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普鲁兰多糖生产菌种及在农产品保鲜中应用上

2022年05月20日 商丘机械设备网

普鲁兰多糖生产菌种及在农产品保鲜中应用(上)

摘要:介绍了普鲁兰糖的生产菌种,发酵工艺的影响因素,普鲁兰糖的性质以及近年来在农产品保鲜中的应用等方面的情况。

前言

普鲁兰多糖(Pullulan)中文亦译为茁霉多糖、出芽短梗孢糖、普聚多糖或普鲁兰糖。它是出芽孢梗霉产生的胞外多糖,以α-1,6-糖苷键结合麦芽糖构成同型多糖为主,即葡萄糖按α-1,4-糖苷键结合成麦芽三糖,两端再以α-1,6-糖苷键同另外的麦芽三糖结合,如此反复连接而成高分子多糖。α-1,4-糖苷键同α-1,6-糖苷键的比例为2:1,聚合度(D.P)为100-5000。分子量4.8X104-2.2X106(商品普鲁兰糖平均分子量2X105,大约由480个麦芽三糖组成)。

普鲁兰多糖的研究工作起始于西德,英国人在理论方面也做了不少工作。日本进行了比较系统尤其是生产工艺和产品应用的研究,并取得大量专利。普鲁兰多糖可由淀粉水解物,蔗糖或其他糖类直接发酵生产。易溶于水,粘度较低,不凝胶化,不老化,可任意加工成型,无毒副作用,是一种很有前途的工业用多糖。有关普鲁兰多糖的报道已有很多,本文将介绍普鲁兰多糖产生菌种,发酵工艺影响因素,普鲁兰多糖性质及它在农产品保鲜中的应用等方面情况。

1、普鲁兰多糖产生菌种

普鲁兰多糖是由出芽短梗霉(Aureobacidiumpullulans)分泌的胞外多糖。它是出芽短梗霉在培养液中生长、代谢产生的细胞外多糖。培养液中一部分糖作为营养源用于生长繁殖,大部分被胞内复杂的酶系作用生成普鲁兰多糖。糖用尽后,普鲁兰多糖被分解,维持细胞的发育。因为普鲁兰多糖有广泛用途,我国科研工作者近年来也对普鲁兰多糖生产菌株进行了开发研究。谈家林等对As3.2765的变异株N28进行发酵条件及中型扩大实验。谷才思和杜立生也分别从广西桂林马尾松针叶和海水中分离到产胞外多糖的短梗霉。那淑敏从加拿大切蜂虫茧上分离到了产无色胞外多糖的菌株A22,其按照Hermanides-Nijhof分类系统,与出芽短梗霉普鲁兰变种

(AureobasidumpullulansAm.Var.pullulans)相似,赵之伟等从昆明西山生长的地石榴叶片上分离到一株野生型出芽短梗霉Ft1,从Ft1出发经原生质体再生获得一株性状稳定,具有一定工业价值的变异菌株R45。

除以上所述外,能够生产普鲁兰多糖的出芽短梗霉还有多种,它们形态特征生理变化差异较大,生产普鲁兰多糖的能力也不相同,广谱普鲁兰多糖性能优良的菌株通常具有酵母型及菌丝型形态特征,出芽孢子多而均匀,发酵液中黑色素少或不形成,发酵后处理工序简单等特点。

2、普鲁兰多糖的发酵工艺的影响因素及产量测定

目前已有不同规格的普鲁兰多糖产品,但并没有大规模地投入生产。大部分菌株尚处于实验室研究阶段。不同的出芽短梗霉的发酵条件是不同的。但研究发现,碳源、氮源、金属离子、起始离子及磷酸盐的选择均影响发酵生产转化普鲁兰多糖。食用淀粉作为碳源比工业淀粉、可溶性淀粉、葡萄糖等产糖效率更高。各种铵盐如(NH4)2SO4,NH4Cl和(NH4)2CO3都可以作为氮源使短梗霉生长,但铵盐的用量对糖的转化率有影响,NH4+的最佳作用浓度0.02%。K+和PO43-能促普鲁兰多糖的产生,其中K+的最佳作用浓度范围是0.02%-0.04%,超过0.04%会抑制普鲁兰多糖的产生。发酵的最佳起始pH为6左右。一般产普鲁兰多糖的最适培养温度在28℃左右。

普鲁兰多糖产量测定一般先将发酵液经2500r/min,10min离心后,取上清液加同等体积的95%乙醇沉淀普鲁兰多糖,沉淀的多糖于80℃5h烘干称重。

3、普鲁兰多糖的性质

普鲁兰多糖是无色、无味无臭的高分子物质,性质可以表现于以下几个方面。

3.1无毒性,安全性

无论是急性,亚急性和慢性试验,变异源性试验都表明,普鲁兰多糖不引起任何生物学毒性和异常状态,用于食品和医药工业安全可靠。

3.2耐热性

粉末状普鲁兰多糖对热的反映与淀粉相同。与其它高分子材料不同,它的炭化不产生有毒的气体。

3.3耐盐性

任何浓度的盐分含量均不影响普鲁兰多糖溶液的粘度。因此,用作食品添加剂时不因食盐的存在而起变化。

3.4耐酸碱性

普鲁兰多糖是中性多糖,其粘度在常温下受pH3以下水解则粘度降低。

3.5粘度

普鲁兰多糖是线形状结构,因此它的粘度远低于其它多糖,普鲁兰多糖溶液粘度随平均分子量而增加,也随浓度而增大。但比起其它高分子物质的粘度增加要小。并且它的粘度的热稳定性较好。

3.6可塑性

普鲁兰多糖的可塑性强,可以用来制膜,任意造型。它的成型物不需要添加增塑性和稳定性。

3.7薄膜性质

普鲁兰多糖直接制成薄膜,或在物体表面涂抹或喷雾涂层均可成为紧贴物体的薄膜,普鲁兰多糖薄膜的最特殊的性质是比其它高分子薄膜的透气性能低,氧、氮、二氧化碳等几乎完全不能通过。薄膜还具有较大的透湿性。5%的普鲁兰多糖和5%的甘油形成的膜具有较高的阻气性和拉伸强度。

正是因为普鲁兰多糖具有以下性能,它能够广泛用于食品工业、医药工业及一般工业中。

(待续)

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