黄原胶发酵新工艺的制作方法
专利名称黄原胶发酵新工艺的制作方法
技术领域本发明涉及一种黄原胶发酵工艺。
2、背景技术黄原胶(Xanthan gum)是黄单胞杆菌(Xanthomonas campestris)发酵产生的细胞外酸性杂多糖，也称黄单胞多糖。早在1958年，美国Lilly等人已分离得到一株菜豆黄单胞杆菌，可使淀粉转化为水溶性的粘性多糖。美国农业部北方地区Peoria实验室于60年代初首先用微生物发酵法获得了黄原胶。1961年，美国Kelco公司采用野
油菜黄单胞菌NRRLB-1459开始了黄原胶半工业化生产，主要用于油井的钻井泥浆和采油技术，1963年正式工业化生产，1969年，美国FDA批准黄原胶可用作食品添加剂。其后欧洲各国相继批准黄原胶在食品工业中应用，1975年，
黄原胶载入美国药典，并公布了质量标准。1983年，联合
国世界卫生组织(WHO)和粮农组织(FAO)也批准黄原胶作为食品工业用稳定剂、乳化剂、增稠剂。由于黄原胶属于生物高新技术领域，目前主要有美国、英国、法国、瑞士等少数几个国家生产。
我国黄原胶的研究和生产起步较晚，70年代后期才开始研究。中科院微生物研究所、山东食品发酵研究所、山东大学、南开大学均于80年代中期分别通过中试鉴定。1985年由张孝
宽设计的烟台微生物多糖厂率先在我国实现了黄原胶的工
业化生产，生产的工业级黄原胶产品的质量与美国同类产品XC-Polymer相当。其主要技术指标—流变性甚至优于美国产品。1986年通过省级鉴定，1988年获国家科技进步奖。之后，我国又有多家企业投资黄原胶项目，由于黄原胶技术密集程度高，工程化难度大，大多没有成功，尤其是发酵生产技术的研究和最终产品的分离提取技术制约了我国黄原
胶工业的发展。2000年10月，由张孝宽设计的黄河龙集团生物二程有限公司建成投产，黄原胶发酵和提取生产线全部实现微机自动控制，通过生产实践检验，黄原胶产品质量及生产成本达到国际先进水平，标志着我国第二代黄原胶生产技术已经成熟。
黄原胶的发酵生产按照操作方式可分为间歇式、流加式、半连续式或连续式。
间歇式生产是将菌种和培养基一次加入发酵罐内进行培养，发酵终了取出整个反应物的生产方法。流加式是指先将一定量的培养液装入发酵罐，随着微生物细胞对营养物质的不断消耗，将新的营养成分不断补充到发酵罐中，到反应终止后，取出整个反应物。半连续式是指在间歇式的基础上，不全部取出反应产物，剩余部分重新补充新的营养成分，再按间歇式操作的方式进行。连续式是指将微生物菌种和培养基连续不断地加入到发酵罐内进行培养，并连续不断地取出发酵产
物，保持反应条件处于一种恒定状态。
流加式与半连续式无明显优点可取，并会带来操作复杂、染菌机会增多、菌种老化等关键性问题。
连续式具有设备利用率高节约消毒蒸汽的优点。但由于长时间的连续培养难以避免杂菌污染，菌种自身变异的可能性较大。故在大规模工业生产中应用还存在许多困难。
间歇式发酵生产工艺成熟可靠，简单方便，是目前黄原胶工业生产中普遍采用的方法。
另一方面，发酵罐是发酵工业最主要的生产设备，其选型与设计的合理与否，是发酵工程成败的关键。因此，选型与设计必须满足特定的微生物培养、代射的需要，与最终产物的性能相适应。目前黄原胶发酵罐一般采用机械搅拌式和气升式两种型式，在气升式发酵罐中，培养基与空气的混和是靠压缩空气的动量来实现的，由于空气的单位质量很小，其动量受到限制，剪切、循环能力较差，尤其在黄原胶发酵的中后期培养基黏度较大时更不适应。
机械搅拌发酵罐是发酵工业的常用的罐型之一，在机械搅拌发酵罐中发酵培养基与空气及微生物之间气、液、固三相流体的动量、质量、热量传递，是通过搅拌器的运动来实现的。在搅拌涡轮的附近，由于剪应力使通入发酵罐的空气分散成气泡，并随着液体的循环流动充分混合，以保证供给微生物生长、繁殖、代射所需要的氧气，并在这种混合中不断更新
气液界面，保证营养的不断供应。气泡的大小决定了气液的接触面积，剪切强度和循环量决定了气泡分散程度与流体混合的均匀状态，混合过程都应确定搅拌液体达到均匀状态的标准。从流动看，首先应避免死区。使罐内液体都能产生对流运动进行循环。并且循环量要足够大。但实践及研究证明，流体混合还取决于液体湍流扩散的程度，所以要求搅拌器造成的液体湍流强度或剪切速度要大，但要求一种搅拌器既具有很高的循环流量，又要有很高的湍流强度是比较困难的。因此，根据不同的物料和产品，合理选择搅拌器的型式和适当的转速及功率，是机械搅拌设计的主要内容和关键。
黄原胶的生产属高科技范畴，相比其它发酵工程的最大区别是最终产物的粘度极高，并且在发酵过程中，物料的流变性发生了很大的变化。在发酵的初始阶段，发酵培养基属牛顿型流体，在一定的温度下，发酵培养基的粘度μ是不变的，无论搅拌强度如何变化，其剪切应力τ与速度梯度dv/dr成正比。而粘度μ为其比例系数，即τ＝μdv/dr。这与其它大多数发酵培养基的流体性能是没有区别的。一般说来，此类培养液粘度低，流动性好，进行深层培养时，动量、质量、热量的传递较为容易。但当培养过程进入中后期，随着培养基营养物质的消耗，黄原胶的生产菌—黄单胞杆菌的浓度以时间的对数关系迅速增加，并向细胞壁表面分泌一层粘度极高的透明胶质状荚膜，荚膜虽不是细胞的重要结构，但它是
细胞外碳源和能源性储藏物质，并能保护细胞免受外界环境的影响。黄单胞杆菌的荚膜是由五糖(2分子D-葡萄糖、2分子D-甘露糖、1分子D-葡萄糖醛酸)重复单元组成的酸性杂多糖。这种胞外多糖，就是我们所需要的产品—黄原胶。随着黄原胶在黄单胞杆菌细胞外不断的积累，发酵培养基逐渐由牛顿型流体转变为拟塑性流体，并表现出极高的粘度。这种拟塑性流体是非牛顿流的一种。其流体的粘度不仅是温度的函数，而且在算术坐标系上，拟塑性流体的剪应力和速度梯度的曲线是下弯的曲线形状。在对数坐标系上，它常常在很大的剪应力范围内呈一直线关系，也就是说，拟塑性流体的粘度值，随搅拌程度的强化而减少。而静止寸粘度最大。这种变化的粘度值，通常称为拟塑性流体的表观粘度。我们通常使用的发酵罐，其涡轮的直径d与发酵罐直径的比值一般大于1/3。若用于假塑性流体培养基的发酵，在叶轮附近受到剪应力最大处其粘度最小，而在叶轮波及不到的区域，速度梯度随着离开搅拌涡轮的距离以指数函数迅速降低，离搅拌涡轮逾远，剪应力的循环量将显著下降。这时培养基的流动由湍流状态转变为层流状态。尤其困难的是，这种层流状态也只能出现在涡轮附近，远处的高粘物料将产生死区，因此由搅拌涡轮产生的流体循环量及剪切效果将显著下降，严重影响液体培养基的动量、质量、热量的传递效果，致使黄单胞杆菌出现“氧限制”效应，而降低黄原胶的合成速度和
产品的质量。为解决这个问题，目前普遍采用加大黄原胶发酵罐的搅拌叶轮、提高叶轮转速并增加通风量的方法，明显改善了发酵罐内的流体运动状态，取得了一定的效果。但由于发酵罐搅拌叶轮的转速是恒定的，在发酵前期，发酵罐内的微生物量少，耗氧量少，培养基的黏度也低，较大的搅拌叶轮和较高的搅拌速度，必然消耗更多的能量，造成能源浪费。过高的剪切强度对发酵初期微生物的生长繁殖也是不利的。为不使发酵前期发酵功率的浪费和对生物培养的不良影响，搅拌强度受到一定的限制，出现发酵前期搅拌过强，发酵后期搅拌不足的现象。
3、发明内容根据工程微生物黄单胞杆菌在发酵过程中不同阶段对溶氧、传质的需要，改变机械搅拌的转速，使其产生的湍流强度和循环量与之相适应。避免了发酵前期的功率过大造成的能源浪费和发酵后期功率不足造成的氧限制效应，可以明显提高黄原胶产品的质量和转化率，缩短发酵时间，节约电能。
要进一步提高发酵水平，一个科学的办法是从微生物生长和产物生成动力学原理出发，区分不同的发酵阶段，寻找菌体生长、基质消耗、产物生成三者相关连的一系列最佳发酵参数(临界值)，该临界值是采用先进的检测和自动控制手段，使发酵条件控制最优化。发酵条件一般包括营养物种类、浓度、比例，种子质量、数量以及发酵温度、PH值、泡沫、
