微生物營養(yǎng)要求看，所有微生物都需要碳源，氮源，無機元素，水及生長物質(zhì)。如果是好氧微生物還需要氧氣。在實驗室規(guī)模上配制含有純化合物的培養(yǎng)基非常簡單，但在大規(guī)模生產(chǎn)上是不合適的。

第一節(jié) 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基

發(fā)酵培養(yǎng)基的作用：

-滿足菌體的生長

-促進產(chǎn)物的形成

一、工業(yè)上常用的碳源（carbon source）

1. 應(yīng)用最廣的是谷物淀粉（玉米、馬鈴薯、木薯淀粉），淀粉水解后得葡萄糖。 使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類。

缺點：

a.難利用、發(fā)酵液比較稠、一般>2.0%時加入一定的α-淀粉酶。

b.成分較復(fù)雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等。

優(yōu)點：

來源廣泛、價格低，可解除葡萄糖效應(yīng)。

2. 葡萄糖

-所有的微生物都能利用葡萄糖，但會引起葡萄糖效應(yīng)。

-工業(yè)上常用淀粉水解糖,但是糖液必須達到一定的質(zhì)量指標。

3.糖蜜

制糖工業(yè)上的廢糖蜜waste molasses或結(jié)晶母液

包括：甘蔗糖蜜（cane molasses）——糖高，氮少

甜菜糖蜜（beet molasses）

兩者成分見P226

糖蜜使用的注意點：除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進行預(yù)處理。

二、工業(yè)上常用的氮源（nitrogen source）

1.無機氮(迅速利用的氮源)

種類：氨水、銨鹽或硝酸鹽、尿素

特點：吸收快，但會引起pH值的變化

選擇合適的無機氮源有兩層意義：

-滿足菌體生長

-穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH

無機氮源的影響：硫酸銨>硝酸銨>硝酸鈉>尿素

2.有機氮：

來源：一些廉價的原料，如玉米漿、豆餅粉、花生餅粉、魚粉、酵母浸出膏等。其中玉米漿（玉米提取淀粉后的副產(chǎn)品）和豆餅粉既能做氮源又能做碳源。

成分復(fù)雜：除提供氮源外，還提供大量的無機鹽及生長因子。

微生物早期容易利用無機氮，中期菌體的代謝酶系已形成——有機氮源。有機氮源來源不穩(wěn)定，成份復(fù)雜，所以利用有機氮源時要考慮到原料波動對發(fā)酵的影響。

三、無機鹽（inorganic mineral）

硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物及一些微量元素。無機鹽含量對菌體生長和產(chǎn)物的生成影響很大。

四、生長因子（growth factor）

微生物生長不可缺少的微量有機物質(zhì)。如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素。

生長因子不是所有微生物都必需的。只是對于某些自己不能合成這些成分的微生物才是必不

可少的營養(yǎng)物。如以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素缺陷型（biotin auxotroph）,以生物素為生長因子。

1.生物素

作用: (1)主要影響細胞膜通透性。P263

（2）影響菌體的代謝途徑。

生物素濃度對菌體生長和谷氨酸積累均有影響。大量合成谷氨酸所需要的生物素濃度比菌體生長的需要量低，即為菌體生長需要的“亞適量”。原因：P263，P260（OD值）

生物素過量：菌體大量繁殖，不產(chǎn)或少產(chǎn)谷氨酸。

生物素不足：菌體生長不好，谷氨酸產(chǎn)量也低。

-谷氨酸產(chǎn)生菌為生物素缺陷型。

-要達到菌體生長需要的“亞適量”。

生物素存在于動植物組織中，多與蛋白質(zhì)呈結(jié)合狀態(tài)存在。用酸水解可以分開。那么，生產(chǎn)上有哪些原料可以作為生物素來源呢？

2.提供生長因子的農(nóng)副產(chǎn)品原料

（1）玉米漿：（corn steep liquor, CSL）

最具代表性。雖然主要用作氮源，但含有乳酸，少量還原糖和多糖，含有豐富的氨基酸，核酸，維生素，無機鹽等。常作為提供生長因子的物質(zhì)。所以，從某種意義上說，玉米漿液用于配制發(fā)酵培養(yǎng)基是發(fā)酵工業(yè)中的一個重大發(fā)現(xiàn)。

