发酵法在黄原胶生产中的应用
作者：食工0802 陈贝莉 0810100227 指导老师：蒋予箭
摘要：本文对黄原胶作了简单的介绍，指出其在食品工业中的应用。着重讨论了发酵法生产黄原胶，从菌种的选取及保存、发酵工艺、提取工艺三个方面介绍黄原胶的生产工艺，在发酵工艺中着重介绍固体发酵法和两步发酵法，并说明黄原胶发酵工艺的影响因素，使黄原胶生产过程中可以从这几个方面进行工艺优化，提高黄原胶的产量及质量。
关键字：黄原胶、固体发酵法、两步发酵法、影响因素、发酵工艺
正文：
1.前言
黄原胶应用范围很广，目前世界上食品工业应用占60％，石油及其它工业占40％。黄原胶在食品工业中是理想的增稠剂、乳化剂、成型剂，在某些苟刻条件下(如pH3— 9，温度80—130℃)，它的性能基本稳定，比明胶、CMC、海藻胶、果胶等优越。黄原胶另一个大市场是石油工业，黄原胶在增粘、增稠、抗盐、抗污染能力远比其它聚台物强，尤其在海洋、海滩、高卤层和永冻土层钻井，黄原胶用于泥浆处理、完井液和三次采油等方面效果显著，对加快钻井速度、防止油井坍塌、保护油气田、防止井喷、大幅度提高采油率等方面都有明显的作用。黄原胶在其它行业中也有广大的市场。用它作为釉浆悬浮剂和粘结剂．被称为陶瓷工业的重大技术革新。对于具有如此重要作用的黄原胶，我国黄原胶的还存在许多影响和制约因素。本文着重阐述了黄原胶对于食品的应用、黄原胶的生产工艺及黄原胶生产工艺中影响因素的控制。
2. 黄原胶的特性简介
黄原胶是一种高分子杂多糖，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2×10^6～50×10^6u之间。
黄原胶这种独特的分子结构和双螺旋体的分子体态，使得黄原胶具有优异的性能和广泛的用途。其优异的性能主要体现在（1）强亲水性、（2）增稠性、（3）酶稳定性和热稳定性、（4）酸，碱，盐稳定性、（5）流变性、（6）悬浮性和乳化性、（7）黄原胶与其他食品胶的配伍性和协同增效性。
3. 黄原胶在食品中的应用
黄原胶具有优良的乳化稳定性、温度稳定性、与食品中其他组分的相溶性以及流变性，被广泛应用于各种食品中，能显著改善食品的质地、口感、外观品质．提高其商业价值。黄原胶在食品工业中的应用具体可概括为以下几个方面：
3.1 作为增稠稳定剂
黄原胶作为增稠稳定剂应用于各种果汁饮料、浓缩果汁、调味料(如酱油、蚝油、沙托调味汁)的食品中。
3.2 作为乳化剂
黄原胶作为乳化剂用于各种蛋白质饮料、乳饮料等中．可防止油水分层、提高蛋白质的稳定性、防止脂肪上浮、防止蛋白质沉淀。
3.3 作为填充剂及品质改良剂
黄原胶作为稳定的高粘度填充剂，可广泛应用于蛋糕、面包、饼十、糖果等食品的加，使食品具有更优越的保形性。延长其松软时间，使食品有更长的保质期，获得比传统做法更好的口感。
3.4 作为乳化稳定剂
黄原胶作为乳化稳定剂应用于冷冻食品，在冰洪淋、雪糕中应用可控制冰品、抗融化、延长保存期、提高膨胀率等。
3.5 作为保水剂
黄原胶可作为保水剂广泛应用于各种肉制品的加工，能显著增加肉制品的持水性、延长货架期、抑制淀粉的回生，提高嫩度、色泽和风味，从而提高出品率。
3.6 作为保鲜剂