溶解氧浓度、渗透压等。在黄原胶发酵生产中，“氧限制”问
题最为突出。氧是需氧微生物(包括兼性厌氧微生物)生长所
必须的一种难溶于水的营养物，培养液中微生物生长与氧的关系可通过溶解氧浓度和细胞呼吸强度来描述。在发酵过程的不同阶段或同一阶段的不同时期，微生物对溶解氧的需求均不同。在生长为主阶段，溶解氧浓度若在临界值以下，溶解氧浓度提高，生长随之加速，最后达到最大比生长速率，此时的溶解氧浓度就是生长为主阶段的最佳溶解氧浓度(临
界值)。影响生长临界氧浓度的因素有微生物的呼吸强度和微生物的数量两个方面。其中微生物的呼吸强度与菌种特性、菌龄、营养物、温度、代谢产物等有关。呼吸强度越高，成熟细胞的量数越多，其临界氧浓度就越高。同样，在产物生成的主阶段，溶解氧消耗速率与产物生成速率有着平行关系，溶解氧浓度升高或下降，产物生成量也升高或下降。与产物转化率最大值相对应的溶解氧浓度，便是这阶段的最佳溶解氧浓度。只有将发酵液中溶解氧浓度始终维持在各时期的最佳浓度或临界浓度以上，才能使生长或产物生成速率最大，氧不至于成为限制因素。
微生物的细胞膜是一种具有生理特性的半渗透膜，能逆浓度梯度吸收许多营养物质。然而，氧以及水、二氧化碳等进出细胞内外却是简单的渗透作用，氧分子在细胞内外传递的推动力是培养液中的溶解氧与细胞中氧含量之间的浓度差，因
此有效地提高培养基中溶解氧的浓度十分重要。在机械搅拌发酵罐中，溶解氧浓度与设备结构、培养基性质以及通气量、功率消耗等操作条件有关。在实际生产中，机械搅拌的转速及其他条件是固定的，普遍采用改变通气量的方法来进行调节溶解氧的浓度，虽然该方法是发酵控制的一个非常方便的必须手段，但配合改变搅拌转速来调节溶解氧浓度的效果将会更好，尤其对黄原胶为代表的拟塑性高粘物料更为必要。与提高通气量相比，增加搅拌转速虽能更好地提高溶解氧浓度，但转速超过一定值，搅拌效率不再提高，反而会增加搅拌功率的消耗。该发明的具体做法是根据黄原胶发酵在不同时期的特点，利用电气或机械调速等方法，适当调整发酵罐搅拌叶轮的转速，并配以适当的通风量，始终使培养基中的溶解氧浓度控制在各时期的临界浓度左右。既保证黄单胞杆菌的生长代谢的需要，又能节约大量的电能。
黄原胶发酵的初期(生长阶段)，耗氧量取决于微生物数量和菌体呼吸强度。在适应期，菌数少，耗氧量也少，可采用较低的机械搅拌转速和较小的通气量，给黄单胞杆菌以平和的环境。在对数生长期，细胞数以时间的对数函数迅速增加，呼吸强度也迅速增加。此时机械搅拌转速和通风量应随之提高，以提供最佳的溶解氧浓度，获得最大的比生长速率。在产物生成阶段，黄单胞杆菌的浓度达到最大值，活菌数量趋于平衡，比生长速率几乎等于零，呼吸强度基本保持最大。
这时要使营养物转化率最大或比产物生成速率最大，还应保证最大的比产物生成速率需要的相应最大溶解氧浓度。此时，一方面较高的生物量和较高的产物生成速率都需要较高的
溶解氧浓度，另一方面，大量生成的产物黄原胶，使培养基黏度不断升高，并由牛顿型流体转变为拟塑性流体，气液界面阻力、液膜阻力增加，造成溶氧条件恶化。这时若一味地增加通气量，溶氧效率不再增加，而适当地增加机械搅拌转速，可增加流体湍流强度，增加气液接触面积，降低气泡周围液膜阻力，使体积溶氧系数KLa值明显提高，比单纯地提高通气量更有效。
通过改变机械搅拌的转速，配以适当的通风比，提供微生物最佳的溶解氧浓度，可消除氧限制效应的不良后果，提高黄原胶产品的转化率和质量。
根据不同的发酵阶段，改变发酵罐机械搅拌的转速，可避免发酵前期搅拌功率的浪费以及发酵后期搅拌功率的不足，节约电能35％以上。
搅拌转速可以随意调整，可尽量满足微生物与培养基、空气三者之间的动量、热量、质量传递的最佳条件，缩短发酵时间，提高设备利用率和劳动生产率。
具体实施方式
该发明的具体做法是根据黄原胶在不同发酵时期的特点，用传感器将罐内生物反应的状态转换为各种所需要的参数并
反馈到工业计算机进行处理，处理结果转换为控制信号输出到不同的控制点。其中关于溶氧的控制点有以下两个，通过交流变频器控制电机转速，以适当调整发酵罐搅拌叶轮的转速；通过调节阀适当地控制通风量。始终使培养基中的溶解氧浓度控制在各时期的临界浓度左右。既保证黄单胞杆菌的生长代谢的需要，又能节约大量的电能。
权利要求
1.一种黄原胶发酵新工艺，其特征是根据工程微生物黄单胞杆菌在发酵过程中不同阶段对溶氧、传质的需要，改变机械搅拌的转速，使其产生的湍流强度和循环量与之相适应。
2.根据权利要求1所述的黄原胶发酵新工艺，其特征是根据黄原胶发酵在不同寸期的特点，利用电气或机械调速方法，适当调整发酵罐搅拌叶轮的转速，并配以适当的通风量，始终使培养基中的溶解氧浓度控制在各时期的临界浓度左右。全文摘要
本发明公开了一种黄原胶发酵新工艺,根据工程微生物黄单胞杆菌在发酵过程中不同阶段对溶氧、传质的需要,改变机械搅拌的转速,使其产生的湍流强度和循环量与之相适应,配以适当的通风比,提供微生物最佳的溶解氧浓度,避免发酵前期搅拌功率过大造成的浪费以及发酵后期搅拌功率不足产生
的氧限制效应,提高黄原胶产品的转化率和质量,缩短发酵时间,并节约电能35%以上。
文档编号C12P19/06GK1386861SQ0211781
公开日2002年12月25日申请日期2002年5月22日优先权日2002年5月22日
发明者张孝宽, 张岩申请人:张孝宽
黄原胶发酵及提取工艺的优化研究 张学欢张永奎 摘要黄原胶(Xanthan Gum)是由黄单胞菌属菌分泌的酸性胞外杂多糖，因其具有良好的稳定性和流变性，因而被广泛用于多种行业。本实验在前人研究成果的基础上，以提高黄原胶的产量为目的，通过单因素实验确定了：在30℃，180r/min的条件下摇床培养72h，初始碳源浓度为6%（蔗糖：淀粉＝1：2），接种量为6%，；提取黄原胶时，加入2%（w/w）的硅藻土，充分震荡10min后离心30min（4000r/min），加入1%（w/v）的KNO3以及3倍体积的混醇（乙醇：异丙醇=3：1）能有效的提高提取率。在10L发酵罐中进行了小试，产胶率为3.21%。 关键词黄原胶；发酵；提取 The optimal control of the xanthan gum production and extraction Abstract:Xanthan Gum(XG) is a kind of acidic extracelluar carbohydrate by Xanthomonas campestris. This polysaccharide is used in many professions due to its characteristic. In order to improve the production rate of XG, the following studies were done. At the condition of 30 and 180r/min, The ℃ proper concentration of the carbon source is 6%,the composition of sucrose and starch is optimum carbon source and the optimum inoculum size is 10%. For the conditions of extraction XG, adding diatomite of 2%, agitation for 10 min, centrifugalization for 30min(4000r/min), adding KNO3 of 1% and alcohol for 3 times volume(ethyl alcohol: dimethyl carbinol=3:1) could improve the extraction effectively. Finally, the study in the fermentation tank were done, the viscosity of the final fermentation broth is 9320mPa?s, the production rate is 3.21%. Keywords:Xanthan gum; Fermentation; Extraction 引言 黄原胶(Xanthan gum)是由野油菜黄单胞菌或其它黄单胞菌属的菌株以碳水化合物为主要原料经发酵产生的一种胞外酸性水溶性多糖[1]。