚果红溶液浓度为215×10- 5 mo lˆL , 普鲁兰多糖溶液质量浓度为10 m gˆmL. 将N aOH 依次配成不同浓度(012~110 mo lˆL ) , 将普鲁兰多糖溶液和刚果红溶液混合(体积比1∶1) , 然后加入与混合液等体积的不同浓度的N aOH, 静置15 m in 后, 用721 分光光度计依次测定混合液在不同浓度的N aOH 溶液中最大吸收波长的变化(以刚果红溶液为对照).2 结果与讨论2. 1 普鲁兰多糖的纯化2. 1. 1 Savage 法参照文献[9 ]方法. 将610 g 普鲁兰多糖粗品稀释成115% 的水溶液400mL , 加入100 mL 氯仿ˆ丁醇混合液(体积比4∶1) , 充分振荡使蛋白质析出, 以2 000 rˆm in离心30 m in, 除去沉淀, 将上清液再用此方法处理, 重复7 次. 最后得到脱去蛋白的上清液.将该上清液逆向流水透析3 d, 将其减压浓缩至200 mL 左右, 加入2 倍体积无水乙醇, 充分搅拌, 放置过夜, 使普鲁兰多糖沉淀, 沉淀液以4 500 rˆm in 离心30 m in, 将沉淀用丙酮、乙醚依次洗涤, P2O 5 干燥, 得普鲁兰多糖粉末518 g.2. 1. 2 DEA E2纤维素柱层析将经Savage 法除蛋白的普鲁兰多糖粉末溶于10 mL 蒸馏水中, 进行DEA E2纤维素(硼酸型) 柱层析(313 cm ×40 cm ) , 洗脱速度为1 mLˆm in. 首先用蒸馏水洗脱, 分部收集(每管5mL ) , 用改良的苯酚2硫酸法比色鉴定多糖部分, 洗脱曲线如图1所示. 收集多糖峰, 减压浓缩、透析、冷冻干燥得412 g 样品1. 该层析柱用0112mo lˆL 硼砂洗脱, 洗脱曲线如图2 所示. 同样收集多糖峰, 浓缩、透析、冷冻干燥得115 g 样品2.0 3 7 1 高等学校化学学报Vo l. 20 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2. 1. 3 Sephadex G2100 柱层析分别取样品1 和样品2 溶液进行Sephadex G2100 柱层析(1 cm ×100 cm ) , 进样量为015 mL , 样品质量分数为017% , 用蒸馏水进行洗脱, 洗脱速度为4 mLˆh , 用改良的苯酚2硫酸法比色鉴定多糖部分, 洗脱曲线如图3 和图4 所示. 样品1和样品2 各有一个洗脱峰, 收集洗脱峰后分别冷冻干燥得白色粉末410 g P1和112 g P2.Fig. 3 Gel f iltration of sample 1 on SephadexG-100 columnFig. 4 Gel f iltration of sample 2 on SephadexG-100 column经过Savage 法、DEA E2纤维素柱层析及Sephadex G2100 柱层析将发酵得到的普鲁兰多糖进行纯化, 获得了纯品普鲁兰多糖, 总收率6617%.2. 2 结构研究2. 2. 1 薄层层析取普鲁兰酶1 m g (含4 个酶活力单位) 溶于115 mL 柠檬酸2磷酸二氢钠缓冲液中(pH 510, 0103 mo lˆL ) , 将酶液均匀分为3 份, 分别加入10 m g 普鲁兰多糖标准品、P1 及P2, 然后在37 ℃培养箱中保温酶解2 h, 将酶解液以标准麦芽三糖为对照在G260 硅胶薄板展层, 展层体系为乙腈ˆ水(体积比85∶1) , 以硫酸ˆ甲醇(体积比1∶3) 为显色剂, 展层完毕后将显色剂喷于硅胶板上, 在105 ℃加热显色. 