黃原膠的制備包括發酵、純化和制成成品三部分。黃原膠發酵液具有髙黏度、高雜質和有效成 分含量低的特點，給純化過程造成困難，使純化成本在總制備成本中占了相當大的比例。黃原膠成 品分工業粗品級、工業級、食品級和藥用輔料級四種，其中食品級和藥用輔料級黃原膠因質量要求 最高，所以純化難度和成本最高9本文綜述了國內外食品級黃原膠的純化工藝，為進一步探討成本 低、效率高的純化工藝提供參考。 2. 食品級黃原膠純化工藝 食品級黃原膠的純化包括發酵液預處理、固-液分離和提取分離三個步驟。溶劑法直接提取的黃 原膠產品含有大量菌體蛋白和色素雜質，總氮含量高、透明度差、色澤深?采用合適的預處理和固_ 液分離法有助于提高食品級黃原膠的質量和產量。 2.1發酵液預處理 預處理主要是對發酵液中的菌體細胞、殘余糖、有機氮、色素及其它代謝產物等在提取分離前 進行處理。預處理的方法包括巴氏滅菌法、酶解法和吸附法等。 巴氏滅菌法(pasteurization)是一種既可殺死病菌又能保持營養物質不變性的滅菌法， 現在常常被廣義地用于定義需要殺死各種病原菌的熱處理方法。巴氏滅菌法能殺死細菌，破 壞細胞和酶，降低發酵液黏度，有利于后續純作f藝的進行⑴?黃成棟等采用巴氏滅菌法進 行預處理，由于溫度較高，可以提高黃原膠的溶解度，并在一定程度上降低溶液的黏度，利于隨后 的離心和過濾。恥1^等[4]調節發酵液!)1110~12,溫度5〇'<60*(：，處理3〇1〇111以上，消除了細菌的 活性，防止后續酶處理時酶失活? 雖然巴氏滅菌法工藝簡單，但控制不好溫度會導致黃原膠降解。酶解法是在發酵液中加入 蛋白酶或溶菌酶等降解細胞壁，使菌體裂解成小片斷和水溶性的含氮化合物，在沉淀多糖時大部分 留在溶液中，與絮凝的多糖分離。基本過程為：發酵液先進行加熱滅活，調節pH后，加入適量的蛋 白酶或溶菌酶，充分攪拌，然后進行離心和過濾，可以去除大部分菌體，提高產品純度。所有酶處 理法都不用稀釋和濃縮發酵液，從經濟和可操作性角度來看是有價值的。Thomas等151采用堿性蛋白 酶和溶菌酶混合處理的方法，得到了透光度達94 %以上的黃原膠發酵液并確定了酶作用的條件，包 括時間、溫度、pH值等?徐國華等w先將發酵液進行第一次醇沉，過濾、溶解后采用堿性蛋白海和 溶菌酶雙酶解，然后將酶高溫滅活，進行二次醇沉，得到了高透明黃原膠產品。Joseph等171先在發 酵液中加入螯合劑、表面活性劑和有機酸等一種或多種，調pH 6.5?7.5、溫度50~60 ■〇,然后用酸 性蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶或蛋白酶和溶菌酶的混合酶處理〇.5~2 h,最后過濾和離心， 得到了透光度較高的黃原膠發酵液，簡化了純化步驟，降低了成本。 吸附法是在黃原膠發酵液中加入吸附劑以吸附菌體達到純化目的。朱圣東等181采用吸附法進行 預處理，在發酵液中加入1 %硅藻土，吸附10 n>in,結果表明，黃原膠成品的質量明顯優于酶解法, 但收率略低。Scott[s]在酶裂解細胞后，調pH ltTll,用硅藻土進行吸附，可吸附約80 %的細胞碎 片，既縮短了純化時間又節約了成本，同時也克服了酶處理的缺點如細胞碎片中蛋白質為細菌提供 營養等：Yang[wl利用纖維材料吸附黃原膠發酵液中大部分細菌及細胞碎片，提高了黃原膠發酵液純 度，降低了純化步驟和成本。 2.2發酵液固-液分離 固-液分離是將菌體細胞和不溶性雜質等從黃原膠發酵液中分離，常用的方法有離心法、過濾法 和超濾法。 離心法和過濾法是多糖純化中最常用的固-液分離方法[11]，其特點是操作簡單，能分離溶液中大 部分雜質。離心法是采用高速離心機，在11000 r/min下離心30 rain,可去除菌體細胞和不溶性雜 質；過濾法是將發酵液加熱或適當稀釋以降低黏度，然后用濾材如微孔濾膜等過濾以達到去除菌體 和不溶性雜質的目的。 