因其具有优良的理化性质[2]，从本世纪50年代后期发现以来，到60年代初就开始进行商业性生产。本课题主要是在前人研究的基础上，以提高黄原胶的产量为目的，通过对培养基中碳源的组成，过程参数进行比较实验和控制的研i究，对黄原胶提取过程进行优化，并且通过在小型发酵罐中进行小试，为黄原胶的大规模工业生产提供参考，也为以后类似的研究打下一定基础。 1实验材料 1.1细菌 从龙泉驿区十陵镇菜园中采得十字花科植物油菜病变组织中筛选、诱变、驯化后得到的野油菜黄单胞菌UV。 1.2基础培养基 表1 基础培养基 Table1 Basic medium
黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用 许多微生物都分泌胞外多糖，它们或附着在细胞表面，或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中，这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。这些分泌的多糖结构各异，其中一些有着优良的理化性质，已为人类广泛应用。对于仍不为人类所知的绝大多数多糖，人们试图通过相关的多糖结构问的相互比较，推断出构效关系，从而人为地主动修饰、构造多糖，以满足应用的需要。其中，黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种。． 1 黄原胶的结构 黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Re． gional Research Laboratories，NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris)NRRLB一1459发现了分泌的中性水溶性多糖，又称为汉生胶。黄原胶由五糖单位重复构成，如图1，主链与纤维素相同，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。～2×10 D之间。黄原胶除拥有规则的一级结构外，还拥有二级结构，经x一射线衍射和电子显微镜测定，黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构，这是黄原胶的三级结构，它在水溶液中以液晶形式存 在¨。 2 黄原胶的性质 黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体，亲水性很强，没有任何的毒副作用，美国FDA于1969年批准可将其作为不限量的食品添加剂，1980年，欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。由其二级结构决定，黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。黄原胶最显著的特性是其控制液体流变性质的能力，它即便在低浓度时也可形成高粘度的、典型的非牛顿溶液，具有明显的假塑性(即随着剪切速率的增大，其表观粘度迅速降低)。溶液粘度的影响因素还包括溶质浓度、温度(既包括黄原胶的溶解温度，又包括测量 时的溶液温度)、盐浓度、pH值等，现分别简述之。 2．1 温度的影响黄原胶溶液的粘度既受测量时溶液温度的影响，也受溶解温度的影响。如下图2a所示，像大多数溶液一样，(在同平剪切力下测定)黄原胶溶液的粘度随溶液的温度(T )的升高而降低，且此变化过 程在10"C～80T：完全可逆。
养殖菌液发酵饲料的方法（配方技术要点） 无论怎样配比都是可以的,只要您当地有的资源，想得到的发酵配方都是可以的,我们的发酵产品几乎可以发酵所有的可饲用的有机物，发酵力强劲，关键不在于发酵用什么样的配方，用户自己可以根据自己当地的资源情况，任意设计自己的发酵料配方，只需要掌握两点，一是发酵料中需要有一点能量饲料，提供微生物生长繁殖的动力（主要是如1--10%左右的玉米粉、薯粉、麦粉、糠麸都可以），二其实关键只在于，喂养的时候，要设计好喂猪的配方，例如，您自己设计了发酵配方后，需要简单地计算一下，自己设计的发酵配方发酵后的营养价值，例如简单的蛋白质是多少，能量大概是多少等，再与其他饲料原料搭配来喂猪。 自己设计发酵配方时，只需要发酵各种糟渣饲料的关键技术点在于： ⑴发酵的配料中一定要有一定数量的能量饲料 如：玉米粉、薯干粉、麦粉、高粱粉、米粉、麦麸、精糠（米糠）、高粱粉等任一种都可以，这是因为微生物发酵需要一定的能量，而有些糟渣非常缺少能量，如发酵鸡粪、秸秆、酒糟、醋糟、酱油渣、豆渣、菜籽粕等时，特别注意要加点能量饲料，加入量为5～60%都可以（一般情况是5—15%），原则上是，越是脏或臭的物料，加入量越要多一点，如①发酵鸡粪，可以用鸡粪60%加玉米粉40%进行发酵；②发酵屠宰场下脚料或新鲜小杂鱼，可以用湿的下脚料200公斤（相当于烘干料50公斤），加50公斤玉米粉，加两公斤农盛乐菌液发酵；③前面说的发酵棉菜粕（含有毒性物质，需要多加点能量饲料如玉米粉），可以用60%菜粕，加40%玉米粉进行发酵。 加入这些能量饲料越多，越容易产生酒香味，但产生酒香味并不是最终判断发酵好坏的唯一标准，特别是含能量极少的糟渣原料，如豆渣、鸡粪、菜粕、酱油渣、秸秆等发酵都不容易产生酒香味，产酸香味为多。 ⑵发酵配料中，如果所发酵的物料容易变太酸，例如发酵潲水、豆渣、薯类、木薯渣等，可以预先添加一些糖精，这样发酵后，形成一定的甜酸比，适口性更好，不会因为太酸而不吃，可以每100公斤发酵料，加6--10克糖精的方法来解决，效果好于发酵后来添加小苏打粉中和的方法，费用也不到1元钱，而且糖精也可以在发酵前加入，由于糖精本来就是人吃的食品添加剂，而且这个剂量极小，对动物和肉质都没有任何影响。 一般发酵一批料为500公斤，则加入红糖量为500--1000克，大约成本为2—4元。加入农盛乐养殖菌液2—4公斤。 大多数情况下，不加糖精，发酵较酸的料猪也非常爱吃的，这种情况下就不必添加糖精一起发酵了。 ⑶发酵配料时的含水量要求，要求含水量为55～70%之间，经验值就是用手捏可成团，手指间有水印出但不滴出是最好的，或有水滴出但不成线流出也是可以的。 ⑷发酵开始时，可以不要求密封严格，但后期，尤其是进入保存阶段后，一定要密封良好，否则会污染杂菌和有害细菌，造成物料发臭变质，不能使用。 发酵后的物料，如果要长期保存，则要密封严格，并压紧压实处理，尽量排出包装袋中的空气，这样不仅可以长期保存，而且在保存的过程中，降解还要进行，时间较长后，消化吸收率更好，营养更佳。当然，前提条件是能确保密封严格，不漏一点空气进入料中，则时间越长，质量更好，营养更佳（但实际生产中，很多用户并不能保证密封严格，所以，建议尽快用完为好），我们有一个用户发酵全价饲料，采取严格的密封措施，一年后，饲料非常完好，适口性极佳，酸度也没有升高多少，以5%的比例，作为添加剂添加到饲料中喂
