[发明专利]一种威兰胶的发酵方法

说明书

技术领域

本发明属于威兰胶生产领域，具体涉及一种威兰胶的发酵方法。

背景技术

淀粉类原料包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉等，可应用于食品、造纸、能源等领域。纤维素类原料一般为植物的根、茎、叶，包括秸秆等，其主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。其中，纤维素、半纤维素是可发酵糖的来源，含量占木质纤维的66～75%（纤维质原料的绝干重量）。淀粉和纤维素类原料大量存在于自然界中且能够不断再生，对它的利用越来越受到人们的重视。

目前对纤维素类原料的利用主要是生产燃料乙醇，但纤维素类水解成本过高（主要是纤维素酶成本），水解液糖浓度偏低（葡萄糖浓度小于10%），无法满足乙醇发酵一般采用的高糖发酵（葡萄糖浓度达20%），使得乙醇转化率低，生产成本居高不下，因此纤维素类原料的资源化利用需要寻找一种新的途径。

威兰胶（welan gum，welan，编号S-130）是由某些产碱杆菌Alcaligenes sp.以及鞘氨醇单胞菌Sphingomonas sp.合成的微生物杂多糖，是美国斯比凯可公司（CP Kelco）20世纪80年代继黄原胶、结冷胶之后开发的最具市场前景的第3代微生物胞外多糖之一，其分子量高达数百万。它的结构骨架由D-葡萄糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖重复单元构成，侧链由单一的L-甘露糖或L-鼠李糖构成，结构如下式所示：

研究表明威兰胶属于典型的假塑性流体，具有良好的增稠剂、悬浮性、乳化性，尤其是具有耐高温、耐酸碱、耐盐酸性能。威兰胶水溶液对热稳定，在温度升高至149℃时，其黏度基本不变，其耐温极限值比黄原胶高20～30℃。威兰胶对酸、碱稳定，其黏度在Ph2～13范围内基本不受影响；对盐的稳定性也高，使其可作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂和保水剂应用于工、农业生产的诸多方面。

目前仅美国斯比凯可公司实现威兰胶的商业化生产，国内尚无商业化生产的报道。威兰胶发酵属于严格好氧发酵，随着发酵的进行，发酵液粘度急速升高，由于胞外生物聚合物的增多，对氧的传递速率明显降低，溶氧成为营养限制因子，氧的传递速率成为整个发酵过程的控制步骤，因此溶氧和传质影响了威兰胶的质量和产量。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种威兰胶的发酵方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种威兰胶的发酵方法，包括以下步骤：

步骤一，将淀粉或纤维素类原料进行预处理和酶水解，得到水解糖液；

步骤二，以步骤一得到的水解糖液为碳源，并加入氮源、无机盐和表面活性剂，制得发酵培养基；

步骤三，将保藏的威兰胶生产菌株接种到种子培养基中，于28～32℃培养14～16h，得到种子液；

步骤四，将步骤三得到的种子液接种到步骤二得到的发酵培养基中发酵，得到发酵液；

步骤五，将步骤四得到的发酵液经提取、干燥、粉碎和过筛，得到所述威兰胶。

优选的，步骤一中所述的纤维素类原料包括玉米秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆、玉米芯或甘蔗渣中的一种；所述的淀粉类原料包括玉米淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉中的一种；所述的水解糖液中包含有1～6%质量浓度的葡萄糖。

更优选的，所述的水解糖液中包含有3～4%质量浓度的葡萄糖。

优选的，步骤二中所述的氮源为牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、(NH₄)₂SO₄和(NH₄)₂HPO₄中的一种以上；所得的发酵培养基中氮源的质量浓度为0.3～0.5%；所述无机盐为K₂HPO₄、KH₂PO₄或MgSO₄，所得的发酵培养基中无机盐的质量浓度为0.01～0.3%；发酵培养基初始pH值为6～8。

优选的，步骤二中所述的表面活性剂为吐温-80、十二烷基磺酸钠和脂肪酸甘油酯中的一种以上，所得的发酵培养基中表面活性剂的质量浓度为0.5‰～1‰。

步骤二中还可以加入0～2‰（质量）的消泡剂，消泡剂种类为本领域技术人员公知的消泡剂，例如泡敌等。