一种透明型低酰基结冷胶的提取方法与流程

本发明属于微生物发酵工艺领域，具体涉及一种低酰基结冷胶的提取方法。

背景技术：

1、结冷胶是由重复的四个糖分子依次以d-葡萄糖、d-葡萄糖醛酸、d-葡萄糖、l-鼠李糖按2：1：1的比例通过糖苷键连接而成的高分子生物多糖物质，可由少动鞘氨醇单胞菌（sphingomonas paucimobilis）经有氧发酵获得。结冷胶易于使用、有良好的风味释放性和较高的热稳定性，凝胶的时间及温度可调控，凝胶不易受ph影响，且具有多样的质构特性，是目前性能优越、应用广泛的生物胶之一。

2、结冷胶凝胶的特性与其多糖分子中的酰基含量有关，按结冷胶多糖分子中酰基的含量通常将结冷胶产品分为高酰基结冷胶和低酰基结冷胶两种。高酰基结冷胶即天然结冷胶，总体酰基含量在15%-18%（11%-13%的甘油酰基和4%-5%的乙酰基），水化后易形成粘弹性凝胶，凝胶强度小且容易变形；低酰基结冷胶，总体酰基含量小于2%（少于1%的甘油酰基和1%的乙酰基），凝胶强度大、易脆裂。

3、发酵制备的结冷胶属于高酰基结冷胶，在其下游提取阶段进行脱酰基处理获得低酰基结冷胶产品。下游提取阶段是影响结冷胶成本与质量的关键因素，目前结冷胶提纯的普遍方法是，首先在发酵液中添加二价金属离子或者使用大量酒精进行结冷胶的凝絮沉淀，尤其是在进行脱酰基处理制备低酰基结冷胶时，溶液ph调节到极碱性，变化范围大。这种传统提纯结冷胶的方法有诸多弊端：首先是低酰基透明结冷胶要彻底祛除胶体中的蛋白质比较困难，产品的透光程度收到一定影响，一般只能达到80%以上；二是预处理阶段消耗的大量酒精洗涤增加了生产成本，且不安全；二价金属离子的引入使得结冷胶产品溶解困难，形成的凝胶略微发白，影响降低结冷胶的品质。

4、通常情况下，发酵液中结冷胶含量很低，用乙醇等有机溶剂分离提取发酵液得到的粗结冷胶仅为发酵液的1-2%（w/v），并且粗结冷胶中还含有大量的菌体碎片和蛋白质。虽然发酵液中结冷胶含量很低，但是发酵液的粘度很高，难以彻底除掉发酵液中的杂质，导致产品的透光度受到一定的影响。因此必须对发酵液进行一系列处理才能得到高质量的结冷胶。

5、cn103409492a公开了一种从发酵液中提取透明低酰基结冷胶的技术方案，该工艺不足之处在于絮凝及再絮凝过程中需要加入2-3倍体积的乙醇，乙醇消耗量极大，生产成本高。cn101591399b公开了一种适用于组织培养基的低酰基结冷胶提取方法，尽管产品外观好、透光度高、产品凝胶强度高，但工艺繁杂，需要通过离子交换工艺进行除杂脱色，周期较长且会产生大量的再生废液，污染环境。cn101724090a公开了一种结冷胶生产工艺，其特点是使用超滤膜浓缩发酵液，再经纯水超滤纯化送入干燥设备进行直接喷雾干燥得到粉末产品，喷雾干燥法需要极大的能耗，提取过程中用使用的超滤膜价格高且不能再生，导致制造成本居高不下。cn101191138a公开了一种从结冷胶发酵液生产结冷胶成品的方法，类似盐法絮凝沉淀提取结冷胶的方案，但该方法由于在提取过程中加入大量无机盐和碱溶液，特别是二价阳离子，导致产品灰分高，凝胶强度低，影响了产品的应用推广。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的问题，本发明提供一种透明型低酰基结冷胶的提取方法，包括以下步骤：

