一种低酰基清型结冷胶的后提取方法.pdf

本发明涉及一种低酰基清型结冷胶的后提取方法，其包括结冷胶发酵液的脱酰基处理、酶处理、二价或多价金属阳离子絮凝低酰基状态结冷胶、结冷胶溶液澄清处理、结冷胶溶液脱水处理、脱色及螯合处理、干燥及粉碎。本发明还提供了由上述方法制得的低酰基结冷胶，其具有产品外观好、透光度高、产品凝胶强度高的特点，具体表现在色度大于83％，透光度在85％以上，同时凝胶强度大于1000g/cm2。

1、  一种低酰基清型结冷胶的后提取方法，其包括步骤：
(1)发酵液的脱酰基处理：
将发酵液温度升至80～90℃，加入抗氧化剂，同时加入碱调节pH值脱酰基；
(2)发酵液的酶处理：
在步骤(1)发酵液中加入不同酶制剂，以尽可能除去发酵液中不溶性的杂质和菌体碎片；
(3)发酵液的絮凝：
在步骤(2)酶处理后的发酵液中，加入水溶性碱金属絮凝，再调节pH值至碱性，固液分离，以除去发酵液中大部分水以及色素，得到结冷胶粗品；
(4)结冷胶澄清处理：
将步骤(3)得到的结冷胶粗品通过澄清处理，得到澄清的低酰基结冷胶溶液；
(5)脱酰基结冷胶溶液脱水处理
在步骤(4)得到的结冷胶脱酰基澄清溶液中，通过加入碱金属离子形成凝胶，固液分离；
(6)螯合及脱色处理：
将步骤(5)得到的结冷胶切碎成细小颗粒，通过螯合工艺将结冷胶中的二价或多价阳离子大部分祛除；稍微压干后的结冷胶再用低级醇浸泡并搅拌、过滤以达到彻底脱色效果；
(7)干燥粉碎：
将步骤(6)中获得的结冷胶压干，固体物料干燥并粉碎，得到高透明度低酰基清型结冷胶产品。

2、  权利要求1的方法，其中步骤(1)脱酰基后加入酸，调节pH值至中性，降温40℃以下。

3、  前述任一权利要求的方法，其中步骤(1)中加入的抗氧化剂为抗坏血酸、异VC钠、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、硫酸氢钾、半胱氨酸中的一种或多种，浓度为100～300ppm。