由于普鲁兰酶可特异地水解多糖分子中的A(1→6) 糖苷键, 而对其它糖苷键并没有作用, 所以普鲁兰多糖在普鲁兰酶的作用下, 水解为麦芽三糖, 而其它多糖却无此结果. 从薄层层析图谱中可见, 普鲁兰多糖标准品和P1 被普鲁兰酶水解后都形成了麦芽三糖. 说明P1 是由A(1→6) 糖苷键结合的麦芽三糖所组成, 即是普鲁兰多糖. P2 在酶的作用下没有发生降解, 依然是多糖大分子,停留在原点位置, 从而证明P2 不是普鲁兰多糖而是其它多糖.2. 2. 2 红外光谱P1, P2 及标准普鲁兰多糖的红外光谱分析表明, 多糖分子的特征峰为1 200~1 030 cm - 1处的MC= O 峰和930~900 cm - 1处的D 2吡喃葡萄糖环振动峰[ 10, 11 ]. 普鲁兰多糖标准品与P1 谱中出现多糖的特征峰, 其两条谱线几乎完全相同, 但与P2 谱线相差较大,说明P1 为普鲁兰多糖, P2 为其它糖分子.2. 2. 3 核磁共振将纯品普鲁兰多糖P1 经核磁共振光谱分析, 其质子峰位移出现在D 3. 1~5. 4 之间, 由于—OH 效应致使谱峰略增宽. 环侧基—CH2OH 的特征峰出现在D 60. 34, 60. 58处, 表明结构单元中含2 个—CH2OH 基团. 由于多糖相连, 其糖苷键相连的C1 峰移向低场, 出现在D 98174, 100156 和101129 处, 证明结构单元含有不等同的C1, 其它各峰出现在D67. 03~80. 61处. 由1H 和13C NMR 特征峰可知, 该样品与普鲁兰多糖的结构一致.2. 2. 4 刚果红实验刚果红(Congo red) 是一种染料, 分子式为C32H22N 6O 6S2N a2, 它可与具有多股螺旋构象的多糖形成配合物, 配合物的最大吸收波长同刚果红相比发生红移. 在一定的N aOH 浓度范围内, 配合物出现亚稳区[ 12 ]. 普鲁兰多糖在刚果红实验中, 与刚果红配合物1 3 7 1 No. 11 曹海石等: 普鲁兰多糖的分离纯化及结构鉴定© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.的最大吸收波长虽然也发生红移, 但未出现亚稳区, 表明普鲁兰多糖分子并不存在多股螺旋构象. 这是由于普鲁兰多糖分子是由重复单位麦芽三糖经A(1→6) 糖苷键连接而形成的线性分子, 在该多糖的糖链中存在大量的(33% )A(1→6) 糖苷键, 由于A(1→6) 糖苷键存在一定的旋转自由度, 所以缺乏刚性, 在水溶液中有很大的柔曲性, 不易形成螺旋构象. 此外, 虽然普鲁兰多糖分子也含有66% 的A(1→4) 糖苷键, 但在一个重复单位中(3 个葡萄糖分子) 由于空间位阻也很难形成螺旋结构. 因而普鲁兰多糖分子不可能具有单股螺旋、带状等规则结构[ 13 ]. 其在水溶液中的构象只能为无规卷曲.综上所述, 我们诱变得到的高产菌株(A u reobasidium pu llu lan s JB518) 经发酵得到的多糖确为普鲁兰多糖, 其构象为无规卷曲.。
基于纳滤膜深度纯化普鲁兰多糖的预处理方法
郝华伟;高学理;王小娟;高从堦
【期刊名称】《食品与发酵工业》
【年(卷),期】2014(040)005
【摘要】针对纳滤膜深度纯化普鲁兰多糖的进水要求,试验采用混凝-活性碳吸附-超滤膜工艺预处理普鲁兰多糖发酵液.试验结果表明:最适混凝剂用量为10 g/L,最适活性碳用量为25 g/L,脱色时间为65 min;超滤膜分子截留量为67 kDa,最佳的超滤操作压力0.08 MPa,pH3.5,温度为25℃.发酵液浓度可从10 g/L浓缩至27 g/L,且多糖的回收率达到85%以上.
