9.1.4功能性多糖和功能性油脂

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1、9.1微生物功能性制品9.1.4微生物功能性多糖和微生物功能性油脂9.1.4.1微生物功能性多糖微生物多糖是細(xì)菌、真菌和藍藻等微生物在代謝過程中產(chǎn)生的對微生物有保護作用的生物高聚物，根據(jù)在細(xì)胞內(nèi)不同的存在形式，通常被分為3類：構(gòu)成微生物細(xì)胞成分的胞內(nèi)多糖；粘附在細(xì)胞表面上的胞壁多糖；分泌到培養(yǎng)基的胞外多糖，包括微莢膜、莢膜、粘液團和菌膠團。微生物多糖除了對微生物自身具有生物學(xué)意義外，重要的是它具有安全無毒、理化性質(zhì)獨特、用途廣泛、易與菌體分離，可通過深層發(fā)酵實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)良特性。與植物多糖相比較，微生物多糖的生產(chǎn)周期短，不受季節(jié)、地域、病蟲害的影響，具有較強

2、的市場競爭力和廣闊的發(fā)展前景。1、細(xì)菌多糖微生物發(fā)酵合成的食品膠最具代表性的有黃原膠和葡聚糖，他們屬于細(xì)菌多糖。微生物胞外多糖的生產(chǎn)在上個世紀(jì)50年代引起了人們的注意。主要是利用甘藍黑腐病黃單胞菌合成多糖—黃原膠。（1）黃原膠黃原膠(Xanthangum)，又稱漢生膠，是野油菜黃單胞桿菌（Xanthomonascampestris）以碳水化合物為主要原料，經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的一種用途廣泛的微生物胞外多糖。1952年由美國農(nóng)業(yè)部依利諾斯州皮奧里爾北部研究所分離到甘藍黑腐病黃單胞菌，并使甘藍提取物轉(zhuǎn)化為水溶性的酸性胞外雜多糖而得到。由于該多糖具有很高的黏度、流動觸變性和穩(wěn)定

3、的理化性質(zhì)，且無毒，是目前國際上集增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定于一體，性能最優(yōu)越的生物膠，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、石油開采、紡織工業(yè)、農(nóng)業(yè)、陶瓷、印染、香料、化妝品及消防等領(lǐng)域。1）黃原膠的生產(chǎn)①選用菌種黃原膠發(fā)酵所用的菌種一般為野油菜黃單胞菌(亦名甘藍黑腐病黃單胞菌)，菜豆黃單胞菌(X.phaseoli)、錦葵黃單胞菌(X.malvacearum)和胡蘿卜黃單胞菌(X.carotae)亦可作為發(fā)酵菌種。②發(fā)酵方式補料分批發(fā)酵較為理想，可避免分批培養(yǎng)過程中底物隨時間減少以及連續(xù)培養(yǎng)過程中出現(xiàn)底物抑制現(xiàn)象。7③培養(yǎng)基C源常用C源有葡萄糖、玉米漿或葡萄糖漿、蔗糖、谷

4、粒水解物、淀粉等。C源起始濃度一般為2%—5%。在對XanthomonascampestrisJ-12的研究中，分別采用蔗糖、葡萄糖和淀粉作為C源進行發(fā)酵，測定各組發(fā)酵液粘度，提取黃原膠并稱重，計算黃原膠產(chǎn)率，結(jié)果表明J-12利用淀粉能力優(yōu)于蔗糖和葡萄糖。而且許多研究結(jié)果表明，提高碳氮比，可以提高碳源的轉(zhuǎn)化率。N源常用氮源有豆餅粉，棉籽粉，花生餅粉、魚粉、小麥漿、谷粉、干酒糟可溶物、硝酸鹽或銨鹽等。無機氮源和有機氮源結(jié)合使用，對黃原膠的合成更為有利。無機鹽一般以CaCO3作為無機鹽。也可在培養(yǎng)基中加入鈉和鉀離子，有助于黃原膠生物合成的能量和前體物質(zhì)—葡萄糖轉(zhuǎn)入胞

5、內(nèi)，黃原膠生物合成的前體物質(zhì)轉(zhuǎn)出胞外?？商岣唿S原膠產(chǎn)率。為促進菌體生長，還需提供含維生素的玉米漿和酵母膏；谷氨酸、檸檬酸等可促進黃原膠的生物合成。下面提供一種培養(yǎng)基配方，僅供參考：淀粉2%，蔗糖2%，蛋白陳0.3%，豆餅粉0.2%，CaCO30.3%，檸檬酸0.1%。④溶解氧野生黃單胞菌是好氧菌，發(fā)酵過程必須不斷通氧。發(fā)酵中后期，發(fā)酵液粘度增大，代謝產(chǎn)生的CO2無法及時逸出而在液面處生成泡沫層，不利溶氧。若泡沫溢出發(fā)酵罐，還會導(dǎo)致染菌。對黃單孢菌這類易污染的菌體，我們可以選擇菜籽油、豆油做消泡劑，消泡過程菜籽油、豆油可參與菌體代謝并最終被分解。⑤pH值酸性黃原膠

6、大量產(chǎn)生，使發(fā)酵液pH下降至5.0以下，導(dǎo)致黃原膠產(chǎn)量急劇下降，故需加入磷酸鹽緩沖液或用KOH控制發(fā)酵液pH維持在7.2左右，有利于生產(chǎn)菌株將全部糖源分解殆盡。⑥其它接種量與發(fā)酵產(chǎn)物間也存在一定的關(guān)系，接種量過低會延長菌體生長期，增加耗能、影響設(shè)備利用率、增加染菌機會；加大接種量可縮短菌體生產(chǎn)期，但會出現(xiàn)短時間內(nèi)底物消耗太快的現(xiàn)象，從而影響產(chǎn)膠能力。2）生產(chǎn)工藝國外采用的發(fā)酵工藝:菌種→搖瓶→種子罐→發(fā)酵罐→發(fā)酵液→后處理→烘干→粉碎→成品包裝。采用攪拌式反應(yīng)器，為減少能耗，目前逐步改為氣升式發(fā)酵罐。后處理采用物理脫水與化學(xué)沉淀相結(jié)合辦法。國內(nèi)生產(chǎn)黃原膠常用的工

7、藝流程與國外相同，但發(fā)酵罐為標(biāo)準(zhǔn)型通用反應(yīng)器。發(fā)酵工藝為：菌種活化→搖瓶→種子罐→發(fā)酵罐→黃原膠發(fā)酵液→稀釋發(fā)酵液→濾液（超濾濃縮）→濃縮液（加適量乙醇沉淀）→凝膠狀黃原膠（加適量乙醇洗滌）→凝膠狀黃原膠（烘干，粉碎，過80目篩）→黃原膠成品。7后處理采用的是乙醇沉淀法，酒精消耗量很大。其生產(chǎn)工藝流程也可改進如下:菌種活化→搖瓶→種子罐→發(fā)酵罐→發(fā)酵液→熱壓式真空脫水→噴霧干燥→成品包裝。采用本工藝后，可省去后處理乙醇沉淀的大量消耗，節(jié)約成本。（2）葡聚糖右旋糖苷又稱葡聚糖，葡聚糖的水溶液粘度不高，但葡聚糖及其衍生物可制成指定的分子大小和形狀，可作為血漿的代用品

8、，臨床還用于防止血栓的形