4、  权利要求3的方法，其中抗氧化剂的浓度为150～250ppm。

5、  前述任一权利要求的方法，其中步骤(1)加入的用于调整pH的碱为NaOH，KOH，Na₂CO₃，K₂CO₃中的一种或多种。

6、  权利要求5的方法，其中步骤(1)加入的用于调整pH的碱为NaOH，KOH中的一种或多种。

7、  权利要求5或6的方法，其中步骤(1)加入的用于调整pH的碱为NaOH。

8、  前述任一权利要求的方法，其中步骤(1)中使用碱将pH值调节到9.5～11范围之内。

9、  权利要求8的方法，其中步骤(1)中使用碱将pH值调节到10左右。

10、  前述任一权利要求的方法，其中步骤(1)中，调整pH的碱先配成浓度为10％的溶液。

一种低酰基清型结冷胶的后提取方法
技术领域
本发明涉及微生物发酵物质提取领域，特别是一种低酰基清型结冷胶的后提取方法。
背景技术
结冷胶可以说是目前性能最为优异的增稠剂、稳定剂之一，并具有优良的凝胶特性。结冷胶凝胶易于使用、有良好的风味释放性、较高的热稳定性、在口中易融化、透明度高、凝胶的时间及温度可调控、凝胶不易受pH影响、产品稳定、具有多样的质构特性等。
结冷胶分子的基本结构是一条主链，由重复的四糖单元构成。参与形成的单糖有D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-葡萄糖及L-鼠李糖。在这种多糖的天然形式中，每单位约有1.5个O-酰基基团，其中每单位有1个O-甘油酰取代基，每隔一个单位有1个O-乙酰取代基。甘油酰基位于3-连接成键的葡萄糖残基的2位，乙酰基则在6位上。酰基很容易被碱脱除，从而由天然形式的结冷胶得到脱酰基形式的产品，与此相对，天然形式的结冷胶也可称为高酰基产品。
高酰基结冷胶含有11～13％的甘油酰基及4～5％的乙酰基，总体酰基含量在15～18％之间(重量百分比)；低酰基的结冷胶含有少于1％含量的甘油酰基及少于1％含量的乙酰基，总体酰基含量在2％以下。
低酰基非清型的结冷胶产品中含有部分蛋白质，含量在17％左右(重量百分比)，因此不透明，而低酰基清型的结冷胶产品采用过滤工艺，除去了大部分不溶性物质，因此形成的凝胶澄清透明，具有极高的透光度。由于低酰基清型结冷胶在食品工业等领域上的应用更常见，所以在许多普通场合下，结冷胶即指低酰基清型的产品。
目前低酰基清型结冷胶生产工艺不足之处在于彻底祛除胶体中的蛋白比较困难，产品的透光度受到一定的影响，一般只能达到80％以上；同时生产出来的低酰基清型结冷胶中含有部分二价金属阳离子，使得结冷胶产品溶解困难、形成的凝胶略微发白，影响产品的质量。同时传统低酰基结冷胶生产工艺中发酵液絮凝阶段使用二价或多价碱金属盐絮凝还处于高酰基状态下的结冷胶产品，而高酰基结冷胶对二价或多价碱金属盐的敏感程度远小于低酰基结冷胶，因此絮凝的效率不高，产品产率受到影响。
发明内容
鉴于上面低酰基清型结冷胶提取方法中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种新的生产低酰基清型结冷胶的方法。
本发明的低酰基清型结冷胶的提取方法包括结冷胶发酵液的脱酰基处理、酶处理、二价或多价金属阳离子絮凝低酰基状态结冷胶、结冷胶溶液澄清处理、结冷胶溶液脱水处理、脱色及螯合处理、干燥及粉碎，其具体步骤为：
(1)发酵液的脱酰基处理
将发酵液温度升至80～90℃，加入抗氧化剂，同时加入碱调节pH值脱酰基；
(2)发酵液的酶处理；
在步骤(1)发酵液中加入不同酶制剂，以尽可能地除去发酵液中不溶性的杂质和菌体碎片；更具体地为，加入一种酶制剂保温酶解后，再加入另一种酶保温酶解，依此类推。
