葡萄糖酸的发酵生产

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1、 生工本生工本0901 0901 寇凤雨寇凤雨 葡萄糖酸的性质葡萄糖酸的性质 葡萄糖酸是葡萄糖衍生的糖酸,分子式为C6H12O7。为结晶状化合物，熔点131,呈弱酸性，溶于水，微溶于乙醇。在水溶液中转化为-葡萄糖酸内酯和 葡萄糖酸内酯的平衡混合物。葡萄糖酸作为蓬松剂、葡萄糖酸作为蓬松剂、凝固剂、鳌合剂、酸凝固剂、鳌合剂、酸味剂而广泛应用于食味剂而广泛应用于食品、医药、建筑等行品、医药、建筑等行业，葡萄糖酸与钠、业，葡萄糖酸与钠、钙、锌、亚铁等金属钙、锌、亚铁等金属氧化物合成制得的葡氧化物合成制得的葡萄糖酸盐可作为食品萄糖酸盐可作为食品添加剂和营养增补剂添加剂和营养增补剂添加到食品中。葡萄添加到

2、食品中。葡萄糖酸的金属络合物在糖酸的金属络合物在碱性体系中广泛用作碱性体系中广泛用作金属离子的掩蔽剂。金属离子的掩蔽剂。葡萄糖酸钠可分为工葡萄糖酸钠可分为工业级，食品级和医药业级，食品级和医药级目前我国市场价格级目前我国市场价格分别在分别在4300-4800/t，7800-8500元元t，8800-10000元元t。山东凯翔生物化工有限公司专业从事葡萄山东凯翔生物化工有限公司专业从事葡萄糖酸钠，葡萄糖酸内酯，衣康酸的研究、糖酸钠，葡萄糖酸内酯，衣康酸的研究、开发、生产和销售，拥有先进的生物发酵开发、生产和销售，拥有先进的生物发酵设备、一流的检测手段、现代化的科学管设备、一流的检测手段、现代化的

3、科学管理级雄厚的技术力量，并通过了理级雄厚的技术力量，并通过了ISO9001ISO9001国国际质量管理体系认证、际质量管理体系认证、ISO14001ISO14001国际环境国际环境管理体系认证、管理体系认证、OHSAS18001OHSAS18001国际职业健康国际职业健康安全管理体系认证。安全管理体系认证。公司年产葡萄糖酸钠公司年产葡萄糖酸钠3500035000吨，是国内最吨，是国内最大的生产供应商，生产的大的生产供应商，生产的“凯翔凯翔”牌葡萄牌葡萄糖酸钠，葡萄糖酸内酯各项技术指标均达糖酸钠，葡萄糖酸内酯各项技术指标均达到国际先进水平，产品畅销美洲、欧洲、到国际先进水平，产品畅销美洲、欧洲

4、、东南亚、中东等国家和地区。东南亚、中东等国家和地区。上海卡博工贸有限公司山东新华医药集团山东中舜科技发展有限公司 葡萄糖酸的发现 1880年Boutroux发现使用醋化醋杆菌发酵葡萄糖能够产生一种不挥发的酸，后来确定为葡萄糖酸。以后的许多研究者报道了其他几种细菌也能够产生葡萄糖酸和酮基葡萄糖酸。上个世纪30年代以前，生产葡萄糖酸主要是使用细菌。1922年，Molliard发现，利用霉菌也能够发酵葡萄糖酸，后来人们知道黑曲霉、米曲霉、文民曲霉和青霉都有氧化葡萄糖产生葡萄糖酸的能力。葡糖糖酸工艺的发展 Bernhager在1924年发现，采用中和生成酸的方法，黑曲霉能够高效地将葡萄糖转化为葡萄糖

5、酸，而添加碳酸钙是最好的。在较低温度，限制氮源的条件下，生成的葡萄糖酸几乎可以达到理论产率。1952年，Blom等发明了添加NaOH、维持pH65以上的方法生产葡萄糖酸钠，使糖的转化率达95以上，发酵时间缩短至20小时以内，这种工艺形成了现代工业深层发酵的基础。1999 1999 年年,黄道震等以葡萄糖含量为黄道震等以葡萄糖含量为30%30%的的发酵培养基接种发酵培养基接种10%10%的黑曲霉种子液的黑曲霉种子液,通气、通气、220 r min220 r min-1-1，搅拌、流加氢氧化钠溶液搅拌、流加氢氧化钠溶液控制控制p H p H 值值6 6.0 06 6.5 5、温度、温度3232 3

