2.1細(xì)菌生長(zhǎng)曲線的測(cè)定

在無(wú)菌條件下，將細(xì)菌從上一級(jí)培養(yǎng)基接種到均 勻新鮮的培養(yǎng)基，黃原膠發(fā)酵及提取工藝的優(yōu)化研究，細(xì)菌以均分裂法繁殖，用血球計(jì)數(shù) 板測(cè)定細(xì)菌細(xì)胞濃度。

2.2發(fā)酵工藝條件對(duì)產(chǎn)膠率的影響

利用單因素試驗(yàn)確定黃原膠發(fā)酵的最適條件如發(fā) 酵時(shí)間、碳源濃度、碳源組成[5]、接種量等。采用平 行試驗(yàn)，在不同的試驗(yàn)條件下，30^, 18〇r/min搖瓶 發(fā)酵。黃原膠提取方法：取一定量的黃原膠發(fā)酵液稀 釋3倍，加人2%的硅藻土，充分震蕩10 min, 4 000 r/ min離心30 min,烘干稱重。

2.3黃原膠提取的影響因素

從提取劑、醇用量、無(wú)機(jī)鹽成分[4i、發(fā)酵液稀釋 倍數(shù)幾個(gè)方面優(yōu)化黃原膠提取條件。

2.4黃原膠發(fā)酵小試

在確定培養(yǎng)基組成和其他參數(shù)的基礎(chǔ)上，為了更 好解決發(fā)酵過(guò)程中溶氧和參數(shù)控制的問(wèn)題，在10 L發(fā) 酵罐中進(jìn)行小試。

*通訊作者

《食品工業(yè)》2008年第6期

3試驗(yàn)結(jié)果與討論

-0-5-0-5 2-1 I0-

%/腓盜1

圖1細(xì)菌生長(zhǎng)曲線

由圖1看出，（0~2.5) h為細(xì)菌生長(zhǎng)延遲期； (2.5~15)h左右為細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，細(xì)菌數(shù)在此階段增 加非常明顯；（15~29)h為細(xì)菌生長(zhǎng)穩(wěn)定期，此階段細(xì) 菌數(shù)目基本保持不變；黃原膠發(fā)酵及提取工藝的優(yōu)化研究，29 h以后細(xì)菌進(jìn)人衰亡期，隨 著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，培養(yǎng)液中活菌數(shù)目逐漸減少。

3.2發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)膠率隨時(shí)間的變化

2.5

0,0 1020304050607080

時(shí)間/h

圖2細(xì)菌產(chǎn)膠率

由圖2看出，黃原膠發(fā)酵是典型的GaderiH型， 前期主要為細(xì)菌生長(zhǎng)期，后期隨著細(xì)菌進(jìn)人穩(wěn)定生長(zhǎng) 期，開(kāi)始合成黃原膠。（36?60) h是黃原膠產(chǎn)膠的髙峰 期，此階段發(fā)酵液的產(chǎn)膠率迅速升髙。60 h后，膠產(chǎn) 量增加緩慢。

3.3發(fā)酵條件的影響

3.3.1碳源濃度對(duì)產(chǎn)膠率的影響

2.5

0.5 ■

0.0 111111''

2345678910

碳源含量(W/V)/%

圖3培養(yǎng)基中碳源含置對(duì)產(chǎn)膠率的彩響

改變發(fā)酵培養(yǎng)基中的碳源蔗糖濃度，研究碳源 濃度對(duì)野油菜黃單胞菌UV發(fā)酵產(chǎn)膠的影響[7]。由圖3 可看出，當(dāng)蔗糖濃度小于6%時(shí)，隨著蔗糖濃度的增 加，產(chǎn)膠率升髙；當(dāng)蔗糖濃度高于6%時(shí)，產(chǎn)膠率隨 蔗糖濃度的升髙反而下降。這可能是由于當(dāng)碳源濃度 較低時(shí)，對(duì)于細(xì)菌生長(zhǎng)和產(chǎn)膠都是不足的，因而提 高碳源濃度有利于細(xì)菌生長(zhǎng)和產(chǎn)膠；當(dāng)碳源濃度超 過(guò)6%時(shí)，細(xì)菌繁殖旺盛，導(dǎo)致發(fā)酵液中細(xì)菌濃度過(guò) 高，對(duì)發(fā)酵過(guò)程中氧的消耗增加，限制了細(xì)菌產(chǎn)膠過(guò) 程。所以當(dāng)碳源濃度為6%時(shí)，產(chǎn)膠率最高。

3.3.2碳源組成對(duì)產(chǎn)膠率的影響

淀粉含量(W/V)/%

圖4碳源中淀粉含量對(duì)產(chǎn)膠率的彩響

在固定培養(yǎng)基中其他成分不變的基礎(chǔ)上，保持碳 源濃度為6%，改變蔗糖和淀粉含量，在30^，180 r/ min條件下發(fā)酵72 h,研究碳源組成對(duì)黃原膠產(chǎn)膠率 的影響[8]。由圖4可看出，細(xì)菌對(duì)蔗糖的利用優(yōu)于淀 粉。從廉糖和淀粉的組合可以看出，當(dāng)?shù)矸酆吭诳?碳量的66.7%時(shí)，產(chǎn)膠率最髙。由此可以得到細(xì)菌對(duì) 蔗糖的利用優(yōu)于淀粉，這可能是因?yàn)檎崽鞘堑途厶牵?在發(fā)酵過(guò)程中能夠更快地水解為葡萄糖，滿足細(xì)菌的 營(yíng)養(yǎng)需求。淀粉的存在可避免發(fā)酵液中葡萄糖濃度過(guò) 高產(chǎn)生葡萄糖效應(yīng)，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。