(3)发酵液的絮凝；
在步骤(2)酶处理后的发酵液中，加入水溶性碱金属絮凝，再调节pH值至碱性，固液分离，以除去发酵液中大部分水以及色素，得到浓缩8倍以上的结冷胶粗品；
(4)结冷胶澄清处理
将步骤(3)得到的结冷胶粗品通过澄清处理，得到澄清的低酰基结冷胶溶液；
(5)脱酰基结冷胶溶液脱水处理
在步骤(4)得到的结冷胶脱酰基澄清溶液中，通过加入碱金属离子形成凝胶，固液分离；
(6)螯合及脱色处理
将步骤(5)得到的结冷胶切碎成细小颗粒，通过螯合工艺将结冷胶中的二价或多价阳离子大部分去除；稍微压干后的结冷胶再用低级醇浸泡并搅拌、过滤以达到彻底脱色效果；
(7)干燥粉碎；
将步骤(6)中获得的结冷胶压干，固体物料干燥并粉碎，得到高透明度低酰基清型结冷胶产品。
更具体地为：
1.发酵液脱酰基处理
将发酵液温度升至85～90℃之间，在发酵液中加入适量抗氧化剂，同时加入碱，调节pH值在9.5～11范围之内，缓慢搅拌，时间10～15分钟，以脱除结冷胶主链上的甘油酰基及乙酰基。然后加入酸，调节pH值至中性，降温40℃以下。
2.发酵液酶处理
依此向步骤(1)得到的发酵液中分别加入不同浓度已经用少量水溶解分散的的纤维素酶、溶菌酶及蛋白酶，分别维持不同时间。其中蛋白酶为中性蛋白酶或碱性蛋白酶。
3.发酵液絮凝处理
将步骤(2)中的物料降温至35℃以下，加入二价或多价水溶性碱金属盐絮凝出低酰基结冷胶，再加入碱调节pH，通过离心或压榨法固液分离。
4.结冷胶澄清处理
将步骤(3)中制得的物料，打散后用10～20倍量的去离子水溶解，加入酸回调pH值至中性，升温到85～90℃，充分搅拌以达到完全溶解；采用板框或厢式压滤，高速离心或微孔滤膜过滤，将步骤(3)中得到的脱酰基结冷胶溶液澄清处理，澄清处理时的温度应该在65℃以上，以防止溶液形成凝胶，得到的澄清溶液透光度应在92％以上。
5.脱酰基结冷胶溶液脱水处理
向步骤(4)得到的脱酰基澄清结冷胶溶液中加入适当质量的金属阳离子盐类，形成的凝胶通过固液分离，得到含水量80％左右的低酰基清型结冷胶胶块或胶片。
6.螯合及脱色处理
将步骤(5)得到的含水量80％左右的低酰基结冷胶切碎为小颗粒，投入到3～5倍质量的加入适当螯合剂处理的水中，浸泡并高速搅拌，以祛除胶体中的大部分二价或多价阳离子；处理后的结冷胶溶液压榨脱水，再浸泡至低级醇溶液中，浸泡并高速搅拌，之后再过滤以达到彻底祛除色素的效果。
7.干燥粉碎；
将步骤(6)中制得的产物于75～80℃下进行干燥，并粉碎，使其95％通过80目筛网，得到的低酰基清型结冷胶产品。
本发明各步骤的具体工艺条件是：
步骤1中加入的抗氧化剂可以是但不只限于抗坏血酸、异VC钠、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、硫酸氢钾、半胱氨酸中的一种或多种。加入的抗氧化剂浓度佳地为100～300ppm，更佳的的为150～250ppm(以发酵液计)。
步骤1中加入的用于调整pH的碱选用但不只限于NaOH，KOH，Na₂CO₃，K₂C0₃中的一种或多种，较佳的选用NaOH，KOH，更佳的选用NaOH。
步骤1中，使用碱将pH值调节到9.5～11范围之内，更佳的pH值为10左右。
步骤1中，调整pH的碱应先配成浓度为10％的溶液。
步骤1中，保持温度85～90℃之间，更佳的保持温度在86～88℃之间。
步骤1中，保持时间10～15分钟，更佳的保持时间在10分钟左右。
