一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法与流程

本发明涉及发酵，具体为一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法。

背景技术：

1、黄原胶又称黄胶、汉生胶、黄单胞多糖，是一种由假黄单胞菌属发酵产生的单孢多糖，由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工程技术，切断1，6-糖苷键，打开支链后，再按1，4-键合成直链组成的一种酸性胞外杂多糖。随着产业更新换代以及人们日益增长的对于营养和食品安全的要求，黄原胶这类高价高质的食品添加剂的需求日益增长。另外黄原胶凭借优良的增稠性、低磨阻、造缝效率高、携砂能力强、成本低、配制方便、返排性好和残留小等优点，多年来在油气勘探业使用集中，市场巨大。

2、目前，制备黄原胶的方法有三种：发酵法、蛋白质水解法、化学合成法。其中使用最广泛的是生物发酵法，而生物发酵又分为分批发酵、补料分批发酵、半连续发酵、连续发酵等多种模式。目前在黄原胶的制备过程中，多采用分批发酵，如中国专利cn 109929892a公开的“一种发酵产高品质黄原胶的工艺”便是采用的分批发酵，在发酵罐中投放有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，在一定的发酵条件下只完成一个生长周期的发酵，该种方法需要消耗较多的人力和物力，每一个周期发酵完成后都要进行放料、灭菌、清洗等流程，工序较为繁琐，进而导致整个发酵过程生产效率低下，成本增加。为了解决分批发酵存在的问题，在发酵的过程中，补加新鲜培养基，但发酵液不放出，会导致最终发酵液的量增加，进而出现有害代谢产物不断累积的情况。所以如何对发酵培养基和发酵条件进行优化，降低成本、提高黄原胶的产率和品质，以及使发酵过程更加绿色低碳是现在需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，发酵过程中，补加新鲜培养基的同时，放出等量的发酵液，有效提高了整个发酵过程的效率并降低了成本。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，包括以下步骤：

4、s1：将甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌接入种子培养基中，28℃培养24h，得黄单胞菌种子液；

5、s2：将黄单胞菌种子液以5％的接种量接入含淀粉乳25 -30g/l发酵培养基的发酵罐中，搅拌培养42-48h，产胶达36g/kg以上；

6、s3：培养结束后，放出15～20％体积的发酵液a，再补加相同体积的发酵培养基，继续培养15-20h；

7、s4：重复上述步骤s3，并循环3或4次，得放出的发酵液b、c、d；

8、s5：将得到的发酵液a、发酵液b、c、d及发酵罐中发酵液分别分离提纯得到黄原胶产品。

9、进一步地，所述种子培养基为：蔗糖10g/l，蛋白胨8g/l，酵母粉1g/l，牛肉浸膏3g/l；ph为7.2。

10、进一步地，所述发酵培养基为：淀粉乳25 -30g/l，大豆水解液5g/l，磷酸二氢钾5g/l，碳酸钙3g/l，硫酸镁2.5g/l，柠檬酸0.25g/l，硫酸亚铁0.25g/l；ph为7.0～7.2；配制发酵培养基时用液氨调节ph值。

11、进一步地，所述步骤s2中搅拌速度为100r/min，发酵罐中溶氧控制在20％，开始发酵前温度保持在28℃，开始发酵后逐渐将发酵温度增长至32℃。

12、进一步地，所述步骤s3中，补加相同体积的发酵培养基后检测发酵罐中淀粉乳的波美度，通过添加淀粉乳将其波美度控制在18～20；发酵罐中固形物的含量控制在380～410g/l，温度保持在32℃，搅拌速度为220r/min。

13、进一步地，所述步骤s5采用醇提法进行分离提纯，具体的操作步骤如下：

14、s51：将发酵液置于高速离心机中离心，收集上层液体，按照10g/l的比例添加珍珠岩助滤剂过滤，调节滤液的ph至4.8～5.2，向滤液中加入乙醇，并控制滤液中乙醇的体积百分比浓度为55～60％，搅拌45min后，自然沉降15min，然后500rpm离心3min，收集沉淀物，即得粗黄原胶；

