[發明專利]一種適應大規模工業化的固定化細胞生產葡萄糖酸鈉的方法

無效

• 申請號: 201210576825.9
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103898170A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 王棣;王方明;李偉;王一;王居亮;孫學謙;王顯兵;李文龍;李秋紅;李曰強
• 申請（專利權）人: 山東西王糖業有限公司
• 主分類號: C12P7/58
• 分類號: C12P7/58;C12N11/14;C12N11/10;C05F11/08;C12R1/685
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 辛向東

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技術領域

????本發明屬于生物發酵法生產葡萄糖酸鹽的技術領域，尤其涉及生物發酵法生產葡萄糖酸鈉。

背景技術

????葡萄糖酸鈉又稱五羥基己酸鈉，是一種白色或淡黃色結晶粉末，葡萄糖酸鈉是一種用途極廣的多羥基有機酸鹽，由于其無毒，原料來源廣泛的特性，熱穩定性好,無潮解性，在化工、食品、醫藥、輕工等行業有廣泛的用途。特別在水泥外加劑方面,葡萄糖酸鈉作為減水劑和緩凝劑使用,取得了良好的效果，在食品工業可用作營養增補劑、固化劑、緩沖劑等。葡萄糖酸鈉由于其優良的螯合性能而被廣泛用于水質處理、電鍍、金屬與非金屬的表面清洗及水泥生產等多種工業部門,葡萄糖酸鈉也是制備葡萄糖酸內酯、葡萄糖酸鹽(鋅、銅、亞鐵鹽)等的基礎原料。

????目前葡萄糖酸鈉的工業生產主要是以下幾種合成路線：生物發酵法，均相化學氧化法，電解氧化法，多相催化氧化法。其中均相化學氧化法需要嚴格控制催化劑在反應液中有效成分的含量,對溫度、溶液pH值有依賴性,中間步驟多,副產物多,產物難于分離,且作為催化劑的鹽難以再生,產率較低,反應時間較長,且對環境有較大污染，因此在應用上受到了限制；電解氧化法在工業生產中能耗大，不易控制，因此工業化生產中也很少采用；多相催化氧化法工藝簡單，反應平穩，易于控制，反應條件溫和；發酵法具有成本低,質量易控制等優點，所以以往工業生產葡萄糖酸鈉主要采用生物發酵和多相催化氧化法。

多相催化氧化法也有其固有的缺點，如所用催化劑在循環使用一定次數后，催化效率下降，使葡萄糖轉化率降低，反應時間延長甚至基本無催化活性，催化劑必須報廢更新，相應提高了單位產品催化劑耗量，也使葡萄糖酸鈉產品生產成本較高。

????傳統的生物發酵法生產葡萄糖酸鈉的工藝有發酵周期長，菌體生長和呼吸作用要消耗大量的葡萄糖，葡萄糖酸鈉總收率低等缺點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術菌體生長和呼吸作用消耗大量葡萄糖及發酵周期長的不足，提供了一種用固定化菌體發酵生產葡萄糖酸鹽的新方法，該方法不僅降低了生產成本，而且提高了設備利用率，達到了環保的目的。該方法所產產品質量高、安全可靠、完全符合國家標準(醫藥級標準)。

本發明所述的一種適應大規模工業化的固定化細胞生產葡萄糖酸鈉的方法，包括固定化菌體的制作、固定化菌體的培養和發酵生產葡萄糖酸鈉三步工藝?過程；所說的固定化菌體的制作過程，是將黑曲霉孢子加入蒙脫土、海藻酸鈉混合液中，混合均勻，用液壓噴散器滴入氯化鈣溶液中，形成富有彈性的黑曲霉孢子固定化小球；所說的固定化菌體的培養過程，是將黑曲霉孢子固定化小球移入裝有固定化菌體培養基的種子罐中培養，當菌體開始分生菌絲時，菌體培養完成；所說的發酵生產葡萄糖酸鈉過程，是將完成培養的菌體移入裝有葡萄糖溶液的發酵罐開始發酵，不斷滴加氫氧化鈉溶液以維持pH值，當發酵液殘糖小于0.5%時結束發酵，發酵液經脫色、結晶制成葡萄糖酸鈉晶體；固定化菌體仍留在發酵罐內繼續重復使用，重新向發酵罐內添加葡萄糖溶液，繼續發酵生產葡萄糖酸鈉。

本發明所述的固定化細胞生產葡萄糖酸鈉的方法的具體操作步驟和工藝條件如下：

1.固定化黑曲霉孢子的制作

1）配制含蒙脫土1%-3%、海藻酸鈉0.8-3%混合液，消毒后備用；制備黑曲霉孢子濃度10⁹-10¹²/ml的無雜菌溶液，混勻備用；配制4-6%濃度的氯化鈣溶液消毒后備用。

2)把配制好的黑曲霉孢子溶液，加入蒙脫土、海藻酸鈉混合液中，混勻，使混合液最終濃度為：蒙脫土0.2-0.8%,海藻酸鈉0.8-1.5%，孢子濃度10⁷-10⁸/ml。

3）把混合好的黑曲霉孢子、蒙脫土、海藻酸鈉溶液用液壓噴散器滴入氯化鈣溶液中，浸泡30分鐘，形成富有彈性的孢子固定化小球。

2.固定化菌體的培養

1）固定化菌體的培養基：玉米淀粉漿（總可溶性物質含量≥40%）1%?，硫酸鎂0.3/%，尿素0.6%，硫酸鉀0.1%，葡萄糖5%-10%，消毒后備用。（重量%）

2)配制初糖濃度為30%-35%的葡萄糖發酵液，消毒后備用。?

3)把孢子固定化小球沖洗干凈后移入裝有固定化菌體培養基的種子罐中培養20小時左右，當菌體開始分杈時，培養完成，移入裝有葡萄糖溶液的發酵罐，開始發酵。

???3.葡萄糖酸鈉的生產