步骤1中，调整pH的酸可以是无机酸，也可以是有机酸。其中无机酸包括但不限于盐酸、硫酸及磷酸中的一种或多种；有机酸可以是但不限于甲酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸或酒石酸中的一种或多种。实际生产中，较佳使用的酸为无机酸，更佳的为盐酸。酸的用量为能将发酵液体系pH调节到7左右。
步骤1中，调整pH的酸应先配成浓度为10％的溶液。
步骤2中的酶解条件分别为：纤维素酶浓度较佳地为500～2000ppm，更佳的为1000～1500ppm；酶解时间较佳的为4到8小时，更佳的为5到6小时；酶解温度较佳的为40～50℃，更佳的为43～45℃。溶菌酶浓度较佳的为50～300ppm，更佳的为100～200ppm；酶解时间较佳的为2到4小时，更佳的为2.5到3.5小时；酶解温度较佳的为30～40℃，更佳的为35～37℃。蛋白酶浓度较佳为100～1000ppm，更佳的为300～500ppm(以发酵液计)；酶解时间较佳的为1到5小时，更佳的为2到3小时；酶解温度较佳的为30～40℃，更佳的为30～35℃。其中蛋白酶为中性蛋白酶或碱性蛋白酶。
步骤3中所用的水溶性碱金属盐包括但不只限于：镁、钙、钡、锌、铝的水溶性盐中的一种或多种
步骤3中所用的水溶性碱金属加入量较佳地占发酵液质量的0.1％～0.5％，更佳地占0.3％～0.4％。
步骤3中所用的碱包括但不只限于：KOH、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、Na₃PO₄或其组合。
步骤3中使用的固液分离的设备可以选用但不只限于厢式聚丙烯板框压滤机或布袋压榨机，优选厢式聚丙烯板框压滤机。
步骤4中打散后的结冷胶纤维长度不应超过10厘米，纤维中水份含量在80％左右。
步骤4打散的结冷胶纤维用10到20倍量的去离子水溶解，更佳的为15～20倍去离子水。加热溶液使之升温至80～95℃，更佳的为85～90℃。
步骤4中，澄清设备可以采用但不限于板框或厢式压滤，高速离心或微孔滤膜过滤，优选板框或厢式压滤。
步骤4中，澄清处理时的温度应该在65℃以上，以防止溶液形成凝胶，更佳的温度为75℃左右。
步骤5中，形成凝胶时加入的金属盐包括但不限于可溶性一价碱金属盐(氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠中的一种或多种)、二价碱金属盐(氯化钙、氯化镁)及多价碱金属(氯化铁)盐等或其组合，优选一价和二价碱金属盐类；考虑到成本因素，可以更优选二价碱金属盐类。
步骤5中，形成凝胶时加入的一价碱金属盐为澄清胶液的0.8～1.2％(重量百分比)，加入的二价金属盐为澄清胶液的0.05～0.1％(重量百分比)
步骤5中，形成凝胶时加入的可溶性金属盐应先配成30％浓度的溶液。
步骤5中使用的固液分离的设备可以选用但不只限于厢式聚丙烯板框压滤机或布袋压榨机，优选厢式聚丙烯板框压滤机。
步骤6中使用切胶机，将低酰基结冷胶切碎为柱状小颗粒，颗粒直径小于3毫米，长度小于12毫米。
步骤6中所用的螯合剂可以是但不只限于柠檬酸钠、柠檬酸三钾、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾、焦磷酸钠、聚磷酸钾中的一种或多种。较佳使用的螯合剂为柠檬酸钠和六偏磷酸钠，更佳的为柠檬酸钠。所加入的螯合剂用量较佳的为在溶液中浓度1000～10000ppm，更佳的为5000～8000ppm。
步骤6中使用的脱水压榨设备选用布袋压榨机。
