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提高黄原胶热稳定性的发酵实践

发布日期:2015-02-06 15:48:13
无机硅改性羧甲基淀粉钠降滤失剂的研制及其性能和硅改性羧甲基淀粉钠
提高黄原胶热稳定性的发酵实践:
提高黄原胶热稳定性的发酵实践,黄原胶是一种具有广泛用途的微生物多糖。以野油菜黄单胞菌1.1781 (Xanthomonas campestris)为生产菌株, 进行了摇瓶条件下黄原胶发酵条件的优化研宄,得到耐热性黄原胶形成的最佳条件为:蔗糖50.0 g/L,蛋白胨5.0 g/L, K2HPO44H2O4.0 g/L,MgSO4*7H2O0.2 gL,柠檬酸2.0 gL,碳酸钙3 g/L,H为7.0。所得黄原胶成品经121 °C高温处 理3 h,测得的粘度为31.17 mPa«s,比基本培养条件提高了 24.13 °%。通过采用热重分析仪(TGA)对其耐热性进行研 宄,结果表明,黄原胶是一种热稳定性好的食品胶。
黄原胶(Xanthan gum)是以碳水化合物为主要底 物,提高黄原胶热稳定性的发酵实践,由甘蓝黑腐黄单胞菌或野油菜黄单胞菌发酵而成 的一种酸性胞外杂多糖。它是一种生物高分子聚合物, 具有纤维素的主链和低聚糖的侧链,由D-葡萄糖、D- 甘露糖、D-葡萄糖酸、乙酸和丙酮所组成的“五糖重复 单位”聚合而成。提高黄原胶热稳定性的发酵实践,因其独特的分子结构,而使其具有独 特的流变性、良好的水溶性、对热酸碱的稳定性、与各 种盐类的相溶性等许多优异的理化性能,已被广泛应 用于食品、饮料、化妆品、洗涤剂、陶瓷、石油开采、化工 涂料、森林灭火等三十多种行业[1-4]。
黄原胶成品的热稳定性高低是评价黄原胶品质好 坏的重要指标之一,但是由于国产黄原胶溶液在高温 下不稳定,易发生热氧化降解作用,使粘度严重损失, 即热稳定性远低于进口黄原胶。因此,通过改善发酵条件来提高黄原胶热稳定性的途径,对提高黄原胶的质 量具有重要意义[5-6]。
1材料与方法 1.1 菌种
野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris) 1.1781:
购自中国普通微生物保藏管理中心。
1.2培养基
1.2.1固体斜面培养基
牛肉浸膏3.0 g,NaCl 5.0 g,蛋白胨10.0 g,琼脂
15.0g,蒸馏水 1 000 mL,pH7.0。
1.2.2种子培养基
蔗糖10.0g,蛋白胨8.0g,酵母膏1.5g,牛肉浸膏
3.0g 蒸馏水 1 000 mL,pH7.0。
1.2.3发酵培养基
蔗糖 50.0 g,蛋白胨 5.0 g CaCQ 3.0 g,KHPO4 • 3HO2.5 g,MgSO4.7H2O 0.1 g 蒸馏水 1 000 mL,pH7.0。
1.3主要试剂和仪器
牛肉浸膏、酵母膏、蛋白胨、蔗糖、琼脂、NaCl、Ca-
C〇3、K2HP〇4.3H2〇、MgS〇4,7H2〇、乙醇(95 %)、氢氧化
钠、盐酸等:以上试剂均为分析纯;电子天平、无菌间、 恒温生化培养箱、电热手提压力蒸汽消毒器、恒温调速 摇瓶柜等。
1.4溶液粘度的测定
采用NDJ-1型旋转粘度计测定粘度(n)。
1.5黄原胶溶液热稳定性的测定方法
将黄原胶溶液装于250 mL三角瓶中,加入热稳定 剂,用牛皮纸封口,放入电热手提压力蒸汽消毒器内, 经121 C高温处理3 h测定粘度(n )。确定黄原胶溶 液的热稳定性大小。
1.6用DTA和TG观察黄原胶的热稳定性 1.6.1试样
黄原胶成品(正交试验最佳条件)、阿拉伯胶、 CMC广饶中印工贸有限企业 1.6.2 仪器
TGA/SDTA 85/e,制造商:瑞士。
1.6.3实验条件(DTA和TG)
称重量程< 1 g,称重灵敏度为0.1 yg,扫描温度为 30 C~700 C,升温速度10 °C/min,静态空气。
2结果和讨论