離心法和過濾法雖然操作簡單，但它們均需大量稀釋發酵液，否則達不到除菌目的，這樣會增 加成本。超濾法是通過選擇一定孔徑的超濾膜，用超濾器將菌絲體、水、色素、殘余糖、有機氮、 部分無機鹽等雜質與黃原膠分離，既能去除不溶物能去除可溶性小分子雜質(包括鹽類）[12]。 超濾膜分離的技術特點為：分離過程無相變化，節能顯著：分離過程在常溫下進行，尤其適宜于熱 敏物質的分離和濃縮；僅用壓力作為膜分離的推動力，分離裝置簡單，操作容易，易于自控和維修， 適用范圍廣。超濾法可以提高黃原膠的濃度，降低提取、分離成本并提高產品質量；產品處理時間 短，避免黃原膠降解。費利江等?通過預處理、超濾脫鹽、濃縮的工藝路線使食品級黃原膠的 指標達到標準黏度1.5 Pa 總氮含量小于0.5 %,灰分含量小于6 %,大幅度提高了質量，并解 決了質量不穩定的問題。Lee等[1?采用中空纖維超濾膜將2.5 %的黃原膠濃縮至15 %后提取，可節 省能耗80 %,在乙醇沉淀前用超濾方法處理可大大節省純化成本? Beatriz等[1W在2.5 %的黃原膠 發酵液中添加了 1 %氯化鉀和大于30 %的異丙醇，大大提髙了超濾速度并節省了醇用量，降低了純 化歲本。Gaddy等[17]采用超濾法先濃縮黃原膠與非水溶性溶液的混合液，除去了大部分雜質，在黃 原膠濃度較高的情況下也取得了較好的純化效果?？傊?，在黃原膠純化工藝中用超濾法對黃原膠發 酵液進行一定程度的濃縮，對降低黃原膠提取費用及大規模推廣應用有積極的作用。 2.3黃原膠的分離 黃原膠的分離是采用一些能使黃原膠在溶液中溶解度降低后分相、脫水、析出或能與黃原膠結 合絮凝沉淀的溶劑以達到沉淀分離的目的。沉淀法是簡單且經濟實用的分離高分子物質的方法。分 離黃原膠常用的方法有酸沉淀法、醇沉淀法、鹽-醇沉淀法。 黃原膠溶液對酸堿穩定，在pH 4~10之間性質無明顯變化。當pH<3時可形成沉淀.絮凝析出， 故可以通過酸沉淀法分離黃原膠。該方法具有成本低，能耗省的優點。但該方法的酸用量不易控制， 酸濃度過大易變性，過低則不易沉淀，在食品級黃原膠的分離中已較少應用111。 食品級黃原膠最常用的分離方法是醇沉淀法。黃原膠在多種液體介質中都可形成穩定的狀態， 它易溶于水，能溶于甘油、乙二醇、濃度低于40 %的甲醇、乙醇和異丙醇。當醇濃度達60 %~70 % 時，降低了黃原膠與水分子間的親和力，增加了黃原膠分子間的親和力，使之相互絮凝而形成沉淀 與水分開，故可用醇對黃原膠進行分離。在分離黃原膠時，常用的溶劑有小分子醇如甲醇、乙醇和 異丙醇等，這些溶劑可降低黃原膠的溶解性，有助于脫色及脫去無用的低分子物質[_。RiacU^^ 采用3倍發酵液量的乙醇、Maria等[2n采用1. 44倍發酵液量的異丙醇沉淀黃原膠，都取得了好的效 果。張學歡等?研究表明，分離黃原膠時，乙醇和異丙醇混合使用效果優于單獨使用乙醇或異丙醇， 且當乙醇:異丙醇為3:1時分離效果最好。 醇沉淀法雖然效果好，但醇消耗較多，成本較高。鹽-醇沉淀法是在黃原膠溶液中添加氣化鉀、 氯化鈉等電解質，使陽離子與黃原膠分子的陰離子部位結合，降低黃原膠分子的電荷。Blanch等的 研究表明U3]，加人無機鹽促進黃原膠在醇溶劑中的沉淀，減少醇的用量，且黃原膠分離量增加了兩 倍以上? 添加氣化鉀至最終濃度為5%，使異丙醇的用量大大減少（異丙醇/發酵液 為1/2)，提高了黃原膠產量，降低了純化成本。Yun等[2M研究表明，乙醇初步沉淀后用十六烷基三 甲基溴化銨沉淀精制可得到較純多糖。目前，加入含低鹽濃度的有機試劑沉淀黃原膠是較為通用的 方法。 3. 展望 3.1菌種是提高食品級黃原膠產量和質量的主要因素之一。好的菌種不僅能增加黃原膠的產量， 而且能降低發酵液中雜質和色素的含量，降低純化成本，提高產品質量。除了一般的誘變方法外， 基因工程技術將為黃原膠的菌種改良提供技術支 3.2改進或尋求新的操作簡單的預處理和純化方法，并將兩者有機結合，可降低食品級黃原膠 純化成本，提高質量和產量。