步骤6中使用的低级醇可以是乙醇、异丙醇和正丁醇或其组合，较佳的为乙醇和异丙醇，更佳的为异丙醇。用量较佳的为结冷胶湿颗粒重量的2～4倍，更佳的为2.5～3.5倍。
步骤7中使用的干燥设备可以是但不限于真空干燥和沸腾干燥，温度控制在75～80℃之间，时间控制在1到1.5小时之间。
结合以下实施例来具体说明，以更好地理解本发明，但这些实施例为非限制性的，仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
A.发酵液脱酰基处理
在絮凝罐中，将10m³结冷胶发酵液升温至90℃，搅拌状态下加入抗坏血酸至其浓度为150ppm；再加入10％浓度的KOH调整pH至10.0，在90℃条件下缓慢搅拌10分钟；再加入10％浓度的盐酸，回调pH至7.0，得到的溶液进入下一步骤。
B.发酵液的酶处理
搅拌下加入15kg纤维素酶，温度45℃，缓慢搅拌5.5小时；之后再加入2kg溶菌酶，温度35℃，缓慢搅拌3小时；之后再加入4kg中性蛋白酶，温度33℃，缓慢搅拌2.5小时。
C.发酵液的絮凝
向上述料液中缓慢加入氯化镁30kg，搅拌维持20min，再加入氢氧化钠20kg，搅拌维持10min，将料通过泵打入厢式板框压滤机进行过滤，滤液进入废水处理站，得到950kg湿的滤饼待用。
D.结冷胶澄清处理
由C得到的滤饼先用打散机打散为短纤维，按重量的15倍量加入去离子水，加热溶液使之升温至90℃。在溶液中加入适量硅藻土，搅拌均匀，温度控制在85℃，用预涂硅藻土助滤剂的厢式聚丙烯板框压滤机循环过滤结冷胶溶液，直至得到的澄清结冷胶溶液用分光光度计测定透光度大于92％，澄清后溶液接入凝胶罐。
E.脱酰基结冷胶溶液脱水处理
由D得到的澄清结冷胶溶液温度应维持在65℃以上以防止凝胶形成，再向溶液中加入30％浓度的氯化钾溶液400L，缓慢搅拌5分钟后强制降温到50℃以下。形成坚硬脆性凝胶的胶体用厢式聚丙烯板框压滤机压榨，得到含水量80％左右的结冷胶胶片或胶块500kg。
F.螯合及脱色处理
由E得到的结冷胶胶块或胶片通过切胶机切碎成柱状小颗粒，颗粒直径小于3毫米，长度小于12毫米。将结冷胶小颗粒投入到3倍质量的去离子水中，同时加入六偏磷酸钾使其浓度达到5000ppm，缓慢搅拌溶液10分钟后用滤布过滤；滤渣再用2.5倍重量的乙醇溶液浸泡并快速搅拌30分钟；用布袋压榨机脱去乙醇溶液，得到湿的结冷胶松散颗粒495kg。
G.干燥粉碎
由F得到的产物通过沸腾干燥机，于75℃下进行干燥，并粉碎，使其95％通过80目筛网.。得到的低酰基清型结冷胶产品100kg。
实施例2
A.发酵液脱酰基处理
在絮凝罐中，将10m³结冷胶发酵液升温至90℃，搅拌状态下加入异VC钠至其浓度为200ppm；再加入10％浓度的NaOH调整pH至10.0，在90℃条件下缓慢搅拌10分钟；再加入10％浓度的醋酸，回调pH至7.0，得到的溶液进入下一步骤。
B.发酵液的酶处理
搅拌下加入15kg纤维素酶，温度43℃，缓慢搅拌5小时；之后再加入2kg溶菌酶，温度33℃，缓慢搅拌3小时；之后再加入4kg碱性蛋白酶，温度35℃，缓慢搅拌3小时。
C.发酵液的絮凝
向上述料液中缓慢加入氯化钙35kg，搅拌维持20min，再加入氢氧化钾20kg，搅拌维持10min，将料通过泵打入厢式板框压滤机进行过滤，滤液进入废水处理站，得到950kg湿的滤饼待用。
D.结冷胶澄清处理
由C得到的滤饼先用打散机打散为短纤维，按重量的15倍量加入去离子水，加热溶液使之升温至90℃。采用微孔滤膜循环过滤结冷胶溶液，直至得到的澄清结冷胶溶液用分光光度计测定透光度大于92％，澄清后溶液接入凝胶罐。
E.脱酰基结冷胶溶液脱水处理