（2）麩皮水解液：可代替玉米漿，但蛋白質(zhì)，氨基酸等營養(yǎng)成分比玉米漿少。

（3）糖蜜：兩種糖蜜（cane molasses，beet molasses）均可代替玉米漿。但氨基酸等有機氮含量較低。

（4）酵母：可用酵母膏，酵母浸出液或直接用酵母粉。

第二節(jié) 淀粉水解糖的制備

在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖（glucose）的過程稱淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。其主要糖分是葡萄糖。根據(jù)水解條件不同，尚有數(shù)量不等的少量麥芽糖及其它一些二糖，低聚糖等復(fù)合糖。

一、淀粉水解制糖的意義

1.大多數(shù)微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸生產(chǎn)菌不能直接利用）

2.有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進行，過程緩慢，發(fā)酵周期延長。

3.若直接利用淀粉作原料，滅菌過程的高溫會導(dǎo)致淀粉結(jié)塊，發(fā)酵液粘度劇增。

二、淀粉水解糖的制備方法及原理

（一）酸解法（acid hydrolysis method）

以酸為催化劑，在高溫高壓下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。

1.水解過程：

總反應(yīng)式： (C6H10O5)n+nH2O → nC6H12O6

過程：(C6H10O5)n → (C6H10O5)x → C12H22O11 → C6H12O6

淀粉 糊精 麥芽糖 葡萄糖

H+對作用點無選擇性，A-1,4-糖苷鍵和A -1,6-糖苷鍵均被切斷。

2.葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng)

在水解過程中，由于受到酸和熱的作用，一部分葡萄糖會發(fā)生復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng)。 淀粉

↓鹽酸

復(fù)合反應(yīng) 葡萄糖 分解反應(yīng)

↙↗ ↘

復(fù)合二糖 5?－羥甲基糠醛

↓ ↑ ↓

復(fù)合低聚糖 有機酸、有色物質(zhì)

損失葡萄糖量 7％ <1％

不利影響：

（1）降低了葡萄糖的收率。

（2）給產(chǎn)物的提取和糖化液的精制帶來困難。

復(fù)合反應(yīng)：葡萄糖分子間經(jīng)1，6糖苷鍵結(jié)合成龍膽二糖（有苦味），異麥芽糖和其它低聚糖(復(fù)合低聚糖)。生成的多數(shù)復(fù)合糖不能被微生物利用，使發(fā)酵結(jié)束時殘?zhí)歉摺?/span>

分解反應(yīng)：生成的5?－羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源，增加了糖化液精制脫色的困難。 如何控制分解反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生？

（1）淀粉乳濃度

（2）酸濃度 都不能過高 原因P229-230

（3）溫度

3.評價

優(yōu)點：工藝簡單，水解時間短，生產(chǎn)效率高，設(shè)備周轉(zhuǎn)快。

缺點：

（1）副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般DE值(葡萄糖值)只有90％左右。

（2）對淀粉原料要求嚴格，不能用粗淀粉，只能用純度較高的精制淀粉。

DE值：dextrose equivalent value

（葡萄糖當量值）

表示淀粉糖的含糖量。

還原糖含量（％）

DE值＝ ---------- х 100％

干物質(zhì)含量（％）

P231（中間）圖最高點下降的原因？

（二）酶解法（enzyme hydrolysis method）

用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的工藝。

分兩步：

（1）液化：用A-淀粉酶將淀粉轉(zhuǎn)化為糊精和低聚糖

（2）糖化：用糖化酶（又稱葡萄糖淀粉酶）將糊精和低聚糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖。