黄原胶生产工艺 黄原胶是由D 一葡萄糖、D 一甘露糖、D 一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成“五糖重复单元”, 结构聚合体, 分子摩尔比为28 : 3 : 2 : 17: 0 .5 1 一0. 63 。黄原胶分子一级结构由p 一1, 4 键连接的D 一葡萄糖基主链与三糖单位侧链组成, 其侧链由D 一甘露糖和D 一葡萄糖醛酸交替连接而成。黄原胶分子侧末端含有丙酮酸, 其含量对黄原胶性能有很大影响, 在不同溶氧条件下发酵所得黄原胶, 其丙酮酸含量有明显差异。一般,溶氧速率小, 其丙酮酸含量低 生产工艺 工艺流程为: 菌种摇瓶扩大培养发酵罐发酵提取干燥粉碎成品包装 1. 1 生产菌株 黄原胶生产菌株为黄单抱菌属几个种, 目前工业化生产用菌株主要是甘蓝黑腐病黄单孢杆菌(亦名野油菜黄单胞菌) , 直杆状,宽0. 4 林n l ~ 0. 7 林m ,有单个鞭毛, 可移动,革兰氏阴性, 好氧。19 61 年Je an e S 等首先从甘蓝黑腐病斑中分离出甘蓝黑腐病黄单抱杆菌, 赵大建等在19 8 6 年也得到编号为N . K 一01 甘蓝黑腐病黄单抱杆菌。此外, 菜豆黄单胞菌、锦葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌亦可作为发酵菌种。 1. 2 培养基组成及优化 1.2.1 培养基 固体培养基：蔗糖2g，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，琼脂2g，水100mL。 种子培养基：蔗糖2g，蛋白胨0.5g，酵母粉0.2g，水100mL。 发酵培养液：蔗糖5g，蛋白胨0.5g，0.3g，碳酸钙0.3g，磷酸二氢钾0.5g，硫酸镁0.25g，硫酸亚铁0.025g，柠檬酸0.025g，水100mL。 1.3 试验方法 1.3.1 平皿培养 取Φ9cm的培养皿，倒入25mL固体培养基，30℃培养4d~8d。 1.3.2 啤酒糟处理 啤酒糟（取自江苏食品职业技术学院啤酒实训中心）用自来水洗涤2次，烘干
河南神众生物科技有限公司发酵饲料制作配方
随着世界人口的增加，加上有毒农药的禁令导致病虫害肆虐引发的大量粮食减产，而且世界渔业资源越来越匮乏，动物蛋白饲料原料产量锐减，致使饲料原料不断上涨，而且还有上涨趋势，这样养殖成本会不断增加。如何节省占养殖成本80%的饲料成本成为养殖的关键，本方法利用生物发酵饲料微生物技术，提高养殖动物的消化吸收系统功能，提高饲料的吸收利用率，提高抗病力，从而节省饲料，降低成本。该产品是从生态平衡中生物链的食物链及物质循环方面考虑研制的。自然界中都存在生态平衡的生物链，微生物是自然生态系统食物链及物质循环的重要组成部分，物质及营养元素在生物链中由低等动物一级一级向高等动物流动，最后被微生物完全分解后，又被低等动物再利用。随着养殖时间周期的缩短，饲料中营养物质成份数量增加，动物体内原有微生物不能满足目前需求水平，必须加大微生物数量，才能增强物质循环流通环节。该产品就好比机器中的润滑油一样，添加后机器运转更快更好。随着饲料行业的蓬勃发展，饲料逐步向低药低残留发展，畜禽、水产品也渐渐迈向绿色产业革命，因此，生物饲料也必然成为大势所趋。我公司最新研制以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种，将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体生物发酵饲料。该产品不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸，而且能使其它粗饲料原料营养成份迅速转化，达到增强消化吸收利用效果。 一、作用功能发酵过程中分泌与合成大量活菌、蛋白质、氨基酸、各种生化酶、促生长因子等营养与激素类物质，能调整和提高动物机体各器官功能，提高饲料转化率，对动物产生免疫、营养、生长刺激等多种作用，达到防病治病、提高成活率、促进生长和繁殖、降低成本、消除粪尿臭味、净化环境、增产增收等效果。饲喂三天肉眼可见明显效果，表现为： 一、发酵饲料的优点 1、改善饲料适口性，提高采食量及速度，动物对其中的微生物菌体蛋白氨基酸、乳酸菌、酵母菌就象人饮用的氨基酸口服液、酸奶和啤酒中的成份一样养成一种嗜好，喜爱采食，缓解高温不爱采食等环境变化引起的应激反应； 2、本品发酵后产生的81种菌体蛋白含有动物所必需的多种营养全面的氨基酸有效成份，注重各种必需氨基酸平衡，特别是弥补常规饲料原料及粗纤维饲料中容易缺乏的必需氨基酸，从吸收机制上，81菌蛋白的氨基酸有相当比例是以小肽形式吸收的，吸收效率高，能极大提高利用率，促进动物生长； 3、提高饲料消化吸收利用率，提高生产性能，含有多种有益微生物活性益生菌，建立动物肠道内微生态平衡，动物对其中的饲料营养成份完全吸收利用，可使蛋白质、能量、矿物质的利用率达95%，极大提高粗纤维饲料吸收利用率，因此可降低饲料成本，长期使用能节省10-25%饲料； 4、提高免疫力，预防并治疗肠道疾病，建立肠道微生态平衡，抑制有害病菌的繁殖，增加有益微生物繁殖； 5、除臭驱蝇，减少污染，控制细菌性疾病，能减少粪便中氮、磷、钙的排泄量，减少粪便臭味及有害气体排放，表现为动物粪便臭味逐步减轻，减少饲料蛋白质分解为氨气浪费，从而减少环境污染； 6、改善肉蛋奶品质，生产“绿色肉”、“农家蛋”、“无抗奶”，本品通过增强消化吸收功能，充分吸收利用饲料中营养成份及原料的天然色素，无需添加化学色素苏丹红、加丽素红造成对人体的有害物质及影响畜禽产品天然食用风味，可媲美家养畜禽肉。能天然增加动物产品着色度和食用风味，猪只皮肤红润，毛色发亮；肉鸡肉鸭颜色加深；改善蛋壳的质量和颜色，蛋清厚稠，蛋黄鲜红；水
水溶性优良增稠剂-黄原胶 黄原胶是一种微生物多糖，亦称黄单胞多糖，也称汉生胶。黄原胶是国际上新近发展起来的一种新型发酵产品。英文名称为Xanthan Gum商品名有Kelzan（工业级，美国）、Keltrol （食品级，美国）、Xc-Polymer（石油用）等。黄原胶是以淀粉为主要原料，经微生物发酵及一系列生化过程，最终得到的一种生物高聚物。其主要成分为葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等。分子量达数百万。它具有突出的高粘性和水溶性，独特的流变学特性，优良的温度稳定性和PH稳定性，令人满意的兼容性。 1. 黄原胶的结构 黄原胶分子由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成的“五糖重复单元”结构聚合体，分子量在2×106～20×106之间[2]，所含乙酸和丙酮酸的比例取决于菌株和后发酵条件。黄原胶聚合物骨架结构类似于纤维素，但是黄原胶的独特性质在于每隔一个单元上存在的由甘露糖醋酸盐、终端甘露糖单元以及两者之间的一个葡萄糖醛酸盐组成的三糖侧链。侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷。带负电荷的侧链之间以及侧链与聚合物骨架之间的相互作用决定了黄原胶溶液的优良性质。黄原胶高级结构是侧链和主链间通过氢键维系形成螺旋和多重螺旋。黄原胶的二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键维系形成棒状双螺旋结构。黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构间靠微弱的非极性共价键结合形成的螺旋复合体。 在低离子强度或高温溶液中，由于带负电荷侧链间的彼此相互排斥作用，黄原胶链形成一种盘旋结构。然而即使电解质浓度的少量增加也会减少侧链间的静电排斥，使得侧链和氢键盘绕在聚合物骨架上，聚合物链伸展成为相对僵硬的螺旋状杆。随着电解质浓度的增加，这种杆状结构在高温和高浓度的状态下也能稳定存在。在离子强度高于0.15mol/L 时，此结构可维持至100℃而不受影响。 一般水溶性聚合物骨架被化学药品或酶攻击、切断后，会丧失其增稠能力。而在黄原胶溶液中，聚合物骨架周围缠绕的侧链使它免于被攻击，所以黄原胶对化学药品和酶攻击的降解具有良好的抵抗性。 2.黄原胶的性能 黄原胶是一种类白色或浅黄色的粉末,是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体,性能较为优越的生物胶[3]。分子侧链末端含有丙酮酸基团的多少，对其性能有很大影响[4]。黄原胶具有长链高分子的一般性能，但它比一般高分子含有更多的官能团，在特定条件下会显示独特性能。它在水溶液中呈多聚阴离子且构象是多样的，不同条件下表现出不同的特性,具有独特的理化性质。具体表现为： 2.1 悬浮性和乳化性 黄原胶因为具有显著的增加体系粘度和形成弱凝胶结构的特点而经常被使用于食品或其它产品，以提高O/W乳状液的稳定性。但麻建国[5]等的研究发现，只有黄原胶的添加量达到一定量后，才能得到预定的稳定作用。在黄原胶质量分数小于0.001％时，试验体系的稳定性变化不大；质量分数在0.01～0.02％时样品底部富水层出现，但体系无明显分层；质量分数大于0.02％时，乳状液很快分层。只有当质量分数超过0.25％时，黄原胶才能起到提高体系稳定性的作用。 2.2 水溶性 黄原胶在水中能快速溶解，有很好的水溶性。特别是在冷水中也能溶解，可省去繁杂的加热过程，使用方便。 2.3 流变性
红薯发酵制作猪饲料的方法 红薯，又名甘薯、番薯、红苕、地瓜、山芋，含有丰富的淀粉、膳食纤维、胡萝卜素、维生素A、B、C、E以及钾、铁、铜、硒、钙等10余种微量元素和亚油酸等，营养价值很高。可以食用，当然也可以用来饲喂动物，而且红薯在农村廉价易得，是低成本饲养动物的一种好材料。可是，鲜红薯有大量果胶质和粘性多糖，如不能合理的处理鲜红薯，直接饲喂的话，消化吸收率极低，同时还易引起腹涨、消化不良等问题。所以，红薯在饲喂前要经过专门发酵加工，才能真正合理利用红薯资源，大大提升其作为饲料的营养价值和经济值作用，那么，如何利用金宝贝红薯饲料发酵剂发酵红薯做饲料呢？ 1、物料准备和处理：发酵开始前，我们首先要做的是将要发酵的红薯经过洗净、去杂、捣烂，粉碎成薯浆，然后配以玉米粉、米糠、豆粕等。因仔猪、母猪、肥猪的营养要求不同，发酵原料的组成也应有所区别，可以根据下面的配方配制好要发酵的物料，然后，再开始第二步操作。 （1）猪体重在15～40公斤：红薯80%左右，米糠7%，玉米4%，豆粕7%，鱼粉1%，食盐0.3-0.5%金宝贝发酵剂0.2%，预混料2%。 （2）猪体重在40～60公斤：红薯75%左右，米糠10%，玉米4%，蚕豆9%，食盐0.5-0.8%金宝贝发酵剂0.2%，预混料2%。 （3）猪体重在60公斤以上：红薯75%左右，米糠10%，玉米3%，豆粕7%，鱼粉1%，食盐0.5-0.8%，金宝贝发酵剂0.2%，预混料2%。 2、水分判断及调节：将准备好的发酵物料加水调节水分，物料的湿度调节至60-65%，水分合适的判定方法：手紧抓一把物料，指
缝间见水印但不滴水，落地能散开为宜，水分低物料发酵的慢，水分太高的话，物料的通透性差，有可能导致腐败菌发酵产生臭味。 3、发酵温度的控制：发酵启动温度宜在10℃以上（四季可作业，不受季节影响，冬天可在室内或大棚内发酵操作）。 4、物料密闭封装好：物料应完全密封但不能压紧；当使用密封性不严的容器发酵时,外面应加套或包裹不漏气的塑料袋或塑料布，并扎紧系牢，绝对密封;密封发酵过程中不能拆开翻倒,一般1-3天发酵即可完成（成品有酒香或乳香、酸香味）。 5、成品饲喂及保存：发酵完成后的成品在每次取料饲喂后应注意立即密封，最好采用大袋或大池中加套10-30公斤规格的各独立小袋同时发酵；可以另行采用小袋密封保存,或晾干脱水、低温烘干、或造粒等方式保存；饲喂时应按要求合理饲喂。 另外，为确保发酵效果，还有一些方面值得注意。如：尽量采用混合发酵，避免一种物料单独发酵。堆放、装池时应密封，但不能压紧。从容器或袋中取料饲喂时，取料后应立即密封容器，不能暴露太久，以免造成污染。不能用已经霉烂变质、或有异臭味的原料作发酵原材料。如发酵后的物料因保存不当，导致霉烂变或有异味，也不能用来饲喂动物。最后，如果有用户要小批量试用时，注意单批发酵物料总重量不宜少于100公斤。
黄原胶的发酵和提取 牛佐朕 （组别：周三组指导教师：魏东盛日期：2014.11.19） [摘要]:利用野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）可以产生胞外荚膜多糖的性质，通过种子培养基的培养，种子培养基提取液接种到发酵培养基培养72h,并用乙醇提纯制得黄原胶，求得多糖产率，了解微生物多糖在工业上的制法以及用途。 [关键词] 黄原胶，发酵，提纯 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。 多糖是多个单糖分子经脱水缩合形成的结构复杂、高分子量的糖类物质，广泛分布与自然界中。多糖也出现在微生物中——G+和G-细胞壁的主要成分肽聚糖就是细菌的细胞质合成运送至细胞膜外，构成细胞壁的多糖物质。 黄原胶是用黄单孢菌经微生物发酵制取的生物细胞外粘多糖,具有良好的增粘性、假塑性、耐酸碱性和抗高温性,能耐高浓度盐,具有乳化和均匀悬浮颗粒等性能。用微生物发酵的方法生产黄原胶在国内外有着广泛的前景,并且越来越引起人们的重视。
饲料生产发酵技术 引言： 微生物发酵饲料生产形式多种多样。应用微生物可利用廉价农业和轻工副产物生产高质量饲料蛋白原料，同时使饲料富含高活性有益微生物及其活性代谢产物。笔者所在微生物发酵课题研究小组经过8年多研究，在前人微生物发酵生产研究基础上不断获得突破进展，最终形成独特的可移动式饲料发酵生产技术，本文即对传统发酵及该课题组最新发酵技术成果分述于下。 1、生产菌种选用基本原则 1.1、安全性 ①菌体本身不产生有毒有害物质； ②不会危害环境固有的生态平衡。 1.2、有效性 ①菌体本身具有很好生长代谢活力，能有效地降解大分子和抗营养因子，合成小肽和有机酸等小分子物质； ②能保护和加强动物体微生物区系平衡，促进动物健康。这种功效主要指能有效地提高和维护有益微生物在动物消化道中数量优势。它可以通过2种方式来达到目标：发酵饲料所用菌种本身就是从目标动物消化道中分离出来的有益菌，通过饲喂高比例发酵饲料可以直接提高动物消化道中有益微生物数量，使有益微生物形成优势。另一种方式是生产菌种或代谢产物可以选择性地杀灭或者抑制有害微生物，从而造成有益菌数量优势。实现这种途径的方式可以多种多样，比较
常用的有：耗尽氧气，降低体系氧化还原电位；降低环境pH值；代谢物中含有能选择性杀灭大肠杆菌和沙门氏菌等有害微生物的抗菌物质。 2、发酵饲料生产技术 除了生产菌种以外，生产工艺也是决定发酵技术成败的要素。到目前为止，国内外关于发酵饲料生产技术或生产工艺的内容主要包括以下几种： 2.1、青储 有利因素：传统工艺，历史悠久，技术成熟。 限制因素：季节性强，原料必须新鲜；只能就地利用，基本不能远距离运输；开窖后必须在短时间内用完；目前仅限应用于反刍动物领域。 青储饲料研究历史很长，有专门论著，笔者在此不再赘述，有兴趣的读者可以参考曹利军和韩鹏主编的“青储饲料标准化生产技术”，针对生产实际提出了很好的技术方法，有很好参考价值。 2.2、利用有机废水生产单细胞蛋白或蛋白原料 这种技术主要是用于有机废水净化处理。有机废水主要来源于造纸、酒精、氨基酸和有机酸工业所产生的废水。 在20世纪60年代，国外曾选用生长速度很快的热带假丝酵母，采用液体连续培养处理造纸废水，但是生产的酵母有苦味，很难在饲料中应用。80年代末，我国工程院院士伦世仪先生领导的课题组用热带假丝酵母连续培养处理酒精废水，生产的酵母有较好适口性，但是