由D得到的澄清结冷胶溶液温度应维持在65℃以上以防止凝胶形成，再向溶液中加入30％浓度的氯化钠溶液400L，缓慢搅拌5分钟后强制降温到50℃以下。形成坚硬脆性凝胶的胶体用厢式聚丙烯板框压滤机压榨，得到含水量80％左右的结冷胶胶片或胶块500kg。
F.螯合及脱色处理
由E得到的结冷胶胶块或胶片通过切胶机切碎成柱状小颗粒，颗粒直径小于3毫米，长度小于12毫米。将结冷胶小颗粒投入到3倍质量的去离子水中，同时加入柠檬酸钠使其浓度达到5000ppm，缓慢搅拌溶液10分钟后用滤布过滤；滤渣再用2.5倍重量的异丙醇溶液浸泡并快速搅拌30分钟；用布袋压榨机脱去乙醇溶液，得到湿的结冷胶松散颗粒495kg。
G.干燥粉碎
由F得到的产物通过沸腾干燥机，于75℃下进行干燥，并粉碎，使其95％通过80目筛网.。得到的低酰基清型结冷胶产品100kg。
实施例3
A.发酵液脱酰基处理
在絮凝罐中，将10m³结冷胶发酵液升温至90℃，搅拌状态下加入焦亚硫酸钾至其浓度为250ppm；再加入10％浓度的KOH调整pH至10.0，在90℃条件下缓慢搅拌10分钟；再加入10％浓度的柠檬酸，回调pH至7.0，得到的溶液进入下一步骤。
B.发酵液的酶处理
搅拌下加入15kg纤维素酶，温度43℃，缓慢搅拌5小时；之后再加入2kg溶菌酶，温度33℃，缓慢搅拌3小时；之后再加入4kg碱性蛋白酶，温度35℃，缓慢搅拌3小时。
C.发酵液的絮凝
向上述料液中缓慢加入氯化锌35kg，搅拌维持20min，再加入碳酸钠20kg，搅拌维持10min，将料通过泵打入厢式板框压滤机进行过滤，滤液进入废水处理站，得到950kg湿的滤饼待用。
D.结冷胶澄清处理
由C得到的滤饼先用打散机打散为短纤维，按重量的15倍量加入去离子水，加热溶液使之升温至90℃。在溶液中加入适量硅藻土，搅拌均匀，温度控制在85℃，用预涂硅藻土助滤剂的厢式聚丙烯板框压滤机循环过滤结冷胶溶液，直至得到的澄清结冷胶溶液用分光光度计测定透光度大于92％，澄清后溶液接入凝胶罐。
E.脱酰基结冷胶溶液脱水处理
由D得到的澄清结冷胶溶液温度应维持在65℃以上以防止凝胶形成，再向溶液中加入30％浓度的氯化钙溶液25L，缓慢搅拌5分钟后强制降温到50℃以下。形成坚硬脆性凝胶的胶体用厢式聚丙烯板框压滤机压榨，得到含水量80％左右的结冷胶胶片或胶块500kg。
F.螯合及脱色处理
由E得到的结冷胶胶块或胶片通过切胶机切碎成柱状小颗粒，颗粒直径小于3毫米，长度小于12毫米。将结冷胶小颗粒投入到3倍质量的去离子水中，同时加入聚磷酸钾使其浓度达到5000ppm，缓慢搅拌溶液10分钟后用滤布过滤；滤渣再用2.5倍重量的乙醇溶液浸泡并快速搅拌30分钟；用布袋压榨机脱去乙醇溶液，得到湿的结冷胶松散颗粒495kg。
G.干燥粉碎
由F得到的产物通过沸腾干燥机，于75℃下进行干燥，并粉碎，使其95％通过80目筛网.。得到的低酰基清型结冷胶产品100kg。
采用本发明的工艺相对于现有的低酰基结冷胶的后提取方法，优势之处在于：
1.由于发酵液利用高温灭菌时的温度进行脱酰基处理，在简化了工艺的同时使得本发明的整体工艺相比原有工艺能耗有所降低。
2.由于产品在絮凝前就脱酰基处理，使得采用二价或多价金属阳离子絮凝低酰基结冷胶的效率更高，提升了产率。
3.产品质量大为改善，达到国外先进水平。产品外观好、透光度高、产品凝胶强度高。具体表现在色度大于83％，透光度在85％以上，同时凝胶强度大于1000g/cm²。
4.通过后期的螯合工艺除去绝大部分二价金属阳离子，使得形成的凝胶略微发白现象消失，提升了产品的质量。