[發(fā)明專利]2－酮基－D－葡萄糖酸連續(xù)發(fā)酵工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810107056.1
• 申請日: 2008-09-04
• 公開（公告）號: CN101363033A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余泗蓮;孫文敬;周強;楊曉軍;余彬;李中兵;魏轉(zhuǎn);劉敬澤;黃達(dá)明
• 申請（專利權(quán)）人: 江西省德興市百勤異VC鈉有限公司;江蘇大學(xué);河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C12P7/58
• 分類號: C12P7/58;C12R1/39
• 代理公司: 南昌平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 徐光熙;張文杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及食品添加劑D-異抗壞血酸及其鹽類合成前體2-酮基-D-葡萄糖酸的連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

2-酮基-D-葡萄糖酸是D-異抗壞血酸及其鹽類(如D-異抗壞血酸鈉)合成的前體，D-異抗壞血酸及其鹽類可作為食品抗氧化劑和肉制品的防腐助色劑。

根據(jù)公知的間接發(fā)酵技術(shù)(如US3,381，027)可以將2-酮基-D-葡萄糖酸轉(zhuǎn)化為D-異抗壞血酸及其鹽類(如D-異抗壞血酸鈉)。2-酮基-D-葡萄糖酸的生產(chǎn)方法主要有酶法(如US4,351,902)、化學(xué)合成法(如US6,018,034)和發(fā)酵法(如US3,255,093)等3種。由于生產(chǎn)成本方面的原因，目前在工業(yè)生產(chǎn)中均采用細(xì)菌發(fā)酵的方法。

公知的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵技術(shù)采用的是分批發(fā)酵或補料分批發(fā)酵模式，其基本特征是分批次的。每完成一批次發(fā)酵后，需要對發(fā)酵罐進行清理和重新接種才能進行下一批次發(fā)酵，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的上升和發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)能力的損失。在發(fā)酵轉(zhuǎn)化率上，現(xiàn)有的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵技術(shù)雖已達(dá)到一定的水平；但在發(fā)酵產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量上，現(xiàn)有的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵技術(shù)仍存在著一定欠缺，表現(xiàn)在發(fā)酵產(chǎn)率較低，一般只能達(dá)到4.0g/L/h左右，且產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定。

發(fā)酵工藝的改變直接影響到發(fā)酵轉(zhuǎn)化率、發(fā)酵產(chǎn)率、產(chǎn)物質(zhì)量及生產(chǎn)成本等。因此，在不影響發(fā)酵轉(zhuǎn)化率的基礎(chǔ)上，開發(fā)高產(chǎn)率、高質(zhì)量、低成本的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝是本發(fā)明的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明披露的是一種通過連續(xù)發(fā)酵從葡萄糖或淀粉水解糖高產(chǎn)率發(fā)酵生產(chǎn)2-酮基-D-葡萄糖酸及其鹽類的方法。連續(xù)發(fā)酵是指以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定的發(fā)酵過程。本發(fā)明所述方法包括以下步驟：

(1)在發(fā)酵容器中培養(yǎng)能夠利用葡萄糖或淀粉水解糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化2-酮基-D葡萄糖酸的細(xì)菌；

(2)向發(fā)酵容器中連續(xù)補給含有葡萄糖的培養(yǎng)基，發(fā)酵液的稀釋率控制在0.01h^-1至0.15h^-1，所述培養(yǎng)基中的葡萄糖濃度在100g/L至250g/L之間；

(3)與發(fā)酵液的稀釋率相對應(yīng)，連續(xù)從發(fā)酵容器中放出發(fā)酵液(放出的發(fā)酵液中的葡萄糖濃度應(yīng)低于2g/L)；

(4)從放出的發(fā)酵液中回收2-酮基-D葡萄糖酸或其鹽。

細(xì)菌選擇：能夠利用葡萄糖或淀粉水解糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化2KGA的細(xì)菌較多，有熒光假單胞菌(Pseudomonas?fluorescens)、粘質(zhì)沙雷氏菌(Serritiamarcescens)、雞血藤歐文氏菌(Erwinia?milletia)、球狀節(jié)桿菌(Arthrobacterglobiformis)、惡臭假單胞菌(Ps.putida)和產(chǎn)酮產(chǎn)堿菌(Alcaligenesketogenes)等，其中熒光假單胞菌是國內(nèi)外2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵生產(chǎn)中最主要的工業(yè)用菌，本發(fā)明主要采用了該種細(xì)菌。

培養(yǎng)基配制：培養(yǎng)基中的碳源主要為葡萄糖，氮源主要為玉米漿。培養(yǎng)基中的葡萄糖濃度可以在100g/L至250g/L之間，優(yōu)選的葡萄糖濃度為18％左右；培養(yǎng)基的含氮量在0.2g/L至1.6g/L之間，優(yōu)選的含氮量在1.0g/L左右。連續(xù)發(fā)酵過程中，發(fā)酵液的稀釋率控制在0.01h^-1至0.15h^-1。

連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)可以由培養(yǎng)基貯罐、1個或多個發(fā)酵罐和發(fā)酵液貯罐構(gòu)成。發(fā)酵過程中，培養(yǎng)基的補給速率等于發(fā)酵液的排出速率，從而使發(fā)酵罐的工作體積保持大致恒定。

本發(fā)酵方法在pH為4.0至7.5之間進行，適宜的發(fā)酵pH為5.3左右。發(fā)酵液pH的控制過程中，可以采用輕質(zhì)碳酸鈣、碳酸鈉或氫氧化鈉等作為中和劑。

本發(fā)酵方法可以在大約30℃至大約40℃的溫度下進行，適宜的發(fā)酵溫度為33℃左右。

本發(fā)酵方法需要在有氧條件下進行，發(fā)酵過程中的通氣量大約為0.2v/v/m(每分鐘每體積單位發(fā)酵液中的空氣體積)至2.0v/v/m，適宜的通氣量為0.7v/v/m左右。

雖然本發(fā)明的發(fā)酵幾乎可以在常壓下進行，但最好選擇在0.02MPa--0.05MPa的壓力下進行發(fā)酵。

本發(fā)明還涉及通過多級連續(xù)發(fā)酵從葡萄糖或淀粉水解糖生產(chǎn)2-酮基-D葡萄糖酸的方法。所述多級連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)中具有2個或更多的發(fā)酵罐，并依級連續(xù)放置。

附圖說明

附圖為2-酮基-D-葡萄糖酸連續(xù)發(fā)酵工藝流程框圖。

具體實施方式

實施例1