所以，淀粉的液化和糖化均在酶作用下進行，又稱雙酶法(double enzyme hydrolysis method)。

液化（liquification）

α－淀粉酶水解底物內(nèi)部的α－1,4糖苷鍵，不能水解α－1,6糖苷鍵，一般采用耐高溫淀粉酶，使液化速度加快。85－90℃。

淀粉的糊化與老化：由于淀粉顆粒的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)對酶作用的抵抗力非常強，需要先加熱淀粉乳，使淀粉顆粒吸水膨脹，糊化，破壞結(jié)晶性結(jié)構(gòu)。

糊化：淀粉受熱后，淀粉顆粒膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，互相接觸變成糊狀液體，即使停止攪拌，淀粉也不會再沉淀的現(xiàn)象。

老化：指分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，也就是復(fù)結(jié)晶的過程。

▲淀粉酶很難進入老化淀粉的結(jié)晶區(qū)起作用，必須采取相應(yīng)的措施控制糊化淀粉的老化。 液化程度的控制（液化后需糖化的原因）：如果讓液化持續(xù)下去，雖然最終產(chǎn)物也是葡萄糖和麥芽糖，但：

a.糖液的DE值低（α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷鍵）

b.液化在較高溫度下進行，液化時間加長，一部分已液化的淀粉又會重新結(jié)合成硬束狀態(tài)，老化，使糖化酶難以作用。

c.液化的目的是為了給糖化酶的作用創(chuàng)造條件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子時，需先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)，然后發(fā)生水解作用，這就要求被作用的底物分子有一定的大小范圍才有利于糖化酶生成這種結(jié)構(gòu)，底物分子過大或過小都會妨礙酶的結(jié)合和水解速度。 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，DE值在20-30之間為好，液化終點可通過碘液判斷，此時呈棕色。P25 液化到終點后，為了避免液化酶對糖化酶的影響，需對液化液進行滅酶處理，升溫到100℃，保持10分鐘，降溫，供糖化用。

2. 糖化（saccharification）

糖化酶從非還原性末端水解α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵。

終點確定：DE值達最高時（DE值不再上升時），停止酶反應(yīng)（加熱至80℃，20min滅酶）。否則 DE值將由于葡萄糖經(jīng)α-1,6糖苷鍵起復(fù)合反應(yīng)而降低。糖化的溫度（50-60℃）和pH值（4.0-5.0）決定于所用糖化劑的性質(zhì)。

3.評價

優(yōu)點：

（1）反應(yīng)條件溫和，不需高溫、高壓設(shè)備。

（2）副反應(yīng)少，水解糖液純度高。

（3）對原料要求粗放，可用粗原料并在較高淀粉乳濃度下水解。

（4）糖液顏色淺，質(zhì)量高。

缺點：

（1）生產(chǎn)周期長，一般需要48小時。

（2）需要更多的設(shè)備，且操作嚴格。

（三）酸酶結(jié)合法（acid-enzyme hydrolysis method）

集酸解法和酶解法的優(yōu)點而采取的生產(chǎn)工藝。根據(jù)原料淀粉性質(zhì)分：

1.酸酶法：先將淀粉酸水解成糊精和低聚糖，再用糖化酶將其水解為葡萄糖。

-淀粉酶液化，短時間液化，反應(yīng)往往不徹底。?適用：淀粉顆粒堅硬（如玉米、小麥）的原料，若用

-淀粉酶液化，再用酸水解。?2.酶酸法：先用

適用：顆粒大小不一（如碎米淀粉）的淀粉原料，若用酸法，則水解不均勻?；蛘咝〉乃?，大的未水解；或者大的水解，時間長，小的則發(fā)生復(fù)合反應(yīng)。

