[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101639432A
[43]公开日2010年2月3日
[21]申请号200810117639.2[22]申请日2008.08.01
[21]申请号200810117639.2
[71]申请人中国科学院过程工程研究所
地址100190北京市海淀区中关村北二条1号
[72]发明人陈洪章 张志国 [51]Int.CI.G01N 5/00 (2006.01)G01N 21/25 (2006.01)G01N 21/49 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 6 页
[54]发明名称
析方法
[57]摘要
本发明涉及的基于近红外光谱技术的黄原胶发
酵液快速分析方法，其步骤如下：发酵液取样后按
照常规方法分析其中生物量和黄原胶浓度，同时使
图。分别选择5500～6100m －1和4500～9000m －1波
数范围的谱图通过偏最小二乘法建立数学模型，之
后将待测样品的谱图代入模型中得到待测样品的发
酵液成分信息。本方法准确性高，重复性好操作简
便且省去了常规分析有机溶剂的使用。
200810117639.2权 利 要 求 书第1/1页 1.一种基于近红外光谱技术的黄原胶发酵液快速分析方法，包括如下步骤：收集发酵样品，用比法和重量法测定其中生物量和黄原胶含量；采集样品的近红外光谱图；对照谱图和测定结果，使用偏最小二乘法建模；采集待测发酵样品的近红外谱图，将其代入模型得到样品中黄原胶和菌体含量。
2.按照权利要求1中所述的一种基于近红外光谱技术的黄原胶发酵液快速分析方法，其特征在于：光谱的扫描范围为波数4000～10000m-1
3.按照权利要求1中所述的一种基于近红外光谱技术的黄原胶发酵液快速分析方法，其特征在于：生物量测定建模使用的波数范围为5500～6100m-1，黄原胶测定模型波数范围为4500～9000m-1。
4.根据权利要求1中所述的一种基于近红外光谱技术的黄原胶发酵液快速分析方法，其特征在于：发酵样品可以是液态发酵样品也可以是在惰性载体上进行的固态发酵样品。
200810117639.2说 明 书第1/6页一种基于近红外光谱技术的黄原胶发酵液快速分析方法
技术领域
本发明涉及发酵过程控制领域，具体的涉及一种基于近红外光谱的黄原胶发酵液成分的快速分析方法。
背景技术
黄原胶(Xanthan gum)又名黄单胞菌多糖、汉生胶等，是黄单胞杆菌产生的胞外杂多糖的统称。由于黄原胶具有良好的增稠性、假塑流变性、水溶性、悬浮性、乳化稳定性、耐酸耐碱、抗盐、抗温、优良的兼容性等性能，其应用覆盖面多达20多个行业。美国Kelco公司早在上个世纪60年代初即开始了大量商业化生产黄原胶；1969年，美国食品和药品管理局批准黄原胶作为食品添加剂；1983年，世界卫生组织、粮农组织批准在世界范围使用。其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广。
黄原胶是通过发酵法生产的。黄原胶发酵液属于高粘度的非牛顿型流体，因此其中菌体含量和黄原胶含量的测定比较困难。而这两个指标往往是判定发酵情况和对发酵过程进行调控的基础，因此开发简单快速准确的发酵液分析方法是十分必要的。目前发酵液中黄原胶含量的检测主要是重量法，也就是使用乙醇或者其它有机溶剂沉淀多糖。不仅操作过程很长而且耗费大量溶剂，同时由于菌体没有分离
因此得不到准确的数据。有文献报道将发酵液稀释10倍以上再高速离心除去菌体，之后再醇沉得到多糖干燥称重。这样的方法虽然可以得
到准确的黄原胶含量，但是操作更加复杂。黄原胶发酵过程中生物量的检测主要通过是浊度法。同样由于发酵液年粘度很高，需要比前对发酵液进行10倍以上的稀释。显然，这些方法不能满足生产现场快速准确获得发酵参数的需要。
近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy，NIRS)是20世纪70年代发展起来的一种新的成分分析技术。与传统分析法相比，NIRS主要具有如下优点：a样品制备简单，不用任何化学试剂处理，甚至不用专门样品制备；b测定快速，只需几秒钟或几分钟即可完成，且一次可完成多个成分的测定。这种技术给黄原胶发酵过程的简便快速的分析方法。
发明内容
本发明的目的是解决黄原胶发酵过程中生物量和黄原胶含量分析困难的问题，采用不同发酵时间的样品测定相应参数，建立校正模型。充分发挥近红外光谱技术快速简便的优点，实现对发酵液成分的快速分析。
本发明利用秸秆生产黄原胶的方法和步骤包括：
1.发酵样品的采集。
2.重量法测定发酵液中黄原胶的含量，浊度法分析发酵液中生物量。
3.将样品装在烧杯中在波数为4000到10000的范围内采集漫反射近红外光谱。
4.对上述数据进行数学处理和建立模型。
5.采集样品代入模型获得样品中生物量和黄原胶的浓度值。
6.其中步骤1的过程为，从液态发酵罐的取样口获得大约100ml 发酵液或者取固态发酵固体样品。步骤2的过程为使用生理盐水将发酵液稀释10倍(对于固态发酵样品先将发酵液从载体中挤出)，14000×g条件下离心30分钟分离出菌体。使用上清液作为空白在600n m与未离心的稀释液比得到菌体含量。用三倍的乙醇沉淀上清液，得到的沉淀过滤，60℃干燥并称重，计算得到黄原胶浓度，同时另取样品同样方法稀释和离心，以离心上清液作为空白与未离心的稀释液比通过标准曲线得到生物量浓度。步骤3的使用傅立叶变换近红外光谱仪(美国T h e r m o N i c o l e t公司生产，型号N e x u s)积分球采集附件在波数为4000到10000的范围内采集近红外光谱图。每个样品采集64次取平均，电脑记录吸光度曲线。步骤4具体过程为使用美国Thermo Nicolet公司的TQ Analyst V 6.0处理软件处理谱图和数据。利用偏最小二乘法建立样品中生物量和黄原胶浓度和谱图的关系模型。选择是的相关系数R最大和模
型标准差R M S E C V最小的波数范围。本发明中生物量测定建模使用的波数范围选取5500～6100m-1，黄原胶测定模型波数范围选取4500～9000m-1。最后，按照步骤5所述，采集待测的样品的谱图，通过T Q A n a l y s t V 6.0处理软件将其带入上述模型中，计算出样品的浓度值。
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