2.1耐热性黄原胶形成的最佳条件
在单因素试验的基础上,选择碳源(蔗糖),氮源 (蛋白胨),K2HPO4*3H2O,MgSOr7H2O,柠檬酸为因子,
每因子选择三水平,用L (34)正交表设计9组摇瓶发 酵试验,见表1。
表1正交试验L(34)因素水平表 Table 1 L(34) orthogonal experiment design for factors and levels
所得黄原胶成品经121 °C高温处理3 h测得的粘 度作为正交试验的结果。其结果如表2、图1所示[7-8]。
表2 L(34)正交试验结果 Table 2 Results of L9(34) orthogonal experiment
试验号
No.ABCD粘度 n/(mPa*s)
1111121.54
2122226.11
3133320.35
4212327.18
5223123.57
6231226.89
7313210.02
8321329.05
9332124.85
&68.0058.7477.4869.96
K277.6478.7378.1463.02
K363.9272.0953.9476.58
R13.7219.9924.2013.56
由图1可知,在现有的范围内,无机盐含量对耐 热性黄原胶的形成影响较大,其次是氮源,柠檬酸和 碳源的影响。耐热性黄原胶形成的最佳条件为:蔗糖
50.0g/L,蛋白胨 5.0 g/L,K2HPO4.3H2O 4.0 g/L,MgSO4. 7HO 0.2 g/L,柠檬酸 2.0 g/L,碳酸钙 3 g/L,pH 为 7.0。 所得黄原胶成品经121 C高温处理3 h,测得的粘度为 31.17 mPa*s。比基本培养条件提高了 24.13 %。
2.2 热重分析
热重分析是研究聚合物的降解模式和热稳定性 的一种简单而精确的方法。提高黄原胶热稳定性的发酵实践,本文对黄原胶成品(正交试 验最佳条件)进行热重分析,结果如图2所示。
根据热重试验,表3列出了黄原胶和其他胶的热 参数。样品最开始少量的质量损失是由于胶结构中分 子结合水的解吸。和其他胶一样,黄原胶的热重曲线 
是由两个降解过程所组成的。胶的最主要的降解温度通过采用热重分析仪(TGA)对其耐热性进行研究,结
一般都大于200 °C,黄原胶的最主要的降解温度为果表明,黄原胶是一种热稳定性好的食品胶。
242.17 °C。通过比较可知,黄原胶是一种热稳定性好的
参考文献:
微生物胶[9-1。] 
表3黄原胶和其他食品胶热重参数 Table 3 TG characteristic temperature of Xanthan gum and other food gums
食品胶 分解阶段 Food gum of weight Stages of analysis温度范围/C Range of temperature/C降解最快温度/C Temperature declining quickest/C重量损失/% Losses/%
黄原胶130.3 188.3129.86.52
Xanthan gum2200.4~448.2298.556.23
阿拉伯胶132.9 161.473.47.8
Gum Arabic2228.7~361.2310.957.9
CMC141.9~188.1139.37.5
2258.9~317.6300.451.1
3结论
本文以野油菜黄单胞菌1.1781 (Xanthomonas campestris)为生产菌株,进行了摇瓶条件下黄原胶发 酵条件的优化研究,得到具有较高耐热性的黄原胶,其成 品经121 C高温处理3 h,测得的粘度为31.17 mPa*s,比
基本培养条件提高了 24.13 %。因此,直接研究发酵条 件对黄原胶成品热稳定性大小的影响具有实际意义。
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