（四）不同糖化工藝的比較

項目

酸解法

酸酶結(jié)合法

酶解法

DE值

91

95

98

羥甲基糠醛（％） 0.3

0.008

0.003

色度

10

0.3

0.2

淀粉轉(zhuǎn)化率 90

95

98

工藝條件 高溫加壓 高溫加壓 常溫

過程耗能 多

多

少

副產(chǎn)物 多

中

少

生產(chǎn)周期 短

中

長

設(shè)備規(guī)模 小

中

大

防腐要求 高

較高

低

適合發(fā)酵工藝情況 差

中

有利

第三節(jié) 糖蜜原料

糖蜜是很好的發(fā)酵原料，用其生產(chǎn)，可降低成本，節(jié)約能源，便于實現(xiàn)高糖發(fā)酵工藝，但有些成分不適合發(fā)酵，必須進行預(yù)處理。

一、糖蜜的分類及組成

含糖量 含氮量

1.分類： cane molasses 高 低

beet molasses 低 高

raw sugar molasses 精制粗糖時分離出的糖蜜

high test molasses( 高級糖蜜 )

glucose molasses 葡萄糖工業(yè)不能再結(jié)晶葡萄糖的母液

2.組成：粘稠、黑褐色、半流動狀液體。組成各不相同。除含有發(fā)酵性糖分外，還含有膠體物質(zhì)，灰分，維生素，氨基酸。甘蔗糖蜜中生物素含量較甜菜糖蜜中高。(國外大多以糖蜜為原料生產(chǎn)谷氨酸。

二、糖蜜的預(yù)處理：

膠體(產(chǎn)生大量泡沫)和灰分影響菌體生長及產(chǎn)品純度。

1.澄清：加酸，加絮凝劑（石灰）

2.脫鈣：加Na2CO3

3.降低生物素含量（谷氨酸發(fā)酵中）

（1）去除生物素：活性炭及樹脂吸附

（2）拮抗生物素：加表面活性劑（Tween 60），阻止油酸合成→磷脂合成不足。

（3）加青霉素：使新增殖的子細胞不具有完整的細胞壁，改善了細胞膜的滲透性。 另外，從菌種方面：使用油酸或甘油缺陷型，不受培養(yǎng)基中高生物素的影響。

微生物發(fā)酵生長因子(圖)

生長因子（growthfactor）是一類對微生物正常代謝必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自行合成的有機物。它的需要量一般很少。廣義的生長因子除了維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4～C6的分枝或直鏈脂肪酸，以及需要量較大的氨基酸；而狹義的生長因子一般僅指維生素。

生長因子雖是一種重要的營養(yǎng)要素，但它與碳源、氮源和能源不同，并非任何一種微生物都須從外界吸收的。各種微生物與生長因子的關(guān)系可分以下幾類：

（1）生長因子自養(yǎng)型微生物（auxoautotrophs） 多數(shù)真菌、放線菌和不少細菌，如E．coli（大腸桿菌）等都是不需要外界提供生長因子的生長因子自養(yǎng)型微生物。

（2）生長因子異養(yǎng)型微生物（auxoheterotrophs） 它們需要多種生長因子，如乳酸細菌、各種動物致病菌、原生動物和支原體等。例如，一般的乳酸菌都需要多種維生素；許多微生物及其營養(yǎng)缺陷型（突變株）都需要不同的嘌呤、嘧啶堿基；Haemophilusinfluenzae（流感嗜血桿菌）需要卟啉及其衍生物作為其生長因子；支原體常需要甾醇；Haemophilusparahaemolyti-cus（副溶血嗜血菌）需要胺類；一些瘤胃微生物需要C4～C6分枝或直鏈脂肪酸；某些厭氧菌如Bacteroidesmelaninogenicus（產(chǎn)黑素擬桿菌）需要維生素K和氯高鐵血紅素，等等。

