[發明專利]一種黑曲霉發酵生產葡萄糖酸鈉的方法

在審

• 申請號: 201711192191.6
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107881204A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 趙偉;魏伯陽;方建;曹大鵬;于哲
• 申請（專利權）人: 山東福洋生物科技有限公司
• 主分類號: C12P7/58
• 分類號: C12P7/58;C12N1/14;C12R1/685
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11465
• 代理人: 王鵬

技術領域

本發明涉及生物工程領域，更具體地說，涉及一種黑曲霉發酵生產葡萄糖酸鈉的方法。

背景技術

葡萄糖酸鈉是一種穩定性好、無毒、無腐蝕性的有機酸鹽，廣泛應用于醫藥、食品、化工、輕工業等，如在建筑業中作為水泥摻合劑，在水泥中添加一定數量葡萄糖酸鈉，可增加混凝土的可塑性和強度；用于醫藥方面可以調節人體內酸堿平衡，使神經恢復正常；在食品行業可用作食品添加劑。葡萄糖酸鈉是化學純試劑、無腐蝕性，且質量恒定，這些特點能保證它在應用中有可靠的和重復性的結果。

目前葡萄糖酸鈉的生產方法主要有電解法、催化氧化法、雙酶法、微生物發酵法等方法。其中電解法在工業生產中能耗大，不易控制；催化氧化法在生產過程中存在著氧化時間長，副反應較多，且催化劑在循環使用一定次數后，催化效率下降等問題；雙酶法存在擴散限制，且酶的成本較高；而微生物發酵法條件溫和，節能明顯逐漸成為生產葡萄糖酸鈉的主流方法。

葡萄糖酸及其鹽在發酵生產時，主要利用黑曲霉菌進行發酵，在發酵罐中加入大量培養基，接入種子液進行發酵，控制菌體濃度、pH、溫度、發酵罐轉速、溶解氧濃度(DO)、殘糖、濃度等指標。但隨著優良菌種的選育已經可以耐受較高的底物濃度，大量培養基的加入以及副產物使得到的葡萄糖酸鈉的產量不高，純度偏低，反應時間長，易黃罐臭罐的現象。因每批發酵都要維持一定的菌體濃度，并且是每進行一批發酵都要培養一批菌種，菌體培養和發酵過程中消耗葡萄糖，葡萄糖酸鈉的純度，反應的快慢，次級代謝產物的產生抑制，都與反應中初始營養鹽的比例和反應過程中的參數控制密切相關。以目前本領域的反應發酵現狀來看，反應時間普遍超過20小時，葡萄糖酸鈉含量在原始發酵液中的比例小于32％，并且發酵過程中發酵液易因為控制不當和次級代謝產物過多而發黃、發臭，從而大大影響了葡萄糖酸鈉的產量和質量。

有鑒于此，研究出一種黑曲霉發酵生產葡萄糖酸鈉的方法，利用合理的營養鹽比例和反應過程中對參數的控制，進一步縮短發酵生產葡萄糖酸鈉的時間、提高葡萄糖酸鈉產率、提升葡萄糖酸鈉質量，是本領域的技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種黑曲霉發酵生產葡萄糖酸鈉的方法，該方法能夠提高葡萄糖酸鈉產率、提升葡萄糖酸鈉質量，充分解決了現有技術存在的問題。

為解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：

一種黑曲霉發酵生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，包括下列步驟：

1)取一支保存的黑曲霉菌，刮取上層孢子，接入培養基中，在28-32℃的溫度下培養至長滿孢子，后配制成菌懸液備用；所述培養基為改良馬丁瓊脂培養基；

2)將葡萄糖液、營養鹽一和消泡劑加入種子罐中并滅菌，后接入黑曲霉菌懸液進行種子培養；控制種子液的溫度為28-32℃，pH為5-7，溶氧不低于30％；所述黑曲霉菌懸液的接入量為25ml/L；所述葡萄糖液的濃度為180-220g/L；所述營養鹽一由0.18～0.22g/L的磷酸二氫鉀，0.18～0.22g/L的硫酸鎂，0.60～0.65g/L的磷酸氫二銨和0.20～0.24g/L的麩皮組成；

3)將葡萄糖液、營養鹽二和消泡劑加入發酵罐中并滅菌，所述葡萄糖液的濃度為180-220g/L；所述營養鹽二由0.078～0.080g/L的磷酸二氫鉀，0.052～0.054g/L的硫酸鎂，0.010～0.015g/L的磷酸氫二銨和0.040～0.042g/L的尿素組成；當測得種子罐中葡萄糖氧化酶活達到280～320U/ml時接入種子液，控制發酵液的溫度為28-32℃，pH為5-7，溶氧為20％～30％，控制黑曲霉菌絲長度為10～15pm，當發酵罐中的葡萄糖含量低于3g/L的時候結束發酵；

4)將獲得的發酵液進行過濾除雜質、脫色、結晶，將晶體與液體分離，對晶體進行干燥，最后獲得葡萄糖酸鈉成品。

進一步地，步驟2)中，所述滅菌方法為在115-120℃的條件下滅菌20min，所述消泡劑為聚醚類消泡劑，所述消泡劑的加入量為0.25-0.30ml/L。本發明中的消泡劑親水性較好，在發泡介質中易鋪展，消泡能力強且受高溫殺菌后，能自動恢復乳化狀態，不會在發酵液體中水油分離、破乳而影響使用。本消泡劑具有能環保、高效、無色斑、吸濕性低等優點。