[发明专利]一种2-酮基-D-葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺

说明书

技术领域

本发明涉及D-异抗坏血酸及其盐类的制备方法，具体地说是一种2-酮基-D-葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺。

背景技术

2-酮基-D-葡萄糖酸是生产D-异抗坏血酸及其盐类(如D-异抗坏血酸钠)的前体，D-异抗坏血酸及其盐类可作为食品抗氧、防腐、保鲜、助色剂。目前，国内外工业上采用公知的间接发酵法生产D-异抗坏血酸及其盐类，其工艺过程为：首先利用细菌转化发酵培养基中的葡萄糖为2-酮基-D-葡萄糖钙(发酵过程中采用轻质碳酸钙作为中和剂)，发酵液经硫酸酸化、离心(过滤)等对发酵液进行净化，以除去发酵液中的钙离子和其它杂质，然后将净化的发酵液低温浓缩至糖浆状用于异抗坏血酸钠的合成。由于上述工艺中对发酵液净化处理方法的缺陷，导致在实际生产中存在成品D-异抗坏血酸及其盐质量不稳定、固体废物多(主要是硫酸钙废渣)等问题。近年来国内开始发展使用一种发酵液超滤净化工艺，其方法为：将2-酮基-D-葡萄糖钙发酵液直接进行超滤(有机膜或陶瓷膜)处理，将滤液经离子交换和活性炭脱色得到2-酮基-D-葡萄糖酸清液。在原D-异抗坏血酸及其盐类生产工艺中引入新的发酵液净化处理方法后，成品质量得到了很大提高，解决了长期以来生产中大量的硫酸钙固废问题，但该新工艺仍存在以下缺陷：高浓度的2-酮基-D-葡萄糖钙发酵液易结晶，降低了超滤收率，而且晶体容易对超滤膜造成损伤，影响超滤膜使用寿命。用碳酸钠或氢氧化钠等代替轻质碳酸钙作为2-酮基-D-葡萄糖酸的中和剂来生产2-酮基-D-葡萄糖酸钠发酵液，可以解决超滤前发酵液结晶的问题，但纯2-酮基-D-葡萄糖酸钠盐发酵至今仍存在工艺不稳定、发酵浓度低及转化率低等问题，该方法未被工业化生产采用，以上的问题限制了新工艺的推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种2-酮基-D-葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺，在不影响发酵转化率的基础上，解决了发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸钙盐易结晶的问题。

本发明的技术解决方案是该工艺包括以下步骤：

1)在发酵容器中加入一定量的含有葡萄糖、玉米浆和轻质碳酸钙的培养基，接入能够将葡萄糖转化为2-酮基-D-葡萄糖酸的细菌种液，培养基中葡萄糖浓度为100g/L-220g/L，玉米浆浓度为5g/L-20g/L，轻质碳酸钙含量为10g/L-60g/L；2)当发酵容器中轻质碳酸钙耗尽后，流加碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，来中和发酵过程中产生的2-酮基-D-葡萄糖酸，碳酸钠溶液浓度为200g/L-300g/L，氢氧化钠溶液浓度为200g/L-400g/L；3)当发酵培养基中葡萄糖浓度降到20g/L-100g/L之间时，开始分批补加或流加浓度为300g/L-500g/L的葡萄糖溶液，控制发酵液终点总加糖浓度在150g/L-300g/L之间，直到残糖浓度低于2g/L发酵结束；本发酵工艺在有氧条件下进行，控制发酵溶氧浓度为10％-50％，适宜的pH值为4.2-8.0，适宜的温度为28℃-38℃。

本发明所述能够将葡萄糖转化为2-酮基-D-葡萄糖酸的细菌种液可以采用荧光假单胞菌、恶臭假单胞菌、粘质沙雷氏菌、球状节杆菌、产酮产碱菌或鸡血藤欧文氏菌。

本发明是在用细菌发酵生产2-酮基-D-葡萄糖酸盐的过程中，通过工艺控制，使得发酵前期的产物是2-酮基-D-葡萄糖酸钙盐，待钙盐达到一定的含量后，再对工艺进行调整，使得以后的发酵过程中生成的产物是2-酮基-D-葡萄糖酸钠盐。本发明从根本上解决了发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸钙盐易结晶的问题，易于发酵液超滤工艺在D-异抗坏血酸及其盐类生产线中推广，从而提高D-异抗坏血酸及其盐类成品的质量，杜绝了固废硫酸钙废渣的排放。

具体实施方式

实施例1：

采用10升自控发酵罐，将恶臭假单胞菌液体种液350ml接入4升含有180g/L的葡萄糖、10g/L玉米浆、40g/L轻质碳酸钙的发酵基础培养基中，起始pH6.8，发酵20小时碳酸钙耗尽，开始流加浓度为220g/L的碳酸钠溶液，发酵过程pH控制在5.2。发酵24小时开始流加400g/L的葡萄糖溶液，控制发酵液终点总加糖浓度230g/L，直到发酵液中糖浓度低于2g/L，发酵结束。整个发酵过程控制温度31℃，罐压0.05Mpa，调整转速和通气量保证溶氧25％。发酵液终点2-酮基-D-葡萄糖酸浓度221g/L。

实施例2：