生長因子異養(yǎng)型的微生物可用作維生素等生長因子生物測定時的試驗菌。

（3）生長因子過量合成微生物 有些微生物在其代謝活動中，會分泌出大量的維生素等生長因子，因此，它們可以作為維生素等的生產(chǎn)菌。最突出的例子是生產(chǎn)維生素B2的Eremothe-ciumashbya（阿舒假囊酵母，其B2產(chǎn)量可達2.5g／L發(fā)酵液）和Ashbyagossypii（棉阿舒囊霉）；生產(chǎn)維生素B12的Propionibacteriumshermanii（謝氏丙酸桿菌）、一些鏈霉菌（如Streptomycesolivaceus[橄欖色鏈霉菌，3.3mg／L]，S．griseus[灰色鏈霉菌，0.3mg／L]）和產(chǎn)甲烷菌等。

在配制微生物培養(yǎng)基時，如果配制的是天然培養(yǎng)基，則可加入富含生長因子的原料——酵母膏（yeastextract）、玉米漿（cornsteepliquor）、肝浸液（liverinfusion）、麥芽汁（maltextract）或其他新鮮的動植物組織浸液（表5-6，5-7）；如果配制的是組合培養(yǎng)基，則可加入復(fù)合維生素溶液。

1.5 黃原膠

1.5.1 概況

黃原膠(Xamthan Gum)別名漢生膠，又稱黃單胞多糖，是國際上70年代發(fā)展起來的新型發(fā)酵產(chǎn)品。它是由甘蘭黑腐病黃單胞細菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物為主要原料，經(jīng)通風(fēng)發(fā)酵、分離提純后得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。其作為新型優(yōu)良的天然食品添加劑用途越來越廣泛。 國際上，黃原膠開發(fā)及應(yīng)用最早的是美國。美國農(nóng)業(yè)部北方地區(qū)Peoria實驗室于60年代初首先用微生物發(fā)酵法獲得黃原膠。1964年，美國Merck公司Keco分部在世界上首先實現(xiàn)了黃原膠的工業(yè)化生產(chǎn)。1979年世界黃原膠總產(chǎn)量為2000t，1990年達4000t以上。在美國，黃原膠年產(chǎn)值約為5億美元，僅次于抗生素和溶劑的年產(chǎn)值，在發(fā)酵產(chǎn)品中居第3位。

我國對黃原膠的研究起步較晚，進行開發(fā)研究的單位，如南開大學(xué)、中科院微生物研究所、山東食品發(fā)酵研究所等，均已通過中試鑒定。目前全國有煙臺、金湖、五連等數(shù)家黃原膠生產(chǎn)廠，年產(chǎn)在200t左右，主要用作食品添加劑。我國生產(chǎn)黃原膠的淀粉用量一般在5%左右，發(fā)酵周期為72~96h，產(chǎn)膠能力

30~40g/L，與國外比較，生產(chǎn)水平較低。隨著黃原膠生產(chǎn)和應(yīng)用范圍的進一步發(fā)展，目前北京、四川、鄭州、蘇州、山東等地都有黃原膠生產(chǎn)新廠建成，預(yù)示著我國的黃原膠生產(chǎn)將呈現(xiàn)一個新的局面。

1.5.2 黃原膠的分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)

1） 黃原膠的分子組成

黃原膠是以5分子糖為一單元，由與此相同的單元聚合而成的高分子多糖物質(zhì)。每一單元由2分子葡萄糖，2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸組成。其主鏈由β-葡萄糖通過1，4-糖苷鍵相連而成的2分子葡萄糖為單元，其結(jié)構(gòu)與纖維素結(jié)構(gòu)相同，相間在葡萄糖的C3上連有2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸構(gòu)成側(cè)鏈。在側(cè)鏈上有丙酮酸及竣酸側(cè)基。因其側(cè)鏈含酸性基團，在水溶液中呈多聚陰離子，構(gòu)成黃原膠的三級立體結(jié)構(gòu)：帶陰離子的側(cè)鏈纏繞主鏈形成螺旋結(jié)構(gòu)，分子間靠氫鍵形成雙股螺旋，而雙股螺旋結(jié)構(gòu)間又是靠微弱的非共價鍵維系，形成規(guī)則的'超級接合帶狀的螺旋聚合體”。