15、s52：向粗黄原胶中添加乙醇，控制乙醇的体积百分比浓度为60％，搅拌40min，自然沉降15min，然后500rpm离心3min，收集沉淀物，经干燥、粉碎即得黄原胶产品。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、(1)本发明选择半连续发酵的方法制备黄原胶，培养一段时间便放出部分发酵液并补加新鲜培养基，通过这种发酵方法，可以实现菌种和设备的充分利用，有效提高制备黄原胶的效率以及降低成本，保证发酵收益的持续性和最大化。

18、(2)本发明通过对发酵培养基进行优化，选择淀粉乳提供碳源，且对淀粉乳的波美度进行检测，通过淀粉乳波美度的值可以直观的反应发酵罐中淀粉的含量，进而判断发酵罐中碳源的含量。且本发明在发酵初期先添加部分淀粉乳，通过控制淀粉乳的量来控制菌体的增加量，抑制前期菌体增长过快，来保证发酵的稳定进行，而发酵一段时间之后，由于碳源进行了消耗，发酵菌种便不再生长以产生代谢产物，所以本发明在发酵过程中通过补加碳源的方式来保证发酵的持续进行。

19、(3)本发明中每一次放出发酵液后，便对放出的发酵液进行分离提纯得到部分黄原胶产品，因为每两次放出发酵液之间间隔15～20h，若要将所有发酵液汇集统一提纯，会出现先放出的发酵液染菌的情况，本发买那个通过对昂出发酵液分别提纯，极大的降低了发酵液染菌的可能性，可提高黄原胶的产率以及品质。

20、(4)本发明在配制发酵培养基时，选用液氨来调节ph值，液氨在调节ph的同时还可以提供氮源。

技术特征：

1.一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，其特征在于，所述种子培养基为：蔗糖10g/l，蛋白胨8g/l，酵母粉1g/l，牛肉浸膏3g/l；ph为7.2。

3.根据权利要求1所述的一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，其特征在于，所述发酵培养基为：淀粉乳25-30g/l，大豆水解液5g/l，磷酸二氢钾5g/l，碳酸钙3g/l，硫酸镁2.5g/l，柠檬酸0.25g/l，硫酸亚铁0.25g/l；ph为7.0～7.2；配制发酵培养基时用液氨调节ph值。

4.根据权利要求1所述的一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，其特征在于，所述步骤s2中搅拌速度为100r/min，发酵罐中溶氧控制在20％，开始发酵前温度保持在28℃，开始发酵后逐渐将发酵温度增长至32℃。

5.根据权利要求4所述的一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，其特征在于，所述步骤s3中，补加相同体积的发酵培养基后检测发酵罐中淀粉乳的波美度，通过添加淀粉乳将其波美度控制在18～20；发酵罐中固形物的含量控制在380～410g/l，温度保持在32℃，搅拌速度为220r/min。

6.根据权利要求5所述的一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，其特征在于，所述步骤s5采用醇提法进行分离提纯，具体的操作步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种通过半连续发酵制备黄原胶的方法，涉及发酵技术领域，包括以下步骤：S1：将甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌接入种子培养基中，得黄单胞菌种子液；S2：将黄单胞菌种子液以5％的接种量接入含淀粉乳25‑30g/L发酵培养基的发酵罐中，搅拌培养42‑48h，产胶达36g/kg以上；S3：放出15～20％体积的发酵液A，再补加相同体积的发酵培养基，继续培养15‑20h；S4：重复上述步骤S3，并循环3或4次，得放出的发酵液B、C、D；S5：将得到的发酵液A、发酵液B、C、D及放罐发酵液分别分离提纯。本发明选择半连续发酵的方法制备黄原胶，可以实现菌种和设备的充分利用，有效提高制备黄原胶的效率以及降低成本，保证发酵收益的持续性和最大化。

技术研发人员：赵兰坤,陈晓妮,伏广好,金晶晶,高雷,刘路,党娟
受保护的技术使用者：内蒙古阜丰生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16