[發(fā)明專利]一種微生物發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鹽的控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310238749.5
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103352089A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙偉;張雷達;王健;曹大鵬;宋金松;楊健
• 申請（專利權(quán)）人: 山東福洋生物科技有限公司
• 主分類號: C12Q3/00
• 分類號: C12Q3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物工程領(lǐng)域，具體是一種微生物發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鹽的控制方法。

背景技術(shù)

葡萄糖酸作為蓬松劑、凝固劑、鰲合劑、酸味劑而廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工、水處理、建筑等行業(yè)；葡萄糖酸鹽類（如與鈉、鈣、鋅、亞鐵等金屬氧化物合成制得的葡萄糖酸鹽）可作為食品添加劑和營養(yǎng)增補劑。

葡萄糖酸的生產(chǎn)主要有微生物發(fā)酵法、電解法和催化氧化等方法。由于微生物法條件溫和，節(jié)能明顯而目前廣泛采用，其中微生物發(fā)酵又有真菌發(fā)酵和細菌發(fā)酵工藝。自Boutroux首次利用微生物的氧化作用，能將葡萄糖氧化成葡萄糖酸以來，葡萄糖酸及其鹽類發(fā)酵工藝有了明顯的進步，如Currie等利用青霉或曲霉建立了現(xiàn)代通氣攪拌液體發(fā)酵技術(shù)，使葡萄糖的轉(zhuǎn)化率達90%。Blom等發(fā)明了添加?NaOH、維持pH值?6.5以下的方法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉，葡萄糖轉(zhuǎn)化率達95%以上；我國黃道震等以葡萄糖含量為30%的發(fā)酵培養(yǎng)基接種10%的黑曲霉種子液，通過流加氫氧化鈉溶液控pH值在6.0～6.5使殘?zhí)强山抵?g/L以下。另外，有報道通過培養(yǎng)基優(yōu)化發(fā)現(xiàn)pH值、溫度、發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速、底物葡萄糖濃度對葡萄糖轉(zhuǎn)化率影響較大，得到最佳工藝參數(shù)。劉仲匯等針對工業(yè)大罐發(fā)酵而設(shè)計的專用pH溫度智能控制系統(tǒng)，獲得了較好的發(fā)酵水平。此外，2002年Anastassiadis等采用短梗霉?(Aureobasidium?pullulans)建立了靜息細胞和固定化細胞的連續(xù)葡萄糖酸生產(chǎn)技術(shù)，濃度可達26%，最高生成速率為19g/L/h。

因此，在葡萄糖酸及其鹽（如葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣等）發(fā)酵生產(chǎn)時主要采用霉菌發(fā)酵進行，其發(fā)酵控制方法主要是控制pH、溫度、發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速、溶解氧濃度（DO）、殘?zhí)菨舛鹊确椒ǎ欢@些方法均未能實現(xiàn)自動調(diào)整發(fā)酵罐進風量和攪拌轉(zhuǎn)速，保證足夠的溶解氧濃度（DO），使得發(fā)酵耗氧速率（OUR）一直處于最好水平。

綜上所述，目前本領(lǐng)域缺乏葡萄糖酸鈣發(fā)酵過程可在線閉環(huán)控制自動調(diào)整發(fā)酵罐進風量和攪拌轉(zhuǎn)速的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種在線的能自動調(diào)整發(fā)酵罐進風量和攪拌轉(zhuǎn)速，保證足夠的溶解氧濃度，提高產(chǎn)酸速率，精確控制葡萄糖酸鹽生產(chǎn)中發(fā)酵過程的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：微生物發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鹽，第一步，在種子發(fā)酵罐中加入菌種（黑曲霉、米根霉、青霉等）和培養(yǎng)基進行種子培養(yǎng)；第二步，接種發(fā)酵，將30%的葡萄糖液及營養(yǎng)劑加入發(fā)酵罐并滅菌，加入10%的種子培養(yǎng)液，總加入量至發(fā)酵罐工作容積的80%，發(fā)酵罐上安裝在線分析發(fā)酵尾氣中二氧化碳和氧氣的尾氣分析儀或質(zhì)譜儀，同時，還安裝了進入和排出空氣的質(zhì)量流量計和發(fā)酵罐的真實微生物細胞培養(yǎng)體積傳感器；根據(jù)在線測定的發(fā)酵耗氧速率（OUR）進行自動調(diào)整發(fā)酵罐進風量和攪拌轉(zhuǎn)速，具體為，當發(fā)酵液中OUR≤40±1時,自動增加進風量和攪拌轉(zhuǎn)速，每5分鐘增加一次，每次增加量分別為V×1L/h(V--發(fā)酵罐容積)和20r/min，進風量和攪拌轉(zhuǎn)速交替增加；當OUR≥50±1時，減小進風量或攪拌轉(zhuǎn)速，每次減小量分別為V×0.5L/h(V--發(fā)酵罐容積)和10r/min，進風量和攪拌轉(zhuǎn)速交替減小。

本發(fā)明控制方法根據(jù)發(fā)酵過程耗氧速率（OUR），實時控制發(fā)酵罐進風量和攪拌轉(zhuǎn)速，保證了足夠的溶解氧濃度，提高了產(chǎn)酸速率，實現(xiàn)了對葡萄糖酸鹽發(fā)酵過程的直接、實時、精確控制。

具體實施方式??????????????????????????

下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。

實施例1：?

第一步、種子培養(yǎng)：15L培養(yǎng)罐中加入葡萄糖2.5kg、玉米漿60g、磷酸二氫鉀5.2g,尿素2g,消泡劑2ml，定容至7.5L，115℃滅菌15分鐘，然后降至38℃，加入250ml茄子瓶菌懸液，控制溶解氧（DO）≥30，培養(yǎng)15h得種子液，葡萄糖氧化酶酶活大于600U/ml。

第二步、發(fā)酵：50L發(fā)酵罐中加入葡萄糖4.0?kg、硫酸鎂2.8g、尿素1.4g、消泡劑2ml,定容至26L，115℃滅菌15分鐘，然后降至38℃，用30%的氧化鈣懸濁液調(diào)節(jié)控制pH5.8，開始發(fā)酵。發(fā)酵過程中根據(jù)在線檢測的OUR自動調(diào)整發(fā)酵罐進風量和攪拌轉(zhuǎn)速，當發(fā)酵液中OUR≤40±1時,自動增加風量和轉(zhuǎn)速，每5分鐘增加一次，每次增加量分別為50L/h和20r/min，交替增加；當OUR≥50±1時，減小進風量或攪拌轉(zhuǎn)速，每次減小量分別為25L/h和10r/min，交替減小。

當DO升至100時發(fā)酵結(jié)束。

第三步、過濾：板框過濾。