[发明专利]一种利用微生物发酵技术生产瓜尔胶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及瓜尔胶的生产，尤其涉及的是一种利用微生物发酵技术生产瓜尔胶的方法。

背景技术

瓜尔胶，英文名为“guargum”，是从广泛种植于印巴次大陆的一种豆科植物-瓜尔豆(Cyamopsistetragonoloba L.Taub)的胚乳中提取的一种高纯化天然多糖。由于其独特的分子结构特点及天然性，使其迅速成为性能优越的新型环保造纸助剂；同时它还被广泛应用于食品、石油、医药等领域。瓜尔胶就分子结构来说是一种非离子多糖，它以聚甘露糖为分子主链，D-吡喃甘露糖单元之间以β(1-4)苷键连接。而D-吡喃半乳糖则以α(1-6)键连接在聚甘露糖主链上。瓜尔胶中甘露糖与半乳糖单元之摩尔比为2∶1，即每隔一甘露糖单元连接着一个半乳糖分支，瓜尔胶的分子量在220000左右。瓜尔胶为大分子天然亲水胶体，外观是从白色到微黄色的自由流动粉末，能溶于冷水或热水，遇水后及形成胶状物质，达到迅速增稠的功效。广泛用于石油压裂、钻井等增稠目的，以及食品添加剂，印染和建筑涂料等行业。瓜尔胶是已知的最有效和水溶性最好的天然聚合物，在低浓度下，可形成高粘稠溶液，表现出非牛顿流变特性，与硼砂形成酸可逆凝胶。由于它的独特性能，目前已应用于食品、制药、化妆品、个人保健、石油、粘蚊剂、造纸和纺织印染等行业。

现有技术都是依赖化学方法从瓜尔豆中提取和制备瓜尔胶，再加上瓜尔豆栽培对环境条件要求也非常严格，虽然现在在我国云南等地已经引种成功，但普遍存在产量低、提取量少、地域要求高、季节性供应等缺陷，同时还侵占了大量的耕地，致使我国目前瓜尔胶还主要依靠进口的现状。这不仅在很大程度上限制了它的应用，而且也加大了瓜尔胶的生产成本。如何才能有效地解决上述现有技术的缺陷，开发研究出一种具有适用范围广、生产工艺简单、经济效益良好、无二次污染等特点的绿色、环境友好型的全新瓜尔胶生产和制备技术是一个亟待解决的问题。而且，微生物胞外多糖除具有大多数植物多糖和合成的高分子聚合物所特有的性质外，还具有低浓度下呈高粘度、假塑性、热稳定性，可与多种盐类配伍及形成有用的膜，同时具有生产周期短，不受气候和地理环境条件的限制，易于提取和应用面广等特性，所以在工业生产与生活的许多领域具有广阔的发展前景。而目前现有的专利和文献中均是关于利用化学手段改变其理化特性，满足工业生产需求的报道。迄今为止，尚未见到将微生物发酵技术应用于生产瓜尔胶方法的报道。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种利用微生物发酵技术生产瓜尔胶的方法。

本发明的技术方案如下：

一种利用微生物发酵技术生产瓜尔胶的方法，其步骤如下：

(1)菌种活化

将在4℃下保存的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌菌株由斜面转接到固体培养基中，30℃下，在恒温培养箱培养12～20h；

(2)制备种子液

取(1)中经活化后的菌种，接种到种子培养基中，装液量100mL／500mL三角瓶，摇床转速180r／min，30℃震荡培养12～20h；

(3)发酵

将(2)中制备的种子液按体积分数为2％～4％的接种量接入到装有培养基的发酵罐中发酵，装料系数0.75，发酵温度为28～31℃，pH为7.0～7.2，通气量的V∶V为0.7-0.9∶1，搅拌速度为180-190r／min，保持溶氧饱和度12％以上，培养5d，收集发酵液；

(4)去蛋白

在(3)中收集的发酵液中加入0.2倍发酵液体积的氯仿和0.04倍发酵液体积的正丁醇混合振荡半个小时进行分离，重复处理2～3次，直至有机相和水相二者的界面无沉淀为止，有效除去瓜尔胶中的蛋白质；

(5)后处理

将(4)中去蛋白的瓜尔胶组分经过脱色、过滤、低压浓缩、结晶和干燥后得到产物瓜尔胶。

所述胞外多聚物鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sanxanigehens)购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC NO.1.6417。

所述的方法，步骤(1)中，按照质量体积比，固体培养基的组成为：1％葡萄糖、0.25％酵母粉、0.5％蛋白胨、0.06％硝酸铵、0.5％KH2PO4、0.01％MgSO4、1.5％琼脂、其余为水；pH为7.0～7.2，115℃灭菌25min。