河南神众生物科技有限公司 发酵饲料制作配方 随着世界人口的增加，加上有毒农药的禁令导致病虫害肆虐引发的大量粮
食减产，而且世界渔业资源越来越匮乏，动物蛋白饲料原料产量锐减，致使饲料原料不断上涨，而且还有上涨趋势，这样养殖成本会不断增加。如何节省占养殖成本80%的饲料成本成为养殖的关键，本方法利用生物发酵饲料微生物技术，提高养殖动物的消化吸收系统功能，提高饲料的吸收利用率，提高抗病力，从而节省饲料，降低成本。该产品是从生态平衡中生物链的食物链及物质循环方面考虑研制的。自然界中都存在生态平衡的生物链，微生物是自然生态系统食物链及物质循环的重要组成部分，物质及营养元素在生物链中由低等动物一级一级向高等动物流动，最后被微生物完全分解后，又被低等动物再利用。随着养殖时间周期的缩短，饲料中营养物质成份数量增加，动物体内原有微生物不能满足目前需求水平，必须加大微生物数量，才能增强物质循环流通环节。该产品就好比机器中的润滑油一样，添加后机器运转更快更好。随着饲料行业的蓬勃发展，饲料逐步向低药低残留发展，畜禽、水产品也渐渐迈向绿色产业革命，因此，生物饲料也必然成为大势所趋。我公司最新研制以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种，将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体生物发酵饲料。该产品不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸，而且能使其它粗饲料原料营养成份迅速转化，达到增强消化吸收利用效果。 一、作用功能发酵过程中分泌与合成大量活菌、蛋白质、氨基酸、各种生化酶、促生长因子等营养与激素类物质，能调整和提高动物机体各器官功能，提高饲料转化率，对动物产生免疫、营养、生长刺激等多种作用，达到防病治病、提高成活率、促进生长和繁殖、降低成本、消除粪尿臭味、净化环境、增产增收等效果。饲喂三天肉眼可见明显效果，表现为： 一、发酵饲料的优点 1、改善饲料适口性，提高采食量及速度，动物对其中的微生物菌体蛋白氨基酸、乳酸菌、酵母菌就象人饮用的氨基酸口服液、酸奶和啤酒中的成份一样养成一种嗜好，喜爱采食，缓解高温不爱采食等环境变化引起的应激反应； 2、本品发酵后产生的81种菌体蛋白含有动物所必需的多种营养全面的氨基酸有效成份，注重各种必需氨基酸平衡，特别是弥补常规饲料原料及粗纤维饲料中容易缺乏的必需氨基酸，从吸收机制上，81菌蛋白的氨基酸有相当比例是以小肽形式吸收的，吸收效率高，能极大提高利用率，促进动物生长； 3、提高饲料消化吸收利用率，提高生产性能，含有多种有益微生物活性益生菌，建立动物肠道内微生态平衡，动物对其中的饲料营养成份完全吸收利用，可使蛋白质、能量、矿物质的利用率达95%，极大提高粗纤维饲料吸收利用率，因此可降低饲料成本，长期使用能节省10-25%饲料； 4、提高免疫力，预防并治疗肠道疾病，建立肠道微生态平衡，抑制有害病菌的繁殖，增加有益微生物繁殖； 5、除臭驱蝇，减少污染，控制细菌性疾病，能减少粪便中氮、磷、钙的排泄量，减少粪便臭味及有害气体排放，表现为动物粪便臭味逐步减轻，减少饲料蛋白质分解为氨气浪费，从而减少环境污染； 6、改善肉蛋奶品质，生产“绿色肉”、“农家蛋”、“无抗奶”，本品通过增强消化吸收功能，充分吸收利用饲料中营养成份及原料的天然色素，无需添加化学色素苏丹红、加丽素红造成对人体的有害物质及影响畜禽产品天然食用风味，可媲美家养畜禽肉。能天然增加动物产品着色度和食用风味，猪只皮肤红润，毛色发亮；肉鸡肉鸭颜色加深；改善蛋壳的质量和颜色，蛋清厚稠，蛋黄鲜红；水产动物颜色更加健康，无斑点。
第八章发酵动力学 发酵动力学是研究各种环境因素与微生物代谢活动之间的相互作用随时间变化的规律的科学。 fermentation kinetics 生化反应工程的基础内容之一，以研究发酵过程的反应速率和环境因素对速率的影响为主要内容。通过发酵动力学的研究，可进一步了解微生物的生理特征，菌体生长和产物形成的合适条件，以及各种发酵参数之间的关系，为发酵过程的工艺控制、发酵罐的设计放大和用计算机对发酵过程的控 发酵动力学 制创造条件。 研究发酵过程中菌的生长速率、培养基的消耗速率和产品形成速率的相互作用和随时间变化的规律。 发酵动力学包括化学热力学(研究反应的方向)和化学动力学(研究反应的速度)并涉及酶反应动力学和细胞生长动力学。 它为发酵过程的控制、小罐试验数据的放大以及从分批发酵过渡到半连续发酵和连续发酵提供了理论基础。 发酵动力学也是计算机模拟发酵过程研究及发酵过程计算机在线控制的基础。 在发酵中同时存在着菌体生长和产物形成两个过程，它们都需要消耗培养基中的基质，
发酵动力学 因此有各自的动力学表达式，但它们之间是有相互联系的，都是以菌体生长动力学为基础的。所谓菌体生长动力学是以研究菌体浓度、限制性基质（培养基中含量最少的基质，其他组分都是过量的）浓度、抑制剂浓度、温度和pH等对菌体生长速率的影响为内容的。在分批发酵中，菌体浓度X,产物浓度P和限制性基质浓度S均随时间t变化 菌体生长可分迟滞、对数、减速、静止、衰退等五个时期。其中菌体的主要生长期是对数期，它的特点是： 随着基质浓度继续下降，菌体的衰老死亡逐步与生长平衡以至超过生长，也即进入静止和衰退期。 发酵动力学 J.莫诺于1949年提出了一个μ与S间的经验关联式，此式被称莫诺方程式： μm为最大比生长速率, 即不因基质浓度变化而改变的最大μ值;Ks为饱和常数，即在数量上相当于μ=0.5μm时的S值。Ks值愈小，说明在低基质浓度范围中，S对μ愈为敏感,而保持μm的临界S值愈低。在一般情况下，当S>10Ks时，μ=μm 当时,μ=(μm/Ks)S。产物的形成常与菌体的生长或浓度有关.α、β为常数 ；qP为比产物形成速率。在限制性基质的消耗和菌体生长间常用下式表示：
2. 添加剂的通用名称、功能分类， 用量和使用范围 一、通用名称 中文名称：黄原胶 英文名称：Xanthan Gum 二、功能分类 稳定剂、增稠剂 三、使用量 最大使用量9 g/kg 说明：欧盟批准的黄原胶在特殊医学用途婴儿及幼儿配方食品中的最大使用量为1.2g/L，按照雅培水解乳蛋白婴儿配方奶粉的标准冲调倍数7.5:1折算，即9 g/kg。 四、使用范围 特殊医学用途婴儿配方食品
3.证明技术上确有必要和使用效果的 资料或者文件
