用甘蔗糖蜜發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉的研究

    發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉具有發(fā)酵速度快、發(fā)酵過程易于控制、產(chǎn)品易于提取等特點(diǎn)。但使用價(jià)格昂貴的葡萄糖做碳源，使葡萄糖酸鈉的使用受到了限制。用農(nóng)產(chǎn)品加工的副產(chǎn)物可作為相對(duì)經(jīng)濟(jì)的碳源。本文以甘蔗糖蜜為例，對(duì)使用廉價(jià)碳源發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉進(jìn)行了研究。
    關(guān)鍵詞：葡萄糖酸鈉 微生物發(fā)酵 碳源 生物技術(shù)

    葡萄糖酸鈉可用于制藥工業(yè)和食品行業(yè)，是優(yōu)良的呈味改良劑，本身的呈味性優(yōu)良，還有掩蓋苦味和臭味、改良呈味性效果，是優(yōu)良的食品加工pH緩沖劑，在建筑業(yè)中作為減水劑、緩凝劑等。
    20世紀(jì)90年代以來，葡萄糖酸鈉應(yīng)用技術(shù)得到了很大的突破，并形成了一個(gè)很大的產(chǎn)業(yè)，微生物技術(shù)在近幾年發(fā)展迅速，成為目前大工業(yè)化生產(chǎn)的主流。但是使用價(jià)格昂貴的葡萄糖作為碳源致使葡萄糖酸及其衍生物價(jià)格居高不下。因此，開發(fā)廉價(jià)碳源，具有重要的意義。本文以甘蔗糖蜜作為廉價(jià)碳源，利用黑曲霉發(fā)酵，進(jìn)行了試驗(yàn)。
    1試驗(yàn)材料與儀器
    1.1試驗(yàn)材料
    菌種：本實(shí)驗(yàn)室保存的一株黑曲霉菌。
    甘蔗糖蜜：含有糖分、膠體、灰分、懸浮物及微量氮，磷，鉀等。
    1.2試驗(yàn)儀器
    全自動(dòng)在線自控發(fā)酵罐10L，752紫外可見分光光度計(jì)，恒溫水浴培養(yǎng)箱等。
    2實(shí)驗(yàn)步驟
    2.1甘蔗糖蜜預(yù)處理
    糖蜜中含有大量的灰分和膠體及一些重金屬離子，發(fā)酵前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥幚�，采用六氰合鐵酸鹽（Hexacynoferrate，簡(jiǎn)稱HCF）處理甘蔗糖蜜，具體步驟為取糖蜜1kg，用去離子水稀釋5倍，活性炭進(jìn)行脫色處理。之后加入HCF3.5mmol/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。過濾去除，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)濃度的葡萄糖溶液。
同時(shí)用未經(jīng)HCF法處理的糖蜜和葡萄糖分別發(fā)酵，作對(duì)比試驗(yàn)。
    2.2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，拌勻至無干粉又無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象后，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。
    在無菌室中，于無菌操作條件下，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。
    2.3發(fā)酵
    ①預(yù)處理后的甘蔗糖蜜加入一定量營養(yǎng)鹽KH₂PO₄,MgSO₄·7H₂O 0.015%。玉米漿。待充分溶解定容后加入10ml-20ml泡敵（pH值自然），121℃滅菌17min，冷卻至35℃，pH5.5-6.5備用。
    ②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無菌水，拌勻），通入無菌空氣1.0-2.0vvm，罐壓0.1MPa，保證溶氧超過50%，攪拌轉(zhuǎn)速300-400r/min，溫度30-35℃。
    ③當(dāng)殘?zhí)堑陀?.5%時(shí)發(fā)酵結(jié)束。
    2.4提取
    ①發(fā)酵結(jié)束后，將料液通過小型扳框過濾機(jī)，除去發(fā)酵液中的菌體及其懸浮固體雜質(zhì)。
    ②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)，pH6.
    ③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（也可以向其加入少量晶種）。
    ④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)晶過程再次處理。
    2.5鑒定
    葡萄糖酸鈉定性檢驗(yàn)（藥典法）
    ①取樣品約0.5g，置于試管中。加水5ml，微熱溶解后，加冰醋酸0.7ml與新蒸餾的苯肼1ml，置水浴上加熱30min，放冷。用玻璃棒擦拭管壁，漸生成黃色結(jié)晶。
    ②取樣品約1g加入5ml水溶解后，加入FeCl₃溶液1滴，呈深黃色。
    ③水溶液呈鈉鹽反應(yīng)。
    2.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    對(duì)通過HCF預(yù)處理過的糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)的葡萄糖酸鈉，進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1.