6、4 34、发酵发酵20 h,20 h,残糖可降至残糖可降至1 g L 1 g L-1-1 以下。以下。2002 2002 年年,Anastassiadis,Anastassiadis 等利用筛选得到等利用筛选得到的短梗霉的短梗霉(Aureobasi di um p ul l ul(Aureobasi di um p ul l ul ans)ans)在连续式搅拌发酵罐中进行了静息细在连续式搅拌发酵罐中进行了静息细胞和固定化细胞的葡萄糖酸连续转化实验胞和固定化细胞的葡萄糖酸连续转化实验,葡萄糖酸浓度可达葡萄糖酸浓度可达260 g L 260 g L-1-1,最高生最高生成速率为成速率为19 gL

7、19 gL-1-1.h h-1-1 。葡萄糖酸发酵的生物工艺葡萄糖酸发酵的生物工艺 黑曲霉发酵能力的特性不仅由其遗传黑曲霉发酵能力的特性不仅由其遗传特性决定，其所处的环境条件也决定特性决定，其所处的环境条件也决定了发酵法生产葡萄糖酸的产量，发酵了发酵法生产葡萄糖酸的产量，发酵法生产葡萄糖酸产量的高低除了受生法生产葡萄糖酸产量的高低除了受生产菌种的影响外，培养基的组成和培产菌种的影响外，培养基的组成和培养条件对产量的影响也很大。黑曲霉养条件对产量的影响也很大。黑曲霉发酵水平的提高，主要依赖于菌种选发酵水平的提高，主要依赖于菌种选育及发酵工艺育及发酵工艺(培养基和培养条件培养基和培养条件)的优的优

8、化，这两个环节是相辅相成的。化，这两个环节是相辅相成的。菌种选育按照生产要求，根据微生物的遗传菌种选育按照生产要求，根据微生物的遗传和变异的理论，用人工的方法造成菌种变异，和变异的理论，用人工的方法造成菌种变异，再经过筛选获得高产变株而达到提高发酵水再经过筛选获得高产变株而达到提高发酵水平的目的；而发酵工艺的优化是改变培养基平的目的；而发酵工艺的优化是改变培养基的在发酵过程中改变培养的在发酵过程中改变培养温度、通气量、搅温度、通气量、搅拌转速、调节拌转速、调节pH等措施，从而强化微生物的等措施，从而强化微生物的生物合成的全过程，提高发酵产量。通过工生物合成的全过程，提高发酵产量。通过工艺优化，

9、改进发酵培养基成份和发酵条件，艺优化，改进发酵培养基成份和发酵条件，创造适合菌体生长和生物代谢的最佳条件，创造适合菌体生长和生物代谢的最佳条件，充分发挥菌种的生产潜力，从而显著提高发充分发挥菌种的生产潜力，从而显著提高发酵产量酵产量高产菌株的筛选高产菌株的筛选 紫外线诱变取黑曲霉紫外线诱变取黑曲霉P-9P-9的孢子，用无菌生的孢子，用无菌生理盐水制成理盐水制成108108个个/mL/mL的孢子悬液。取的孢子悬液。取 2mL2mL孢子悬液于无菌培养皿中，铺成一层薄层，孢子悬液于无菌培养皿中，铺成一层薄层，于暗室内于暗室内30w30w紫外灯下紫外灯下20cm20cm处照射处照射8min8min。取

10、。取照射液进行适当稀释，涂布于选择培养基，照射液进行适当稀释，涂布于选择培养基，用黑纸包裹，用黑纸包裹，3030恒温避光培养恒温避光培养4d4d，待长，待长出孢子后，将孢子点种于筛选培养基，挑出孢子后，将孢子点种于筛选培养基，挑选在菌落周围出现较大蓝色圈的菌株，分选在菌落周围出现较大蓝色圈的菌株，分别进行发酵并测定葡萄糖氧化酶活力。别进行发酵并测定葡萄糖氧化酶活力。葡萄糖氧化酶酶活力的测定葡萄糖氧化酶酶活力的测定 本研究采用分光光度计分析法测定葡萄本研究采用分光光度计分析法测定葡萄糖氧化酶活性。反应混合液含糖氧化酶活性。反应混合液含2mL1mol/L2mL1mol/L 葡萄糖（葡萄糖（0.1m

