葡萄糖酸钠(GS)制备生物发酵法

[db:作者] / 2023-01-11 00:00

葡萄糖酸钠(GS)

[物化性质]又称葡酸钠、五羟基己酸钠。白色或淡黄色结晶粉末，在水中的溶解度20℃时为60%，50℃时为85%，80℃时为133%，100℃时为160%。微溶于醇，不溶于醚。

[制备方法]葡萄糖酸钠的传统生产方法是生物发酵法，工业上的化学方法主要有过氧化氢氧化法、多相催化氧化法、次氯酸钠氧化法、电解氧化法等。

(1)生物发酵法

该法有真菌发酵和细菌发酵工艺，另外还有固定细胞发酵法等，其中较普遍采用的是黑曲霉菌发酵制葡萄糖酸钠的工艺。该方法是在240～300g/L的葡萄糖溶液中加入一定量的营养物质，灭菌，冷却至适宜温度，接种体积比为10%的黑曲霉种子液，开动搅拌和通气流，调整发酵液的pH值维持在6.0～6.5，温度保持在32～34℃，发酵过程中滴加消泡剂，以消除发酵过程中所产生的泡沫。整个发酵过程约需20h，当残糖降至1g/L时，可以认为发酵结束。菌体与发酵液分离后，发酵液经真空浓缩、结晶可得到葡萄糖酸钠晶体，或经喷雾干燥后制提葡萄糖酸钠粉状产品。

该方法具有发酵速度快、发酵易于控制，产品易提取等特点，但同时也有一定缺陷，如产品色泽不易控制、无菌化要求程度高等。

以甘蔗废糖蜜发酵法生产葡萄糖酸钠为例。

①甘蔗废糖蜜预处理废糖蜜中由于含有大量的灰分和胶体及重金属离子，发酵前应进行适当的处理，采用六氰合铁酸盐(Hexacyanoferrate，简称HCF)处理甘蔗废糖蜜，具体步骤为取废糖蜜1kg，用去离子水稀释5倍，活性炭进行脱色处理。之后加入HCF315mmol/L，调pH值为4.0～4.5，80℃加热15min。所得沉淀物为含重金属离子的复合物，过滤除去，所得滤液即为可发酵碳源。根据葡萄糖含量调整至相当于适当浓度的葡萄糖

②黑曲霉麸曲的制备取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，以减少淀粉含量。将麸皮加入一定量水，拌匀至无干粉又无结团现象。拌匀后，分装到三角瓶中，0.1MPa灭菌30min，趁热摇散，冷却至35℃，培养1d。未发现气味异常或染菌，即可使用。在无菌室中，于无菌操作条件下，每一个三角瓶中接入5环已划好的斜面菌种孢子，于30～32℃培养16～20h后，有白色小菌落在麸皮上出现，再培养24～30h后可看到培养基结成块状，菌丝生长旺盛。摇瓶时必须充分摇匀，使结块的培养基疏散，铺平后，继续扣瓶培养。待长出的黑色孢子布满丰盛后，即可使用。

③发酵

a.预处理后的甘蔗废糖蜜加入一定量营养盐KH2PO4，MgSO4·7H2O，0.015%玉米浆。待充分溶解定容后加入10～20mL泡敌(pH值自然)，121℃灭菌17min，冷却至35℃，pH值5.5～6.5备用。

b.向罐中接入30g长有黑曲霉孢子的麸曲(向上述500mL麸曲瓶中加入200mL无菌水，拌匀)，通入无菌空气1～210vvm[空气流量单位：单位时间(min)单位液体体积内通入的标态下空气体积]，罐压为0.1MPa，保证溶氧超过50%，搅拌转速为300～400r/min，温度为30～35℃。

c.当残糖低于0.5%时发酵结束。

④提取

a.发酵结束后，将料液通过小型板框过滤机，除去发酵液中的菌体及其悬浮固体杂质。

b.将料液加热至80℃，再向其中加入0.5%的活性炭(糖用)，缓慢搅拌30min，滤出活性炭，得澄清发酵液，用NaOH调节pH值为6。

c.真空浓缩蒸发仪将料液浓缩到合适的浓度(50%～80%)，静置5～8h，料液中便有葡萄糖酸钠晶体析出(也可向其中加入少量晶种)。

d.抽滤、干燥即得较为纯净的产品。剩余母液可重复上述结晶过程再次处理。

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