前言 欧洲食品科学委员会（Scientific Committee on Food，SCF）在1997年关于《Opinion on Certain Additives for Use in Foods for Infants and Young Children in Good Health and in Foods for Special Medical Purposes for Infants and Young Children》中指出：“委员会意识到，由于下面原因，相对于批准于正常的婴幼儿食品中的添加剂，特殊医学用途婴幼儿配方食品的性质决定了其需要的添加剂种类可能更广，添加量可能更高。委员会还认识到，由于历史原因，长期以来不同厂商在其特殊医学用途婴幼儿配方食品中开发使用的不同添加剂，可能仍然具有相同的功能……特殊医学用途婴幼儿配方食品包含种类繁多的产品，有液态、粉末状和半固态等多种形态，每一种特定配方有其独特的技术要求。特殊医学用途婴幼儿配方食品一般由“元素”类型（配方含有游离氨基酸，葡萄糖浆或麦芽糊精以及低含量的脂肪）或者“半元素”类型（配方含水解蛋白，麦芽糊精以及脂肪）成分以及维生素、矿物质和微量元素组成。脂肪和淀粉的使用往往也与在正常婴幼儿中使用的不同。” 因此，特殊医学用途婴儿配方食品由于产品配方及工艺的特殊性，其添加剂的使用的的技术要求与正常婴幼儿食品的差别很大。特殊医学用途婴儿配方食品中需要使用那些批准于正常婴幼儿食品的添加剂之外其他添加剂。 1.选择黄原胶作为增稠剂的依据： ?首先，特殊医学用途婴儿配方食品缺少乳化稳定成分，需要添加黄原胶作为增稠剂： a. 维持产品物系稳定，防止冲调复溶后产品中油溶性营养素浮至顶层氧 化，低水溶性成分如膳食纤维的沉淀，以避免营养素摄入不均；
发酵饲料生产工艺与应用
灵璧县立腾同创农牧科技有限责任公司 二0一二年十一月 目录 省立腾同创农牧科技简介 省立腾同创农牧科技企业文化 省立腾同创农牧科技的十年发展战略 ————— 省立腾同创农牧科技的第一个发展五年发展计划 第一章发酵饲料生产的菌种及发酵工艺 第二章发酵饲料生产技术
第一章发酵饲料生产的菌种及发酵工艺 第一节概述 一、发酵饲料的定义
发酵饲料的定义是：在人为可控制的条件下，以植物性农副产品为主要原料，通过微生物的代作用，降解部分多糖、蛋白质和脂肪等大分子物质，生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质，形成营养丰富、适口性好、活菌含量高的生物饲料或饲料原料。 采用发酵技术生产的动物饲料或饲料原料，其特性主要是：（1）含有大量的活性微生物； （2）多数以厌氧发酵方式进行生产； （3）未经干燥的物料含水量通常在30%以上； （4）物料的酸性物质明显增加，营养组成更合理； （5）生产原料以植物性农副产品为主。 也有发酵成品是经过干燥处理的，比较典型的有发酵豆粕和发酵棉粕。在发酵过程中有大量的活性乳酸菌和酵母菌发生的代作用，经过干燥以后，乳酸菌基本都失活了，但是它们也属于发酵饲料。 二、发酵饲料的概述 发酵饲料的生产工艺基本都是以固态发酵的方式进行的，生产菌种以乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌为主，绝大多数采用厌氧或兼性厌氧发酵。发酵物料的含水量为30%~50%，发酵时间和温度受环境影响很大，基本不进行人为控制和调节。 在实际生产中也有采用好氧发酵方式进行的，生产菌种以霉菌和假丝酵母为主，生产用的蛋白原料主要是一些乳酸菌和酵母菌难以降解的杂粕和胶质蛋白。但是生产设备复杂，物料温度和湿度
摘要 黄原胶是由甘蓝黑腐黄单胞菌利用碳水化合物产生的一种胞外杂多糖，它具有良好的水溶性、增粘性、假塑性和耐酸碱、耐盐及耐酶解的能力，被广泛应用于食品、石油、印染、纺织等领域。此次毕业设计的题目是年产1000 吨黄原胶发酵工厂设计。为满足生产任务的要求，通过查阅相关的文献书籍，收集黄原胶发酵生产资料，从而设计出经济合理的黄原胶发酵生产路线。随后对工艺流程中所涉及的物料和热量等进行了衡算，同时完成了对主要生产设备和辅助设备的合理选型。另外，绘制出厂区总平面布置图、发酵车间的平面布置图、发酵车间立体布置图、全厂的工艺流程图、发酵罐的结构图和精馏塔的结构图。 关键词：年产1000吨黄原胶；发酵；工厂设计
Abstract Xanthan gum is an anionic extracellular heteropolysaccharide produced by the bacterium Xanthomonas campestris XUB-11.It has good water solubility and viscosity, plasticity and increasing resistance to acid and alkali, salt and enzyme-resistant ability.Xanthan gum is widely used in petroleum, printing and dyeing, food, textile and other fields.The topic of this graduation project is an annual output of 1000 tons of xanthan gum fermentation plant design. To meet the requirements of production task, by reviewing some relevant articles and books, collecting the fermentation production of xanthan gum, thus scheme out the economic rationality of xanthan gum fermentation route. Subsequently to compute material and heat balance involved in the technological process ,and complete a reasonable selection of main production equipment and auxiliary equipment. In addition, draw the layout of the factory, chief fermentation workshop, floor plan, three-dimensional layout of the fermentation plant, whole plant process flow diagram, structure diagram of the fermentation tanks and distillation column chart. Keywords:an annual output of 1000 tons of xanthan gum; fermentation; plant design
第20章增稠剂（Thickening agents） 20.1 概述 20.1.1 食品增稠剂的定义 食品增稠剂通常指能溶解于水中，并在一定条件下充分水化形成黏稠、滑腻溶液的大分子物质，又称食品胶。它是在食品工业中有广泛用途的一类重要的食品添加剂，被用于充当胶凝剂，增稠剂，乳化剂，成膜剂，泡沫稳定剂，润滑剂等。增稠剂在食品中添加量通常为千分之几，但却能有效地改善食品的品质和性能。其化学成分除明胶、酪朊酸钠等为蛋白质外，其它大多是天然多糖及其衍生物，广泛分布于自然界。 20.1.2食品增稠剂的分类 迄今世界上用于食品工业的食品增稠剂已有40余种，根据其来源，可分为五大类。 （1）由海藻制取的增稠剂海藻胶是从海藻中提取的一类食品胶，.地球上各海域水温变化及盐含量不同。海洋中藻品种多达15000多种，分为红藻、褐藻、蓝藻和绿藻四大类。重要的商品海藻胶主要来自褐藻。不同的海藻品种所含的亲水胶体其结构，成分各不相同，功能、性质及用途也不尽相同。 （2）由植物种子、植物溶出液制取的增稠剂由植物及其种子制取的增稠剂，在许多情况下，其中的水溶性多糖类似于植物受到刺激后的渗出液。它们是经过精细的专门技术而制得的，包括选择、种植和布局。