11、ol/L0.1mol/L的柠檬酸钠的柠檬酸钠-磷酸缓冲磷酸缓冲液配制，液配制，PH=5.0PH=5.0)，1mL 0.11mL 0.1苯醌和苯醌和100uL100uL 粗酶液，反应液于粗酶液，反应液于35 35 下保温反下保温反应应10min10min，于，于290nm290nm 处测定形成的氢醌处测定形成的氢醌的的量。葡萄糖氧化酶的单位（量。葡萄糖氧化酶的单位（U U）定义为）定义为35 35 PH=5.0 PH=5.0 下每克菌体每分钟产生下每克菌体每分钟产生1umol1umol氢醌的酶量。氢醌的酶量。蓝圈法的原理是微生物产生的葡萄蓝圈法的原理是微生物产生的葡萄糖氧化酶将培养基中糖氧化酶将

12、培养基中 的葡萄糖转化为葡的葡萄糖转化为葡萄糖酸，葡萄糖酸与萄糖酸，葡萄糖酸与KIKI反应将反应将I-I-离子还离子还原为原为I I元素，元素，I I与培养基中的可溶性淀粉与培养基中的可溶性淀粉反应形成蓝色化合物而使菌落周围出现反应形成蓝色化合物而使菌落周围出现蓝色圈，蓝色圈的大小与葡萄糖氧化酶蓝色圈，蓝色圈的大小与葡萄糖氧化酶的产量成正相关。该方法可以作为葡萄的产量成正相关。该方法可以作为葡萄糖氧化酶产生菌的高通量筛选方法，大糖氧化酶产生菌的高通量筛选方法，大大提高葡萄糖氧化酶产生菌的诱变育种大提高葡萄糖氧化酶产生菌的诱变育种效率。效率。葡萄糖氧化酶产生菌的诱变选育葡萄糖氧化酶产生菌的诱变选

13、育黑曲霉黑曲霉P-9P-9 经过紫外线照射处理，共获经过紫外线照射处理，共获得得8 8 个耐受个耐受2-2-脱氧脱氧-D D-葡萄糖的突变菌株，葡萄糖的突变菌株，分别是分别是U-15U-15、U-17 U-17、U-56U-56、U-69U-69、U-U-7878。5 5个耐个耐2-2-脱氧脱氧-D D-葡萄糖突变株经葡萄糖突变株经蓝圈筛选和发酵测定，有蓝圈筛选和发酵测定，有3 3个菌株的葡萄个菌株的葡萄糖氧化酶产量高于出发菌株，产酶水平糖氧化酶产量高于出发菌株，产酶水平最高的是最高的是U-69U-69 菌株，为是菌株，为是28.7U/g28.7U/g出发出发菌株菌株P-9P-9倍，结果见表倍

14、，结果见表1 1。表表1 经过紫外线诱变所获得的突变菌株的葡萄糖氧化酶活性经过紫外线诱变所获得的突变菌株的葡萄糖氧化酶活性葡萄糖酸发酵生产葡萄糖酸发酵生产一 材料和仪器材料和仪器1 1 菌种菌种 黑曲霉黑曲霉 （U-69U-69 菌株菌株）2 2 培养基培养基(1)(1)查氏培养基查氏培养基(g L-1):(g L-1):蔗糖蔗糖30,NaNO3 30,NaNO3 4 4 g g,MgSO4 7H2O 0MgSO4 7H2O 0.5 5g g,KCl 0,KCl 0.5 5g g;FeSO4 0;FeSO4 0.1 1 g g,K2 HPO4 1,K2 HPO4 1 g g,琼脂琼脂20 20

15、 g g,p H,p H 值值5 5.5,5,温度温度31 31。(2)(2)种子培养基种子培养基(g L-1):(g L-1):葡萄糖葡萄糖(水解糖水解糖)40,)40,麸麸皮皮32,(N H4)2 HPO432,(N H4)2 HPO4 0 0.4 4 g g,KH2 PO4,KH2 PO4 0 0.2 2 g g,MgSO4 MgSO4 7H2O 07H2O 0.2 2g g,CaCO3 10 ,CaCO3 10 g g,p H,p H 值值5 5.6 6。(3)(3)发酵培养基发酵培养基(g L-1):(g L-1):葡萄糖葡萄糖(水解糖水解糖)100)100 300,300,(N H