2） 黃原膠的性質(zhì)

①典型的流變特性

隨著剪切速率增加，因膠狀網(wǎng)絡(luò)遭到破壞，導(dǎo)致粘度降低，膠液變稀，但一旦剪切力消失，粘度又可恢復(fù)，因而使黃原膠具有良好的泵送和加工性能。利用這種特性在需要添加增稠劑的液體中加入黃原膠，不僅液體在輸送過程中容易流動，而且靜止后又能恢復(fù)到所需要的粘度，因此被廣泛應(yīng)用于飲料行業(yè)。 ② 低濃度時的高粘性

含2%~3%黃原膠的液體，其粘度高達3~7Pa.s。黃原膠的高粘性使其具有廣闊的應(yīng)用前景，但同時又給生產(chǎn)上的后處理帶來麻煩。

③ 耐熱性

黃原膠在相當寬的溫度范圍內(nèi)(-98~90℃)粘度幾乎無變化。黃原膠即使在130℃的高溫下保持36min后冷卻，溶液的粘度也無明顯變化。在經(jīng)多次冷凍-融化循環(huán)后，膠液的粘度并不發(fā)生改變。在高溫條件下若添加少量電解質(zhì)如0。5%NaCI，可穩(wěn)定膠液的粘度。

④ 耐酸、堿性

黃原膠水溶液的粘度幾乎與pH值無關(guān)。這一獨特性質(zhì)是其他增稠劑如竣甲基纖維素(CMC)等所不具備的。

⑤相容性及溶解性

黃原膠可與絕大部分的常用食品增稠劑溶液溶混，特別是與藻酸鹽類、淀粉、卡拉膠、瓜膠溶混后，溶液的粘度以疊加的形式增加。

黃原膠易溶于水，不溶于醇、酮等極性溶劑。在非常廣的溫度、pH和鹽濃度范圍內(nèi)，黃原膠很容易溶解于水中，其水溶液可在室溫下配制，攪動時應(yīng)盡可能減少空氣混人。如果將黃原膠預(yù)先與一些干物質(zhì)如鹽、糖、味精等混勻，然后用少量水濕潤，最后加水攪拌，這樣配制出的膠液其性能更好。 ⑥ 分散性及保水性

黃原膠是食品添加劑中優(yōu)良的懸浮劑和乳化穩(wěn)定劑。黃原膠對食品具有良好的保水、保鮮作用。

1.5.3 黃原膠的生產(chǎn)

1） 工藝流程

菌種的擴培→發(fā)酵原料配比→發(fā)酵→發(fā)酵條件控制→分離→提純→干燥

2） 菌種

黃原膠生產(chǎn)有廣泛的微生物來源，黃單胞菌屬的許多種類菌株都能產(chǎn)生黃原膠。目前，國內(nèi)外用于生產(chǎn)黃原膠的菌種大多是從甘蘭黑腐病病株上分離到的甘蘭黑腐病黃單胞菌，也稱野油菜黃單胞菌。另外生產(chǎn)黃原膠的菌種還有菜豆黃單胞菌(X. phaseoli)、錦葵黃單胞菌(X. Malvacearum)和胡蘿卜黃單胞菌(X. carotae)等。我國目前已開發(fā)出的菌株有南開-01、山大-152、008、L4和L5。這些菌株一般呈桿狀，革蘭氏染色陰性，產(chǎn)莢膜。在瓊脂培養(yǎng)基平板上可形成黃色粘稠菌落，液體培養(yǎng)可形成粘稠的膠狀物。

3） 發(fā)酵培養(yǎng)基

黃原膠發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源一般是糖類、淀粉等碳水化合物。在黃單胞菌菌體內(nèi)酶的作用下，1、6-糖苷鍵被打開，形成直鏈多糖，經(jīng)進一步轉(zhuǎn)化，最終變成產(chǎn)物黃原膠。氮源一般以魚粉和豆餅粉為主。另外，還添加一些微量無機鹽，如鐵、錳、鋅等的鹽類。特別是輕質(zhì)碳酸鈣以及NaH2PO4和MgSO4，它們對黃原膠的合成有明顯的促進作用。