种子收集和处理都具有一套科学方法。正如动植物渗出液一样，这样增稠剂都是多糖酸的盐。其分子结构复杂，常用的这类增稠剂有瓜尔胶、卡拉胶、海藻胶等。 （3）由微生物代谢生成的增稠剂真菌或细菌与淀粉类物质作用产生的另一类用途广泛的食品增稠剂，如黄原胶等，这是将淀粉全部分解成单糖，紧接着这些单糖又发生缩聚反应再缩合成新的分子。这种新分子的大分子链具有以下的特点：每一个葡萄糖残基除了四个碳原子仍保留原有的结构之外，部分或全部地发生羧基部位的部分氧化，大分子或链的交联，羟基上的氧原子被新的化学基取代等反应。由不同植物表皮损伤的渗出液制得的增稠剂的功能是人工合成产品所达不到的，其成分是一种由葡萄糖和其他单糖缩合的多糖衍生物，在它们的多羟基分子中，穿插一定数量对其性质有一定影响的氧化基团，这些氧化基团，在许多情况下，羟基占很大的比例。这些羟基常以钙、镁或钾盐的形式存在，而不以自由羟基的形式存在。阿拉伯胶、黄原胶均属于此类增稠剂。 （4）由动物性原料制取的增稠剂这类增稠剂是从动物的皮、骨、筋、乳等提取的。其主要成分是蛋白质。品种有明胶、酪蛋白等。 （5）以纤维素、淀粉等天然物质制成的糖类衍生物这类增稠剂按其加工工艺可以分为两类：以纤维素、淀粉等为原料，在酸、碱、盐等化学原料作用下经过水解、缩合、化学修饰等工艺制得。其代表的品种有羧甲基纤维素钠、变性淀粉、藻酸丙二醇酯等。 20.2 海藻胶 由于海藻胶在增稠性、稳定性、胶凝性、保形性、薄膜成形性等方面具有显著的优点，加上其独特的保健功能，使之在食品工业中得到了广泛的应用，成为产销量最大的增稠剂之一。本节重点介绍海藻酸及其盐、琼脂、卡拉胶的组成结构、理化性质及其在食品工业中的应用。 20.2.1海藻酸钠(Sodium Algimate ) 别名：褐藻酸钠、藻胶。化学结构：海藻酸和海藻酸盐是直链糖醛酸聚糖。由两种分子
产黄原胶发酵培养基的优化工艺研究 杨健，姚笛，王颖，于长青，王长远，高玉荣 （黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319） 摘要：本实验研究不同培养基成分及不同添加量的碳源、氮源等营养物质对黄原胶产量及其黏度的影响。在其他营养物质一定的情况下，利用单因素实验分别对培养基中碳源、氮源、无机盐等进行了初步筛选，得到的最佳碳源是玉米淀粉，氮源是豆饼粉，加入磷盐、镁盐、钙盐等有利于黄单胞菌的生长及其代谢产物-黄原胶的分泌。最后利用正交实验确定了碳源、氮源、碳酸钙的最佳添加量。结果表明：玉米淀粉5%，豆饼粉0.5 %，碳酸钙0.4%时，黄原胶产率可达3.44 %，黏度达19.26 mm2/s。 关键词：黄原胶；发酵；培养基；优化 文章篇号：1673-9078(2011)8-935-937 Optimization of the Fermentation Medium for Producting Xanthan Gum YANG Jian, YAO Di, WANG Ying, YU Chang-qing, WANG Chang-yuan, GAO Yu-rong (College of Food Science, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China) Abstract: The effects of different media composition and different amounts of carbon, nitrogen and other nutrients on the production of xanthan gum and viscosity were studied. The best carbon and nitrogen sources were corn starch and soybean powder, respectively. The addition of phosphate, magnesium and calcium enhanced the growth of Xanthomonas and the secretion of its metabolite-xanthan gum. The addition contents of carbon, nitrogen and CaCO3 were optimized by orthogonal experiment: cornstarch 5%, soybean powder 0.5%, CaCO3 0.4.%, under these conditions, Xanthan gum yield was 3.45 % and viscosity of fermentation broth was 19.26 mm2/s. Key words: xanthan gum;fermentation; culture medium; Optimization; 黄原胶（Xanthan gum）又称黄胶、汉生胶，是一种自然多糖和重要的生物高聚物，它是由五糖单位重复构成，主链与纤维素相同，即以β-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[1,2]。黄原胶具有良好的增粘性和悬浮能力，有很高的稳定性，耐酸碱、高盐环境，抗高温、低温冷冻，易生物降解，抗污染能力强；可同多种物质（酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等）互配，具有令人满意的兼性，并有良好的触变性和假塑性；有良好的分散作用和乳化稳定作用[2]。黄原胶已广泛用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、牙膏、化妆品等20多个行业，是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖[4~5]。 上世纪50年代中期美国农业部北部研究中心Jeanne等人发现了黄原胶，它的生产菌是野油菜黄单胞杆菌NRRLB-1459，此后研究发现甘蓝黑腐病黄单胞杆菌、锦葵黄单胞杆菌、胡萝卜黄单胞杆菌、木薯萎蔫病黄胞菌、美人蕉枯叶黄单胞杆菌等都能产黄原胶。我国收稿日期：2011-04-20 基金项目：黑龙江省教育厅科技研究项目（11551324） 通讯作者：姚笛（1980-），女，硕士，讲师，研究方向为食品微生物与生物技术 黄原胶研究起步于20世纪70年代末，随着黄原胶工业化生产技术日趋完善，尤其是生物技术的发展使黄原胶的发酵产率、发酵液胶浓度等指标大大提高，发酵周期大大缩短。随着人们对黄原胶功效的深入了解，寻求有利于黄单胞菌生产高产量、高黏度黄原胶的培养基，就显得尤为重要[6]。黄原胶在工业上主要是以淀粉为碳源，以鱼粉、豆饼粉为氮源，由野油菜黄单胞杆菌经好氧深层发酵而得到含黄原胶的发酵液，发酵液可通过酶降解和硅藻土吸附提纯，用超滤技术浓缩提纯发酵液，然后用乙醇析出浓缩液中的黄原胶[7]。 发酵培养基不仅影响黄原胶的产量而且对产物的质量也有一定的作用[8]。本实验目的是确定产黄原胶发酵培养基的最佳碳源、氮源、无机盐等营养因素，然后优化各项营养物质的添加量以达到对产黄原胶发酵培养基的优化，通过小规模的发酵试验，以期达到对黄原胶的大规模工业化生产提供理论参考。 1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 菌种 野油菜黄单胞杆菌(Xanthomonas campestris 10258)，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心。 935