16、4)2 HPO4 014,KH2 PO4 012,(N H4)2 HPO4 014,KH2 PO4 012,MgSO4 7H2O 0MgSO4 7H2O 0.15 15 g g,CaCO3 27,CaCO3 2781,p H 81,p H 值值5 5.6 6。主要仪器 SHZ-82 型恒温振荡器 SKP-201B 型电热恒温箱 SBA-240C 型生物传感分析仪 FLC-23 型超净工作台 722S 型可见分光光度计 TD52-2 型自动平衡离心机 10 L 发酵罐培养培养方法方法种子培养种子培养 250 mL 250 mL 三角瓶中装液量为三角瓶中装液量为30 mL,30 mL,接种后置于接

17、种后置于 30 30、220 r min-1220 r min-1摇床培养摇床培养181820 h 20 h。摇瓶发酵培养摇瓶发酵培养 取孢子悬液接入发酵培养基中取孢子悬液接入发酵培养基中(250 mL(250 mL 三角瓶中三角瓶中 装液量为装液量为30 mL)30 mL)置于置于33 33、250 r min250 r min-1 -1 摇摇床床 培养培养,发酵结束后测残糖及葡萄糖酸的浓度。发酵结束后测残糖及葡萄糖酸的浓度。发酵罐发酵发酵罐发酵 10 L 10 L 发酵罐装料发酵罐装料7 L,7 L,接种接种10%10%的黑曲霉种子悬的黑曲霉种子悬 液液,搅拌转速搅拌转速250 r min

18、 250 r min-1-1,无菌空气流量无菌空气流量 0 0.4m3 h 4m3 h-1,-1,维持温度维持温度33,33,流加流加30%30%的碱液的碱液维持维持pH5pH5.6 6。残糖含量降至。残糖含量降至015%015%以下时以下时,结束发结束发酵。酵。发酵过程发酵过程影响影响葡萄糖酸产量葡萄糖酸产量的的因素因素l葡萄糖浓度葡萄糖浓度l发酵液发酵液PHPH值值l溶氧溶氧l接种量接种量葡萄糖酸浓度的测定葡萄糖酸浓度的测定 发酵过程中葡萄糖酸的生成发酵过程中葡萄糖酸的生成会会导致发酵液导致发酵液p H p H 值下降值下降,利用利用NaOH NaOH 与葡萄糖酸中来维与葡萄糖酸中来维持发

19、酵持发酵p H p H 值时值时,生成葡萄糖酸的钠盐生成葡萄糖酸的钠盐,其其葡萄糖酸根可与葡萄糖酸根可与Cu2+Cu2+、Fe3+Fe3+等金属离等金属离子发生络合反应子发生络合反应,加热后呈现一定的色加热后呈现一定的色,660,660 nm nm 波长下可测定其吸收值波长下可测定其吸收值,由标准曲线方由标准曲线方程推算可知葡萄糖酸的浓度。程推算可知葡萄糖酸的浓度。EDTA EDTA 定钙法定钙法，发酵过程中葡萄糖酸的生成导发酵过程中葡萄糖酸的生成导 致发酵液致发酵液p H p H 值下降值下降,利用利用Ca(O H)2 Ca(O H)2 及及CaCO3 CaCO3 与葡萄糖酸中和来维持发酵与

20、葡萄糖酸中和来维持发酵p H p H 值时值时,生成葡萄糖生成葡萄糖酸的钙盐酸的钙盐,通过直接测定发酵液中钙离子的含量可通过直接测定发酵液中钙离子的含量可折算得到生成的葡萄糖酸浓度折算得到生成的葡萄糖酸浓度(W(W G G)。c cE E V V E E M M W W G G=-V V S S 式中式中:cE:cE 为所用为所用EDTA EDTA 的浓度的浓度,mol L-1;M,mol L-1;M 为葡萄糖酸的摩尔质量为葡萄糖酸的摩尔质量,196 g mol-1;V,196 g mol-1;V E E 为所用为所用EDTA EDTA 的体积的体积,mL;V,mL;V S S 为所取用的待标