【总页数】5页(P130-134)
【作者】郝华伟;高学理;王小娟;高从堦
【作者单位】中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛,266100;中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛,266100;中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛,266100;中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛,266100
【正文语种】中文
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工业化发酵生产普鲁兰多糖的提取条件优化万玉军;唐晓芳;李镇江;王刚;杨晓琴;郑君;黄伟;江源钢;王宏【摘要】由出芽短杆霉发酵产生的普鲁兰多糖,发酵过程中会产生大量色素、蛋白质以及一些小分子糖类物质,增加了多糖提取难度.该实验将从发酵液除杂、脱色、去蛋白、小分子多糖出发,对后提取过程中用到的助滤剂硅藻土,脱色所需的活性炭,树脂选型,超滤及干燥方式的工艺参数进行优化.试验结果表明,选取一号硅藻土作为助滤剂,用量2%,滤液澄清度高、过滤速度快;脱色活性炭的添加量为0.5%、温度50℃、时间40 min、pH5.5,脱色效果好、普鲁兰多糖得率高;使用树脂型号D,二次脱色效果良好,同时能去除一些杂蛋白;超滤3次,单二寡糖的去除率能达到96.6%,采用滚筒干燥方式,干燥成本低,成品质量佳.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2015(041)006【总页数】5页(P213-217)【关键词】普鲁兰多糖;出芽短杆霉;提取工艺【作者】万玉军;唐晓芳;李镇江;王刚;杨晓琴;郑君;黄伟;江源钢;王宏【作者单位】四川省食品发酵工业研究设计院,四川成都,611130;四川省食品发酵工业研究设计院,四川成都,611130;四川省食品发酵工业研究设计院,四川成都,611130;四川省食品发酵工业研究设计院,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130;成都金开生物工程有限公司,四川成都,611130【正文语种】中文普鲁兰多糖是一种特殊的微生物胞外多糖,是由出芽短杆霉发酵产生的类似葡聚糖、黄原胶的胞外水溶性黏质多糖[1-3]。
因其水溶性好、溶液黏稠稳定、优良的增稠作用[4-5]、无色无味无毒性、安全性好等特点[6],已被广泛用于医药、食品、轻工、化工和石油[7-9]等领域,另外在烟草工业、农业种子保护等领域[10-11]也逐步被应用,是一种很有前景的工业用多糖。
但目前尚未实现规模化生产,原因在于普鲁兰多糖菌种产率低、发酵提取工艺有较大的局限性,比如如何除杂(菌体以及无机盐、有机残余物)、脱色(发酵液中色素沉积过多)、去蛋白(保留目的产物,去除杂蛋白)等问题[12-14]。
筛选出了1株产率可达68~71 g/L的普鲁兰多糖高产菌株,已经用于5 t发酵罐规模的生产。
本实验通过对普鲁兰多糖5 t发酵罐规模发酵后,对普鲁兰多糖提取过程中所遇到的难点进行研究,旨在解决提取问题,为工业化生产提供依据。
1 材料和方法1.1 实验材料菌株:出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)A-22菌株,来源于成都金开生物公司实验室。
普鲁兰发酵液。
1.2 实验试剂NaOH、HCl、乙醇、H2SO4等均为分析纯试剂,成都市科龙试剂化工厂生产。