3.3.3接種量對(duì)產(chǎn)膠率的影響

2.5

246810121416

接種量/%

圖5接種置對(duì)產(chǎn)膠率的影響

由圖5可以看出，當(dāng)接種量為10%左右時(shí)，發(fā)酵 的產(chǎn)膠率最高。

3.4黃原膠提取的影響因素

3.4.1醇種類對(duì)醇沉淀提取黃原膠的影響

1.4 「

5 o wj

2'2'丨 1

%/*趙瑯

試驗(yàn)嘗試采用不通比例的乙醇和異丙醇的混合溶劑來(lái) 提取。黃原膠發(fā)酵及提取工藝的優(yōu)化研究，將異丙醇和乙醇按照不同比例分別混合，比較 其提膠率，醇種類對(duì)提取的影響如圖6所示。由圖6可 以看出，當(dāng)醇用量一定的情況下，用混醇的提取效果 明顯優(yōu)于單獨(dú)使用乙醇或者異丙醇。提膠率隨著混 醇中乙醇的比例增加而增加，當(dāng)乙醇：異丙醇=3 : 1 時(shí)，提取效果最好，繼續(xù)增加乙醇含量提膠率下降。 在乙醇中加人一定量的異丙醇可以提高提膠率，經(jīng)分 析可能是異丙醇與乙醇混合后改變了溶劑的極性，使 得有機(jī)溶劑更易降低黃原膠表面的介電常數(shù)，從而使 得黃原膠更易沉淀析出。

3.4.2醇用量對(duì)醇沉淀提取黃原膠的影響

醇用量/發(fā)酵液體積

圖7不同酵用置對(duì)提膠率的彩響

由圖7可看出，提膠率隨著醇用量的增加而提 高，當(dāng)醇量為發(fā)酵液體積3倍時(shí)提膠率最高，當(dāng)醇量 繼續(xù)增加，提膠率降低。這個(gè)結(jié)果和傳統(tǒng)使用單一有 機(jī)溶劑作為沉淀劑得到的結(jié)果不一致'可能是由于 加人的異丙醇，水的含量也隨著醇量的增加而增加， 致使黃原膠溶解增多，損失增大，降低了多糖的回收 率。

3.4.3無(wú)機(jī)鹽對(duì)醇沉淀提取黃原膠的影響

處理，硅藻土不能將菌體、色素及其他雜質(zhì)完全吸 附，而且還可能吸附部分膠體，導(dǎo)致?lián)p失。所以在預(yù) 處理時(shí)，就要進(jìn)行一定的稀釋，降低膠液的粘度。

3.0

0123456789 10 發(fā)酵液稀釋倍數(shù)

圖9發(fā)酵液稀釋倍數(shù)對(duì)提膠率的彩響

結(jié)果如圖9所示，稀釋倍數(shù)為2~5倍時(shí)，提膠量上 升較為平緩，當(dāng)稀釋倍數(shù)增大到5.5倍以后，提膠量 穩(wěn)定在2.5%發(fā)酵液，稀釋至8倍，提膠量急劇降低。 因此，稀釋倍數(shù)為5.5~7倍時(shí)提膠效果最優(yōu)。

3.5發(fā)酵罐小試

在前期進(jìn)行搖床試驗(yàn)，確定培養(yǎng)基的組成和其他 參數(shù)條件的基礎(chǔ)上，為了更好解決發(fā)酵過(guò)程中的溶氧 和參數(shù)控制的問(wèn)題[61，將發(fā)酵擴(kuò)大到10 L發(fā)酵罐中進(jìn)

行小試。 

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3 o 5 0 5 o

圖8不同添加劑對(duì)提膠率的彩響

將各添加劑按等摩爾電荷加人已經(jīng)預(yù)處理好的發(fā) 酵液中[4]，黃原膠發(fā)酵及提取工藝的優(yōu)化研究，加人混醇(乙醇：異丙醇=3 : 1)，離心30 min (4 000 r/min)。試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示，添加5種無(wú)機(jī) 鹽中，加人KN03對(duì)于提膠率的提高效果最為明顯。 由試驗(yàn)結(jié)果還可得出，KC1和NaC丨對(duì)提膠量的影響差 別較小，但KC1對(duì)黃原膠的膠體凝聚效果明顯優(yōu)于 NaCl〇

3.4.4發(fā)酵液稀釋倍數(shù)對(duì)醇沉淀提取黃原膠的影響 發(fā)酵72 h后，發(fā)酵液十分粘稠，如果直接進(jìn)行預(yù)

..《食品工業(yè)》2008年第6期

由圖10和圖11可知，接種后(0~4)h內(nèi)菌體生長(zhǎng)緩 慢；（4~15)h菌體生長(zhǎng)進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，這時(shí)細(xì)菌代 謝非?；钴S，菌體大量繁殖，PH值開(kāi)始下降，需不 斷加堿以維持適合的pH值；（20~24) h細(xì)菌進(jìn)人穩(wěn)定 期，菌體量不再上升；40 h左右菌體量開(kāi)始下降。伴 隨著菌體的生長(zhǎng)，在生長(zhǎng)期和穩(wěn)定期產(chǎn)生了大量的多 糖。由圖11可看出，到了發(fā)酵中期發(fā)酵液溶氧很難增 加，但對(duì)黃原膠的產(chǎn)率影響不大。Moraine191等人根據(jù) 試驗(yàn)也認(rèn)為溶氧在20%?90%范圍內(nèi)對(duì)多糖產(chǎn)率沒(méi)有 明顯影響。而且隨著黃原膠的產(chǎn)生，攪拌越來(lái)越困 難ne]，這是由于黃原膠溶液是一種典型的假塑性流 體，即使是低濃度的黃原膠溶液也可形成高粘度。