21、定为所取用的待标定溶液的体积溶液的体积,mL,mL。葡萄糖含量的控制方式葡萄糖在较高含量下葡萄糖在较高含量下,对许多微生物的生长和对许多微生物的生长和代谢都有抑制作用代谢都有抑制作用,使菌体生长速率和产物生使菌体生长速率和产物生成速率处于较低水平成速率处于较低水平,发酵时间大大延长发酵时间大大延长。摇瓶实验在葡萄糖含量分别为在葡萄糖含量分别为10%10%、20%20%和和30%30%的发的发酵培养基中分别添加酵培养基中分别添加27 g L27 g L-1 -1、54 g L 54 g L-1-1 、81 g L 81 g L-1-1CaCO3,CaCO3,摇瓶发酵摇瓶发酵30 h,30 h,考

22、考察葡萄糖含量对黑曲霉产酸的影响察葡萄糖含量对黑曲霉产酸的影响,结果见表结果见表2 2表表2葡萄糖含量对摇瓶发酵产酸的影响葡萄糖含量对摇瓶发酵产酸的影响由表由表1 1 可见可见,随着葡萄糖含量的增加随着葡萄糖含量的增加,葡萄糖葡萄糖平均消耗速率加快平均消耗速率加快,这说明高含量的葡萄糖对这说明高含量的葡萄糖对黑曲霉的生成和代谢没有抑制作用。从发酵黑曲霉的生成和代谢没有抑制作用。从发酵糖酸转化率和葡萄糖酸平均生成速率上来看糖酸转化率和葡萄糖酸平均生成速率上来看,糖含量为糖含量为20%20%时最高。若采用时最高。若采用30%30%葡萄糖摇葡萄糖摇瓶瓶,培养基中葡萄糖浓度和培养基中葡萄糖浓度和CaC

23、O3 CaCO3 浓度太高浓度太高,培养基粘度太大培养基粘度太大,严重阻碍了氧的溶解与传递严重阻碍了氧的溶解与传递,副产物生成量增加副产物生成量增加,导致转化率和葡萄糖酸平导致转化率和葡萄糖酸平均生成速率下降。为此均生成速率下降。为此,可以采取初糖含量为可以采取初糖含量为20%20%、分批流加葡萄糖至、分批流加葡萄糖至30%30%和分批添加和分批添加CaCO3 CaCO3 至总量至总量81 g L-1 81 g L-1 的方法来进行发的方法来进行发酵工艺控制。酵工艺控制。pHpH值的控制方式值的控制方式黑曲霉在葡萄糖酸的生成过程中黑曲霉在葡萄糖酸的生成过程中p H p H 值值会不断下降会不断

24、下降,若降至若降至415 415 以下会导致柠檬以下会导致柠檬酸的生成酸的生成,为此需对发酵过程中为此需对发酵过程中p H p H 值进值进行控制行控制,一般可通过添加碳酸盐、金属氧一般可通过添加碳酸盐、金属氧化物和碱来实行。在化物和碱来实行。在10 L 10 L 发酵罐发酵罐(装液装液量量615 L,615 L,葡萄糖含量葡萄糖含量20%)20%)中分别采用中分别采用NaO HNaO H、Ca(OH)2 Ca(OH)2、CaCO3 CaCO3 来控制来控制p H p H 值值,考察了不同控制方式对黑曲霉考察了不同控制方式对黑曲霉发酵产酸的影响发酵产酸的影响,结果见表结果见表3 3 。表表3

25、3 10 L 10 L 发酵罐中发酵罐中pHpH值控制方式对发酵产值控制方式对发酵产 葡萄糖酸的影响葡萄糖酸的影响由表由表2 2 可见可见,发酵过程中流加发酵过程中流加NaOH NaOH 控制控制p p H H值值,各项指标都达最高各项指标都达最高,发酵时间最短发酵时间最短;流加流加Ca(OH)2Ca(OH)2乳浊液和添加乳浊液和添加CaCO3 CaCO3 控控制制p H p H 值的指标接近值的指标接近,但比流加但比流加NaOH NaOH 要要低很多。当临近终点时低很多。当临近终点时,发酵液出现大量发酵液出现大量白色的葡萄糖酸钙结晶颗粒白色的葡萄糖酸钙结晶颗粒,使得发酵产使得发酵产物的浓度受

