葡萄糖酸鈉(GS)制備生物發(fā)酵法

[db:作者] / 2023-01-11 00:00

葡萄糖酸鈉(GS)

[物化性質(zhì)]又稱葡酸鈉、五羥基己酸鈉。白色或淡黃色結(jié)晶粉末，在水中的溶解度20℃時(shí)為60%，50℃時(shí)為85%，80℃時(shí)為133%，100℃時(shí)為160%。微溶于醇，不溶于醚。

[制備方法]葡萄糖酸鈉的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是生物發(fā)酵法，工業(yè)上的化學(xué)方法主要有過(guò)氧化氫氧化法、多相催化氧化法、次氯酸鈉氧化法、電解氧化法等。

(1)生物發(fā)酵法

該法有真菌發(fā)酵和細(xì)菌發(fā)酵工藝，另外還有固定細(xì)胞發(fā)酵法等，其中較普遍采用的是黑曲霉菌發(fā)酵制葡萄糖酸鈉的工藝。該方法是在240～300g/L的葡萄糖溶液中加入一定量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，滅菌，冷卻至適宜溫度，接種體積比為10%的黑曲霉種子液，開動(dòng)攪拌和通氣流，調(diào)整發(fā)酵液的pH值維持在6.0～6.5，溫度保持在32～34℃，發(fā)酵過(guò)程中滴加消泡劑，以消除發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的泡沫。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程約需20h，當(dāng)殘?zhí)墙抵?g/L時(shí)，可以認(rèn)為發(fā)酵結(jié)束。菌體與發(fā)酵液分離后，發(fā)酵液經(jīng)真空濃縮、結(jié)晶可得到葡萄糖酸鈉晶體，或經(jīng)噴霧干燥后制提葡萄糖酸鈉粉狀產(chǎn)品。

該方法具有發(fā)酵速度快、發(fā)酵易于控制，產(chǎn)品易提取等特點(diǎn)，但同時(shí)也有一定缺陷，如產(chǎn)品色澤不易控制、無(wú)菌化要求程度高等。

以甘蔗廢糖蜜發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉為例。

①甘蔗廢糖蜜預(yù)處理廢糖蜜中由于含有大量的灰分和膠體及重金屬離子，發(fā)酵前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，采用六氰合鐵酸鹽(Hexacyanoferrate，簡(jiǎn)稱HCF)處理甘蔗廢糖蜜，具體步驟為取廢糖蜜1kg，用去離子水稀釋5倍，活性炭進(jìn)行脫色處理。之后加入HCF315mmol/L，調(diào)pH值為4.0～4.5，80℃加熱15min。所得沉淀物為含重金屬離子的復(fù)合物，過(guò)濾除去，所得濾液即為可發(fā)酵碳源。根據(jù)葡萄糖含量調(diào)整至相當(dāng)于適當(dāng)濃度的葡萄糖

②黑曲霉麩曲的制備取新鮮麩皮，用60目篩子篩去細(xì)粉，以減少淀粉含量。將麩皮加入一定量水，拌勻至無(wú)干粉又無(wú)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。拌勻后，分裝到三角瓶中，0.1MPa滅菌30min，趁熱搖散，冷卻至35℃，培養(yǎng)1d。未發(fā)現(xiàn)氣味異常或染菌，即可使用。在無(wú)菌室中，于無(wú)菌操作條件下，每一個(gè)三角瓶中接入5環(huán)已劃好的斜面菌種孢子，于30～32℃培養(yǎng)16～20h后，有白色小菌落在麩皮上出現(xiàn)，再培養(yǎng)24～30h后可看到培養(yǎng)基結(jié)成塊狀，菌絲生長(zhǎng)旺盛。搖瓶時(shí)必須充分搖勻，使結(jié)塊的培養(yǎng)基疏散，鋪平后，繼續(xù)扣瓶培養(yǎng)。待長(zhǎng)出的黑色孢子布滿豐盛后，即可使用。

③發(fā)酵

a.預(yù)處理后的甘蔗廢糖蜜加入一定量營(yíng)養(yǎng)鹽KH2PO4，MgSO4·7H2O，0.015%玉米漿。待充分溶解定容后加入10～20mL泡敵(pH值自然)，121℃滅菌17min，冷卻至35℃，pH值5.5～6.5備用。

b.向罐中接入30g長(zhǎng)有黑曲霉孢子的麩曲(向上述500mL麩曲瓶中加入200mL無(wú)菌水，拌勻)，通入無(wú)菌空氣1～210vvm[空氣流量單位：?jiǎn)挝粫r(shí)間(min)單位液體體積內(nèi)通入的標(biāo)態(tài)下空氣體積]，罐壓為0.1MPa，保證溶氧超過(guò)50%，攪拌轉(zhuǎn)速為300～400r/min，溫度為30～35℃。

c.當(dāng)殘?zhí)堑陀?.5%時(shí)發(fā)酵結(jié)束。

④提取

a.發(fā)酵結(jié)束后，將料液通過(guò)小型板框過(guò)濾機(jī)，除去發(fā)酵液中的菌體及其懸浮固體雜質(zhì)。

b.將料液加熱至80℃，再向其中加入0.5%的活性炭(糖用)，緩慢攪拌30min，濾出活性炭，得澄清發(fā)酵液，用NaOH調(diào)節(jié)pH值為6。

c.真空濃縮蒸發(fā)儀將料液濃縮到合適的濃度(50%～80%)，靜置5～8h，料液中便有葡萄糖酸鈉晶體析出(也可向其中加入少量晶種)。

d.抽濾、干燥即得較為純凈的產(chǎn)品。剩余母液可重復(fù)上述結(jié)晶過(guò)程再次處理。

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