例如南開大學(xué)的南開-01菌種所使用的搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基如下：玉米淀粉4%，魚粉蛋白胨0.5%，輕質(zhì)碳酸鈣0.3%，自來水配制，pH7.0。在大罐生產(chǎn)中將魚粉蛋白胨改成魚粉直接配料，其他原料不變。國外用作黃原膠發(fā)酵的碳源多數(shù)是葡萄糖。

4） 發(fā)酵

①搖瓶發(fā)酵

搖瓶發(fā)酵條件：接種量1%~5%，旋轉(zhuǎn)式搖床轉(zhuǎn)速220r/min，培養(yǎng)溫度28℃，發(fā)酵72h左右。發(fā)酵結(jié)束，黃原膠產(chǎn)酸能力為20~30g/L，對碳源的轉(zhuǎn)化率在60%~70%。

② 工業(yè)化生產(chǎn)

接種量為5%~8%。由于培養(yǎng)基的高粘度，黃原膠生產(chǎn)屬高需氧量發(fā)酵，需大通風(fēng)量，一般為1~0.6m3/（m3min)。發(fā)酵溫度為25~28℃。碳源的起始濃度一般在2%~5%。

黃原膠的收率取決于碳、氮源的種類和發(fā)酵條件。目前收率一般在起始糖量的40%~75%。黃單胞菌容易利用有機氮源，而不易利用無機氮源。有機氮源包括魚粉蛋白胨、大豆蛋白胨、魚粉、豆餅粉、谷糠等。其中以魚粉蛋白胨為最佳，它對產(chǎn)物的生成有明顯的促進作用，一般使用量為0.4%~0.6%。在氮源濃度較低時，隨氮源濃度的提高，細胞濃度也增加，黃原膠的合成速率加快，黃原膠得率也相應(yīng)提高。起始氮源在中等濃度時，細胞濃度和黃原膠的合成速率均有提高，發(fā)酵時間被縮短，但黃原膠的得率卻降低，這是因為細胞生長過快，使用于細胞生長及維持細胞生命的糖量增加，用于合成黃原膠的糖反而減少，導(dǎo)致黃原膠得率下降。如果采用發(fā)酵后期流加糖的方法，使糖濃度始終維持在一定的水平，那么，由于補加的糖只用于細胞維持生命及合成黃原膠，而沒有生長的消耗，從而得率就可比間歇發(fā)酵有較大提高。若起始氮源的濃度再提高，雖然細胞濃度有所增加，但黃原膠得率及合成速率卻降低了。其主要原因是'氧限制'，高濃度細胞隨著發(fā)酵的進行，發(fā)酵液粘度不斷增大，體積傳質(zhì)系數(shù)降低，造成氧供應(yīng)能力逐漸下降，合成速率變慢，得率降低。

黃原膠發(fā)酵培養(yǎng)基的起始pH值一般控制在6.5~7.0，這有利于初期的細胞生長和后期的黃原膠合成。

5） 黃原膠的分離提取

黃原膠通常由玉米淀粉輔以氮源及微量元素經(jīng)微生物發(fā)酵后制得。發(fā)酵醪中除含黃原膠(3%左右)外，還有菌絲體、未消耗完的碳水化合物、無機鹽及大量的液體。其中菌絲體等固形物占20%，水溶性無機鹽占10%。如果菌絲體等固形物混雜在黃原膠成品中，會造成產(chǎn)品的色澤差、味臭，從而限制了黃原膠的使用范圍。因此黃原膠的分離提取，其目的在于按產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格的要求將發(fā)酵醪中的雜質(zhì)不同程度地除去，通過純化、分離、濃縮和干燥等手段獲得成品。黃原膠成品分食品級、工業(yè)級和工業(yè)粗制品3種。 ① 溶劑沉淀法