26、到限制物的浓度受到限制,无法得到高浓度葡萄无法得到高浓度葡萄糖酸。糖酸。比较比较3 3 种种pHpH值控制方式值控制方式,若是要生产葡萄糖酸若是要生产葡萄糖酸钠钠,应采取流加应采取流加NaOHNaOH来控制来控制pHpH值值,发酵时间发酵时间短短,p H,p H值控制精确值控制精确,产物含量可达产物含量可达20%20%以上以上;若是生产葡萄糖酸或其它盐类最好采取流加若是生产葡萄糖酸或其它盐类最好采取流加Ca(OH)Ca(OH)2 2乳浊液或添加乳浊液或添加CaCOCaCO3 3 来控制来控制,虽然发酵虽然发酵时间长、产物浓度受到限制时间长、产物浓度受到限制,但后处理阶段因但后处理阶段因钙离子可

27、与硫酸生成硫酸钙沉淀钙离子可与硫酸生成硫酸钙沉淀,减轻了阳离减轻了阳离子交换负荷子交换负荷,产品纯度也高产品纯度也高,但添加但添加CaCOCaCO3 3 来来控制控制pHpH值时值时,pH,pH值控制范围受值控制范围受CaCOCaCO3 3 质量的影质量的影响响,一般来说一般来说,轻质轻质CaCOCaCO3 3可将可将pHpH值控制值控制5 5.0 05 5.5 5 之间。之间。溶氧的变化与控制方式溶氧的变化与控制方式10 L 10 L 发酵罐中溶氧与葡萄糖酸的动态变化曲线见发酵罐中溶氧与葡萄糖酸的动态变化曲线见图图2 2 。由图由图2 2 可见可见,发酵开始后发酵开始后,溶氧含量一直下降溶氧

28、含量一直下降,第第8 h8 h 达到最低点达到最低点,而后逐步升高而后逐步升高;葡萄糖酸浓葡萄糖酸浓度自发酵开始后就一直上升度自发酵开始后就一直上升,但但0 04 h 4 h 和和141434 h 34 h 这两段曲线斜率较大这两段曲线斜率较大,葡萄糖酸生成速度葡萄糖酸生成速度较快较快,4 414 h14 h 曲线的斜率较小曲线的斜率较小,并恰好与溶氧并恰好与溶氧曲线上溶氧含量曲线上溶氧含量40%40%以下的阶段相一致以下的阶段相一致,也就也就是说是说,较低的溶氧含量对葡萄糖酸的生成有抑较低的溶氧含量对葡萄糖酸的生成有抑制作用。溶氧曲线还表明制作用。溶氧曲线还表明,接种后接种后,菌体生长几菌体

29、生长几乎未经延滞期就直接进入对数生长期乎未经延滞期就直接进入对数生长期,第第9 910 10 h h到达对数期末。进入稳定期后到达对数期末。进入稳定期后,溶氧含量回升。溶氧含量回升。303044 h44 h,生长几乎停止生长几乎停止,而菌体内酶活稳定而菌体内酶活稳定,因此溶氧含量曲线相对平缓。因此溶氧含量曲线相对平缓。44 h 44 h 后后,酶活逐酶活逐步降低步降低,溶氧含量曲线继续上升溶氧含量曲线继续上升,且葡萄糖酸浓且葡萄糖酸浓度曲线斜率降低。度曲线斜率降低。溶氧的控制方式溶氧的控制方式针对图针对图2 2 中溶氧的变化情况中溶氧的变化情况,通过控制搅通过控制搅拌转速来维持溶氧含量在拌转速

30、来维持溶氧含量在50%50%左右。溶左右。溶氧含量低于氧含量低于50%50%时时,提高搅拌转速提高搅拌转速;高于高于50%50%时时,降低搅拌转速。这样可以维持较降低搅拌转速。这样可以维持较高的葡萄糖酸生成速率高的葡萄糖酸生成速率,并降低搅拌能耗。并降低搅拌能耗。溶氧控制对黑曲霉发酵的影响见表溶氧控制对黑曲霉发酵的影响见表4 4 。表表4溶氧控制对发酵产葡萄糖酸的影溶氧控制对发酵产葡萄糖酸的影响响注:p H 值51 6,流加30%NaOH 溶液控制;初糖浓度200 g L-1,发酵时间40h由表由表3 3 可见可见,采取调整搅拌转速来控制溶采取调整搅拌转速来控制溶氧含量氧含量,可以缩短发酵时间