1.3 实验仪器压滤机、超滤膜设备、NDJ-8S数字式黏度计,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;高速台式离心机,上海安亭科学仪器厂;UV1800PC型紫外可见分光光度计,上海美谱达有限公司。
1.4 实验方法1.4.1 提取工艺流程发酵液预处理→除菌体杂质→活性炭脱色→树脂(脱色、去蛋白)→超滤→干燥1.4.2 发酵液预处理发酵结束后,发酵液经过80℃高温灭酶,稀释到2%,用于后续实验。
1.4.3 硅藻土的选型、用量选取两种硅藻土进行过滤,预处理过后的发酵液分成等体积的3份,硅藻土的量选择1%、2%、3%,制成厚度不同的滤饼层,进行板框过滤,过滤后,测定发酵液的澄清度(透过率)和含糖量。
1.4.4 活性炭对普鲁兰多糖脱色效果实验1.4.4.1 活性炭的用量取等体积的经除菌后的发酵液6份,在自然pH,温度40℃,脱色时间30 min,搅拌条件下,活性炭的用量分别为 0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%(活性炭用量/发酵液体积),经过滤后,在吸光度420 nm条件下测定吸光值,得出普鲁兰多糖的脱色率、损失率。
1.4.4.2 活性炭脱色时间取等体积的经除菌后的发酵液6份,在活性炭用量为0.5%,自然pH,温度40℃,搅拌条件下,筛选脱色时间为20、30、40、50、60、70 min 时脱色效果,经过滤后,在吸光度420 nm条件下测定吸光值,得出普鲁兰多糖的脱色率、损失率。
1.4.4.3 活性炭脱色温度取等体积的经除菌后的发酵液6份,在活性炭用量为0.5%,自然pH,脱色时间为40 min,搅拌条件下,筛选温度为30、40、50、60、70、80 ℃时脱色效果,经过滤后,在吸光度420 nm条件下测定吸光值,得出普鲁兰多糖的脱色率、损失率。
1.4.4.4 活性炭脱色pH取等体积的经除菌后的发酵液6份,在活性炭添加量为0.5%,温度50℃,脱色时间为40 min,搅拌条件下,筛选pH 为4.5、5、5.5、6、6.5、7 时脱色效果,经过滤后,在吸光度420 nm条件下测定吸光值,得出普鲁兰多糖的脱色率、损失率。
1.5 吸附树脂选型活性炭对发酵液脱色后,用树脂进行进一步脱色、去蛋白。
在实验过程中,选用了5种树脂进行实验。
分别装相同柱高,选用活性炭脱色完的发酵液,每份体积相同,过柱,过完之后,观察颜色,得出多糖的得率、损失率及测定含氮量,选择作用明显的树脂。
1.6 超滤过完树脂后的发酵液,浓度为1.5%,进行超滤,体积浓缩为4%,再次加入等体积的纯水,超滤。
同样的操作进行5次,超滤完后,计算发酵液中的单二寡糖的含量及多糖损失率。
1.7 干燥方式的选择取等体积超滤完的发酵液4份(配制成5%的浓度),分别采用冷冻干燥、喷雾干燥、滚筒干燥、微波真空干燥4种干燥方式,对其进行干燥。
分析干燥成本,干燥完之后看产品的复溶性(取3 g溶于100 mL水,置于搅拌器上,800 r/min搅拌至完全溶解)。
1.8 分析方法1.8.1 发酵液多糖的测定普鲁兰多糖含量的测定:样品中普鲁兰多糖的定量分析采用高效液相色谱进行测定。
流动相A:水;流动相 B:乙腈,其比例7∶3。
取一定体积的样品,经过离心,取一定体积的上清液(普鲁兰多糖含量在0.200~0.300 g),加100 μL普鲁兰酶,定容至50 mL。
在58℃下酶解4 h,经0.45 μm膜过滤备用。
进样量为10 μL,流速为1.0 mL/min。
利用标准曲线求普鲁兰多糖的含量。
1.8.2 发酵液的黏度测定采用NDJ-8S数字式黏度计测定。
1.8.3 色素的测定样品中色素测定通过UV1800PC型紫外可见分光光度计在420nm处的吸光值表示。
1.8.4 样品中含氮量测定凯氏定氮法[16]。
1.8.5 单二寡糖测定[7]硫酸蒽酮法。