黄原胶可替代亚硫酸盐作为保鲜剂广泛应用于水果、蔬菜的保鲜加工处理，可防止果蔬失水、褐变等现象的发生，从而延长产品保质期，同时又避免了使用亚硫酸盐使食品失去原色而被漂白并产生不愉快的嗅感的缺点。
3.7 作为凝固剂
黄原胶作为凝同剂用于果冻，赋予果冻软胶状态，加工填充物时，使果冻的粘度降低。
4. 发酵法生产黄原胶
4.1 生产菌种的选育及保藏
4.1.1 生产菌种的选育
黄原胶生产菌株大多采用十字花科植物黑腐病的病原细菌——黄单孢杆菌及其变异株，可从土壤中和植物的病原体上分离筛选得到。我国的黄原胶生产菌株多数为野油菜黄单胞杆菌，采用常规方法进行黄原胶生产菌株的选育。
除了常规方法，还可以通过物理化学诱变的方法来诱变育种来改进黄原胶生产菌的特性产胶能力，改善产物的性能等。例如经诱变处理可以筛选到不产色素的黄原胶生产菌株。俞峰等人将野油菜黄单胞菌用硫酸二甲酯、氯化锂或紫外线连续两次复合处理，利福平或杆菌肽的抗药性平板筛选，所获得的变异株发酵液粘度提高30%-70%，产胶率提高20%-80%。高质、优质黄原胶生产菌最为理想的选育方法是采用基因工程手段，定向地改造和构建新型工程菌，以达到优质、高产、低能耗的目的。
4.1.2 生产菌种的保藏
为了避免生产菌株退化和变异，要尽量限制菌株的传代次数，避免将菌株长期保存在琼脂斜面上，最好用冷冻干燥和低温保存法保藏。
有实验结果表明，对黄原胶菌种长期保藏采用矿物油保藏法。此法简单易操作，保存菌种存活率高，最长保存时间可达5～6年。菌种保藏5年后，经测定，摇瓶发酵液平均粘度为原菌种的81．7％，产胶率87．6％，各种性能基本保持不变，保存效果理想。该实验具体操作如下：
（1）选用优质无色、中性、比重为0．8～0．9g／cm 的矿物油，装入三角瓶中，加棉塞，用防潮纸包好。98MPa火 30min取出，置于40℃温箱中蒸发水分，或于ll0～l70℃烘箱去水分，经无菌检查后备用。
（2）将需要保藏的黄原胶菌种接种在葡萄糖琼脂斜面上，于28～30℃恒温箱培养48h(斜面宜短，最好不要超过试管的1／3)，以得到健壮的菌体细胞，备用。
（3）在无菌条件下，用无菌吸管吸取已灭过菌的矿物油，注入已培养好的新鲜的斜面菌体细胞上，以高于斜面项端l～3cm 为准，使菌体与空气隔绝。
（4）将已灌注矿物油的菌种斜面以直立状态置于低温(5℃左右)干燥处保藏。（5）任移接或再培养时，先沿试管壁倒去附在菌体卜的矿物油，将菌体移接在适宜的斜面培养基上，生长繁殖后上摇瓶，测粘度与产胶率。一般情况下，要进行生产，需经分离复壮。
此实验结果表明：采用不常用的矿物油保藏法，保藏时间长，菌株存活率高，菌种各种性状保存良好，最长保存时间可达5～6年，且操作简单易行。
4.2 发酵工艺
目前黄原胶的发酵可采用分批发酵、半连续发酵和连续发酵等发酵方式，最常用的发酵方式是分批发酵，传统的发酵方法工艺流程如图1所示：
图1 黄原胶生产流程概图
除了传统的发酵生产方法，还有研究者发现了其他方式的发酵方法。以下介绍了固体发酵法和两步发酵法两种黄原胶的发酵方式：
4.2.1 固体发酵法
本实验采用野油菜黄单胞菌作为菌种，采用固体发酵法进行黄原胶生产的研究。
4.2.1.1 培养基