先將發(fā)酵液用6mol/LHCI酸化，然后加入工業(yè)酒精使黃原膠沉淀。過濾后沉淀物先后用工業(yè)酒精和10%KOH洗滌，過濾，沉淀物干燥后進行粉碎，經(jīng)過篩制得成品。本法由于直接用HCl和工業(yè)酒精進行酸化沉淀，沒有去除掉菌體，因此僅能制得工業(yè)級黃原膠。

為了制得食品級黃原膠，在上面的方法基礎(chǔ)上增加了離心除菌體和多次用酒精進行沉淀、洗滌的操作，從而提高了成品的純度。

溶劑沉淀法工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高，大型化生產(chǎn)技術(shù)成熟，是目前國內(nèi)采用的主要生產(chǎn)方法，但該方法溶劑用量大，需設(shè)置溶劑回收設(shè)備，投資較大，生產(chǎn)成本高。本法提取收率在97.7%。

② 鈣鹽-工業(yè)酒精沉淀法

在酸性條件下，黃原膠與氯化鈣形成黃原膠鈣凝膠狀沉淀；加入酸性酒精脫去鈣離子，使成短絮狀沉淀；過濾，在沉淀中加人酒精并用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH值。

③ 絮凝法

絮凝劑與黃原膠作用產(chǎn)生絮狀沉淀，然后將沉淀物脫水，得到固型物含量為25%左右的濕濾餅；用多糖的非溶劑在適當條件下洗提上述濕濾餅，使其變?yōu)樗苄远嗵?。然后過濾，將水溶性濾餅干燥；經(jīng)粉碎、篩分后得到合格的黃原膠成品。

④ 直接干燥法

本法采用滾筒干燥或噴霧干燥等方法，直接將發(fā)酵液進行干燥，從而制成工業(yè)粗制品級的黃原膠。該方法因為沒有分離提純工序，所以成品質(zhì)量差，限于對黃原膠質(zhì)量要求不高的場合使用，有利于降低產(chǎn)品成本。

⑤ 超濾脫鹽法

本法采用近代分離技術(shù)，對高分子的黃原膠與小分子的無機鹽和水進行超濾分離，將黃原膠發(fā)酵液濃縮至2.5%~5%，而無機鹽濃度從10%降低至0.5%~1%，然后再進行噴霧干燥。本法與直接干燥法相比，產(chǎn)品質(zhì)量有所提高，達到工業(yè)精制品等級。

⑥ 酶處理-超濾濃縮法

本法用酶處理發(fā)酵液，將蛋白質(zhì)水解，從而使發(fā)酵液變得澄清，簡化了離心過濾這一步工序。本法使用的酶包括堿性蛋白酶，酸性或中性蛋白酶，或用復(fù)合酶共同進行作用。用酶處理后，不但發(fā)酵液澄清度提高，而且氮含量降低，過濾性能得到改善，在微孔過濾中過濾速度可提高3~20倍，成品質(zhì)量也有提高。 綜上所述，黃原膠的分離提取方法很多，但在應(yīng)用上都受到各自條件、特點的制約。比較而言，采用超濾濃縮純化發(fā)酵液的方法是比較理想的選擇。

6） 黃原膠的干燥

為了便于保藏和運輸，一般都將黃原膠制成干品。黃原膠的干燥有不同的處理方法：真空干燥、滾筒干燥、噴霧干燥、流化床干燥以及氣流干燥。由于黃原膠是熱敏性物質(zhì)，不能承受長時間的高溫處理，因此使用噴霧干燥法會使黃原膠的溶解性變差。滾筒干燥雖然熱效率較高，但機械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于大型工業(yè)化生產(chǎn)目前還難實現(xiàn)。帶有惰性球的流化床干燥，因兼有強化傳熱傳質(zhì)以及研磨粉碎的功能，物料滯留時間也較短，所以適合像黃原膠那樣的熱敏性粘稠物料進行干燥。