31、可以缩短发酵时间,葡萄糖酸浓葡萄糖酸浓度、葡萄平均消耗速率和葡萄糖酸平均度、葡萄平均消耗速率和葡萄糖酸平均生成速率都会提高生成速率都会提高,产酸性能得到改善。产酸性能得到改善。虽然变化幅度不大虽然变化幅度不大,但其最大优势是节能但其最大优势是节能,发酵过程只有在发酵过程只有在4 414 h 14 h 时间段内需要时间段内需要加大搅拌转速加大搅拌转速,其余大部分时间都在较低其余大部分时间都在较低转速下运行。转速下运行。接种量对葡萄糖酸产量的影响接种量对葡萄糖酸产量的影响 图图 3 3是不同接种量下的葡萄糖酸产量，从图是不同接种量下的葡萄糖酸产量，从图3 3 可以看出，接种量对可以看出，接种量对菌

32、株菌株合成葡萄糖酸有合成葡萄糖酸有很大的影响。很大的影响。接种量对菌株合成葡萄糖酸的影响葡萄糖酸（g/L)黑曲霉黑曲霉合成葡萄糖酸最佳接种量为合成葡萄糖酸最佳接种量为1010，当接种量不足时，由于菌体生长慢，产当接种量不足时，由于菌体生长慢，产生葡萄糖氧化酶能力差，葡萄糖酸的产生葡萄糖氧化酶能力差，葡萄糖酸的产量则低，当接种量过大时，由于菌体生量则低，当接种量过大时，由于菌体生长快，消耗过多营养，导致产生葡萄糖长快，消耗过多营养，导致产生葡萄糖氧化酶能力差，葡萄糖酸的产量也低。氧化酶能力差，葡萄糖酸的产量也低。结论结论(1)1)葡萄糖含量对黑曲霉产葡萄糖酸没葡萄糖含量对黑曲霉产葡萄糖酸没有抑制

33、作用有抑制作用,但如果葡萄糖含量过高但如果葡萄糖含量过高,且用且用CaCO3 CaCO3 控制控制p H p H 值时值时,则发酵液粘则发酵液粘度增大度增大,会严重阻碍发酵液中氧的溶解会严重阻碍发酵液中氧的溶解和传递。较好的葡萄糖控制方式是和传递。较好的葡萄糖控制方式是:总总糖含量糖含量30%,30%,初糖含量初糖含量20%,20%,每当残每当残糖降至糖降至15%15%时补加时补加5%5%的糖。的糖。(2)p H(2)p H 值控制可采取流加值控制可采取流加30%NaOH 30%NaOH 溶液流加溶液流加25%25%30%Ca(OH)2 30%Ca(OH)2 乳浊乳浊液、分批添加液、分批添加C

34、aCO3 3 CaCO3 3 种方式。流加种方式。流加NaO NaO H H 溶液溶液,发酵速率快发酵速率快,转化率高转化率高,最适合葡最适合葡萄糖酸钠的生产萄糖酸钠的生产;流加流加Ca(OH)2Ca(OH)2或分批或分批添加添加CaCO3CaCO3适合于葡萄糖酸适合于葡萄糖酸(钙钙)、葡萄、葡萄糖酸内酯、葡萄糖酸盐糖酸内酯、葡萄糖酸盐(钠盐除外钠盐除外)的生的生产。产。(3)(3)通过调整搅拌转速控制溶氧含量通过调整搅拌转速控制溶氧含量50 50%左右左右,产酸性能好、搅拌能耗低产酸性能好、搅拌能耗低,值得推值得推广应用。广应用。（4 4）通过控制接种量，黑曲霉）通过控制接种量，黑曲霉合成葡萄合成葡萄糖酸钙最佳接种量为糖酸钙最佳接种量为1010此时产量最高。此时产量最高。演讲完毕，谢谢观看！