韋蘭膠生產(chǎn)工藝初探及流變特性研究.pdf

1、韋蘭膠(簡稱WG)是由產(chǎn)堿桿菌Alcaligenes．Sp．以碳水化合物為主要原料，經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的高分子胞外多糖，具有出色的流變特性，廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)。目前只有美國的Cpkelco公司擁有韋蘭膠產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，國內(nèi)還未見韋蘭膠產(chǎn)業(yè)化報(bào)道。為了早日實(shí)現(xiàn)我國韋蘭膠產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，本文開展了下述研究工作。 1．研究韋蘭膠的生產(chǎn)條件，主要包括生產(chǎn)菌株，發(fā)酵培養(yǎng)基及發(fā)酵工藝條件三方面。通過繪制菌體生長曲線，了解此菌種的生長情況，初步確定二級(jí)種子

2、的培養(yǎng)時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，采用單因素實(shí)驗(yàn)探討了碳源、氮源、MgSO<,4>·7H<,2>O和K<,2>HPO<,4>·7H<,2>O對(duì)韋蘭膠產(chǎn)率和發(fā)酵液粘度的影響。初步確定在單因素條件下最佳碳源為蔗糖，最佳氮源為酵母膏，MgSO<,4>·7H<,2>O的最佳濃度為3 g/L左右、K<,2>HPO<,4>·7H<,2>O的最佳濃度為5 g/L左右。然后，應(yīng)用正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了碳源、氮源、無機(jī)鹽對(duì)菌體合成韋蘭膠能力的影響。綜合單因素實(shí)驗(yàn)及正

3、交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并參考文獻(xiàn)，得出韋蘭膠的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基配方為：蔗糖40 g/L，酵母膏3 g/L，K<,2>HPO<,4>·7H<,2>O 5 g/L，MgSO<,4>·7H<,2>O 2 g/L，F(xiàn)eSO<,4>·7H<,2>O 1 ppm，CaCl<,2> 0.5 g/L。韋蘭膠產(chǎn)率由原來的7.31 g/L上升到17.23g/L。最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為：接種齡18 h、接種量0.5％、裝液量40 mL(250 mL搖瓶)、初始pH 7.0、

4、搖床轉(zhuǎn)速220 rpm、培養(yǎng)溫度30℃、培養(yǎng)時(shí)間72 h。在此條件下，韋蘭膠產(chǎn)率達(dá)20.64 g/L。 2．應(yīng)用單因素實(shí)驗(yàn)和Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)韋蘭膠的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出最佳提取工藝參數(shù)為：乙醇與發(fā)酵液的料液比(v/v)為2.25：1，乙醇濃度86.47％，提取溫度70.49℃，提取時(shí)間1.75 h。 3．考察了韋蘭膠水溶液的流體特性及濃度、剪切力、溫度、pH、鹽等對(duì)溶液粘度的影響。結(jié)果表明

5、韋蘭膠水溶液的流體特征表現(xiàn)為假塑型；耐酸堿，耐高溫，耐鹽。 4．研究韋蘭膠與黃原膠共混后的協(xié)同增效性以及制備溫度和靜置時(shí)間對(duì)其表觀粘度的影響，并且考察了溫度、pH、NaCl、檸檬酸對(duì)混膠溶液的影響。結(jié)果表明韋蘭膠與黃原膠之間有強(qiáng)烈的協(xié)同增效性，復(fù)配比例為2/8的混膠的協(xié)效性最強(qiáng)，且對(duì)配制溫度的變化不敏感，隨放置時(shí)間的變化也最小。水浴加熱時(shí)，混膠粘度在溫度大于80℃時(shí)明顯下降，而采用滾子加熱爐加熱時(shí)，混膠粘度在溫度大于120℃時(shí)才