葡萄糖酸鈉(GS)制備生物發酵法

[db:作者] / 2023-01-11 00:00

葡萄糖酸鈉(GS)

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

[制備方法]葡萄糖酸鈉的傳統生產方法是生物發酵法，工業上的化學方法主要有過氧化氫氧化法、多相催化氧化法、次氯酸鈉氧化法、電解氧化法等。

(1)生物發酵法

該法有真菌發酵和細菌發酵工藝，另外還有固定細胞發酵法等，其中較普遍采用的是黑曲霉菌發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養物質，滅菌，冷卻至適宜溫度，接種體積比為10%的黑曲霉種子液，開動攪拌和通氣流，調整發酵液的pH值維持在6.0～6.5，溫度保持在32～34℃，發酵過程中滴加消泡劑，以消除發酵過程中所產生的泡沫。整個發酵過程約需20h，當殘糖降至1g/L時，可以認為發酵結束。菌體與發酵液分離后，發酵液經真空濃縮、結晶可得到葡萄糖酸鈉晶體，或經噴霧干燥后制提葡萄糖酸鈉粉狀產品。

該方法具有發酵速度快、發酵易于控制，產品易提取等特點，但同時也有一定缺陷，如產品色澤不易控制、無菌化要求程度高等。

以甘蔗廢糖蜜發酵法生產葡萄糖酸鈉為例。

①甘蔗廢糖蜜預處理廢糖蜜中由于含有大量的灰分和膠體及重金屬離子，發酵前應進行適當的處理，采用六氰合鐵酸鹽(Hexacyanoferrate，簡稱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，活性炭進行脫色處理。之后加入HCF315mmol/L，調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合物，過濾除去，所得濾液即為可發酵碳源。根據葡萄糖含量調整至相當于適當濃度的葡萄糖

②黑曲霉麩曲的制備取新鮮麩皮，用60目篩子篩去細粉，以減少淀粉含量。將麩皮加入一定量水，拌勻至無干粉又無結團現象。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1d。未發現氣味異常或染菌，即可使用。在無菌室中，于無菌操作條件下，每一個三角瓶中接入5環已劃好的斜面菌種孢子，于30～32℃培養16～20h后，有白色小菌落在麩皮上出現，再培養24～30h后可看到培養基結成塊狀，菌絲生長旺盛。搖瓶時必須充分搖勻，使結塊的培養基疏散，鋪平后，繼續扣瓶培養。待長出的黑色孢子布滿豐盛后，即可使用。

③發酵

a.預處理后的甘蔗廢糖蜜加入一定量營養鹽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長有黑曲霉孢子的麩曲(向上述500mL麩曲瓶中加入200mL無菌水，拌勻)，通入無菌空氣1～210vvm[空氣流量單位：單位時間(min)單位液體體積內通入的標態下空氣體積]，罐壓為0.1MPa，保證溶氧超過50%，攪拌轉速為300～400r/min，溫度為30～35℃。

c.當殘糖低于0.5%時發酵結束。

④提取

a.發酵結束后，將料液通過小型板框過濾機，除去發酵液中的菌體及其懸浮固體雜質。

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，得澄清發酵液，用NaOH調節pH值為6。

c.真空濃縮蒸發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品。剩余母液可重復上述結晶過程再次處理。

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