单二寡糖去除率:(超滤前单二寡糖含量-超滤后单二寡糖含量)/超滤前单二寡糖含量×100)。
1.8.6 普鲁兰多糖的灰分测定[17]灼烧残渣法。
1.8.7 普鲁兰多糖的含水量测定[18]直接干燥法。
1.8.8 普鲁兰多糖的黏度测定[7]2 实验结果和分析2.1 硅藻土的选型、用量硅藻土的用量如表1所示,压滤后的发酵液的澄清度(透过率)和多糖得率,确定硅藻土的型号及用量。
表1 助滤剂添加量对助滤效果的影响Table 1 The effect of diatomaceous earth dosage on filter型号硅藻土量/%黏度/(mPa·s)T420/%多糖得率/%1号助滤剂116 89.9 45.83 1号助滤剂 2 30.6 94.8 87.65 1号助滤剂 3 1.5 87.8 4.29 2号助滤剂 1 19 67.9 54.42 2号助滤剂 2 5.1 87.8 14.62 2号助滤剂36.9 84.6 19.76从表1可以看出,因为普鲁兰多糖性质特殊,所以滤饼层硅藻土型号和用量的不同直接影响发酵液的澄清度和目的产物的得率,实验结果表明,以1号硅藻土作为助滤剂,用量2%,此时普鲁兰多糖的得率高、澄清度较好。
2.2 活性炭用量、脱色时间、脱色温度、脱色最适pH2.2.1 活性炭的用量活性炭是多孔性固体吸附剂,吸附能力较强。
如图1所示,随着活性炭的用量不断加大,脱色率逐渐增大,脱色效果较好,用量超过0.5%,脱色效果不稳定。
活性炭量的加大,多糖的损失率不断增大,可能是活性炭吸附多糖,造成一定损失。
选择用量为0.5%,既能达到良好的脱色效果,节约活性炭用量,同时还可以降低多糖的损失。
图1 不同用量的活性炭对脱色的影响Fig.1 The influence of different dosage of active carbon decoloring effect2.2.2 活性炭脱色时间如图2所示,随着时间的延长,40 min时是脱色效果最好,此时可能已达到活性炭吸附色素的饱和度,60 min以后脱色效果有所下降,可能是时间太长,导致发酵液中小分子糖发生褐变反应,反而有色素产生,影响脱色效果。
因此选择最适脱色时间为40 min。
图2 脱色时间对活性炭脱色效果的影响Fig.2 Different time on the decoloring effect of activated carbon2.2.3 活性炭脱色温度如图3所示,温度对活性炭脱色影响较明显,在温度较低时,脱色效果不好,活性炭的吸附能力较差,到达吸附饱和的时间长。
而在温度高时,脱色效果变差,可能是因为发酵液仅经过除菌预处理,液体中含有较多小分子糖类,蛋白质等其它杂质,高温下易发生反应,产生新的色素。
同时,温度过高,活性炭对多糖的吸附能力也增加,损失率增大。
因此选择脱色温度为50℃,多糖的脱色效果好,损失率低。
图3 不同的温度对活性炭脱色效果的影响Fig.3 Different temperature on the decoloring effect of activated carbon2.2.4 活性炭脱色pH如图4所示,脱色液pH5.5时,活性炭脱色效果最高,pH>6,脱色率降低,pH 在5~7之间多糖的损失率较低。
因此,提高脱色效果和降低多糖损失率的前提下,选择在pH为5.5作为最适活性炭脱色pH值。
图4 不同pH对活性炭脱色效果的影响Fig.4 Different pH on the decoloring effect of a activated carbon2.3 吸附树脂选型从图5中可以看出,编号分别为A-E的5种树脂,对发酵液进一步脱色、去蛋白,树脂A型相对于其他4种,脱色率最高,能达到96%,C、D、E三种树脂脱色效果接近,脱色率94%左右,B型脱色率最低。