2、（1）发酵液预处理

3、用水将结冷胶发酵液按体积比稀释3-8倍，维持在室温至加热煮沸之间任一温度一段时间，得到结冷胶稀释液；

4、（2）脱酰基

5、将步骤（1）得到的发酵液加入碱液，调节ph至强碱性，在高温条件下脱酰基，得到低酰基结冷胶溶液；

6、（3）絮凝除杂

7、步骤（2）完成后，即刻加入碱土金属絮凝剂溶液，得絮状物沉淀后，向反应液加入助滤剂，收集得到澄清的结冷胶清液；

8、（4）絮凝提取

9、将结冷胶清液降至室温，加入酸调节ph至强酸性，结冷胶成絮状沉淀析出，过滤收集滤饼；

10、（5）醇洗

11、结冷胶滤饼加入无水低级醇，溶解为絮凝状态后，加入碱液调ph值至7-8，过滤后再次得结冷胶滤饼；

12、（6）干燥粉碎

13、将滤饼烘干粉碎得粉末状产品。

14、根据本发明的实施方案，在步骤（1）之前还包括微生物发酵得结冷胶发酵液的步骤。

15、根据本发明的实施方案，所述微生物发酵步骤包括以下步骤：将经活化的少动鞘氨醇单胞菌培养得种子液，将种子液接入发酵罐培养，得结冷胶发酵液。

16、其中，所述种子培养基为：牛肉膏3 g/l，蛋白胨5 g/l；所述发酵培养基为：葡萄糖20-30 g/l，酵母提取物1-3 g/l，蛋白胨2-5 g/l，kh2po4 1-5 g/l，k2hpo4 1-3 g/l，mgso40.1-1 g/l；所述培养种子液的条件为：20-40℃、150-400rpm，15-30h。所述发酵罐培养条件为：20-40℃、ph6-8、do15-40%，60-80h。

17、根据本发明的实施方案，所述步骤（1）中，结冷胶稀释后，加热煮沸搅拌10-60min，得结冷胶稀释液。

18、根据本发明的实施方案，所述步骤（2）中，所述高温为60-80℃，当步骤（1）在室温或低于该高温时，加入碱液前，先将稀释液升温至60-80℃并维持，优选为68-75℃，维持反应30-45min。当步骤（1）在加热煮沸或高于该高温时，加入碱液前，先将稀释液降温至60-80℃并维持，优选为68-75℃，维持反应30-45min。所述碱液是指碱金属、碱土金属的氢氧化物溶液，优选为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。所述强碱性是指ph值范围在11-14之间。

19、根据本发明的实施方案，所述步骤（3）中，所述碱土金属絮凝剂为氯化钙、氯化镁、硫酸钙、硫酸镁、氯化铝中的一种、两种或多种，其加入量为结冷胶稀释液的0.1%-1.5%（w/v即g/ml）。所述助滤剂选用80-150目硅藻土，其加入量为结冷胶稀释液0.5%-1.5%（w/v即g/ml）。

20、根据本发明的实施方案，所述步骤（4）中，所述酸选自无机酸和/或有机酸中的一种、两种或多种所述无机酸例如盐酸，硫酸，磷酸，碳酸等，所述有机酸例如醋酸，柠檬酸，苹果酸，酒石酸，乙酸等。所述强酸是指ph值范围在2.55以下，例如1.0-2.5之间。

21、根据本发明的实施方案，所述步骤（5）中，所述低级醇是c1-c6醇，例如乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇中的一种或两种或多种，其浓度不低于95%；其用量为30-70 ml/g（即低级醇体积（ml）/结冷胶滤饼质量（g））。所述碱液选用与步骤（2）相同的碱液。

22、根据本发明的实施方案，所述步骤（4）与（5）中的过滤采用150-250目滤布。

23、根据本发明的实施方案，所述滤饼在80-95℃下烘干3-6小时。

24、根据本发明的实施方案，所述室温是指温度在15-30℃范围内。

25、本发明还提供一种由以上方法制备得到的透明型低酰基结冷胶产品。