[发明专利]一种黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域，更具体地说，涉及一种黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠的方法。

背景技术

葡萄糖酸钠是一种稳定性好、无毒、无腐蚀性的有机酸盐，广泛应用于医药、食品、化工、轻工业等，如在建筑业中作为水泥掺合剂，在水泥中添加一定数量葡萄糖酸钠，可增加混凝土的可塑性和强度；用于医药方面可以调节人体内酸碱平衡，使神经恢复正常；在食品行业可用作食品添加剂。葡萄糖酸钠是化学纯试剂、无腐蚀性，且质量恒定，这些特点能保证它在应用中有可靠的和重复性的结果。

目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有电解法、催化氧化法、双酶法、微生物发酵法等方法。其中电解法在工业生产中能耗大，不易控制；催化氧化法在生产过程中存在着氧化时间长，副反应较多，且催化剂在循环使用一定次数后，催化效率下降等问题；双酶法存在扩散限制，且酶的成本较高；而微生物发酵法条件温和，节能明显逐渐成为生产葡萄糖酸钠的主流方法。

葡萄糖酸及其盐在发酵生产时，主要利用黑曲霉菌进行发酵，在发酵罐中加入大量培养基，接入种子液进行发酵，控制菌体浓度、pH、温度、发酵罐转速、溶解氧浓度(DO)、残糖、浓度等指标。但随着优良菌种的选育已经可以耐受较高的底物浓度，大量培养基的加入以及副产物使得到的葡萄糖酸钠的产量不高，纯度偏低，反应时间长，易黄罐臭罐的现象。因每批发酵都要维持一定的菌体浓度，并且是每进行一批发酵都要培养一批菌种，菌体培养和发酵过程中消耗葡萄糖，葡萄糖酸钠的纯度，反应的快慢，次级代谢产物的产生抑制，都与反应中初始营养盐的比例和反应过程中的参数控制密切相关。以目前本领域的反应发酵现状来看，反应时间普遍超过20小时，葡萄糖酸钠含量在原始发酵液中的比例小于32％，并且发酵过程中发酵液易因为控制不当和次级代谢产物过多而发黄、发臭，从而大大影响了葡萄糖酸钠的产量和质量。

有鉴于此，研究出一种黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠的方法，利用合理的营养盐比例和反应过程中对参数的控制，进一步缩短发酵生产葡萄糖酸钠的时间、提高葡萄糖酸钠产率、提升葡萄糖酸钠质量，是本领域的技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠的方法，该方法能够提高葡萄糖酸钠产率、提升葡萄糖酸钠质量，充分解决了现有技术存在的问题。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠的方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)取一支保存的黑曲霉菌，刮取上层孢子，接入培养基中，在28-32℃的温度下培养至长满孢子，后配制成菌悬液备用；所述培养基为改良马丁琼脂培养基；

2)将葡萄糖液、营养盐一和消泡剂加入种子罐中并灭菌，后接入黑曲霉菌悬液进行种子培养；控制种子液的温度为28-32℃，pH为5-7，溶氧不低于30％；所述黑曲霉菌悬液的接入量为25ml/L；所述葡萄糖液的浓度为180-220g/L；所述营养盐一由0.18～0.22g/L的磷酸二氢钾，0.18～0.22g/L的硫酸镁，0.60～0.65g/L的磷酸氢二铵和0.20～0.24g/L的麸皮组成；

3)将葡萄糖液、营养盐二和消泡剂加入发酵罐中并灭菌，所述葡萄糖液的浓度为180-220g/L；所述营养盐二由0.078～0.080g/L的磷酸二氢钾，0.052～0.054g/L的硫酸镁，0.010～0.015g/L的磷酸氢二铵和0.040～0.042g/L的尿素组成；当测得种子罐中葡萄糖氧化酶活达到280～320U/ml时接入种子液，控制发酵液的温度为28-32℃，pH为5-7，溶氧为20％～30％，控制黑曲霉菌丝长度为10～15pm，当发酵罐中的葡萄糖含量低于3g/L的时候结束发酵；

4)将获得的发酵液进行过滤除杂质、脱色、结晶，将晶体与液体分离，对晶体进行干燥，最后获得葡萄糖酸钠成品。

进一步地，步骤2)中，所述灭菌方法为在115-120℃的条件下灭菌20min，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，所述消泡剂的加入量为0.25-0.30ml/L。本发明中的消泡剂亲水性较好，在发泡介质中易铺展，消泡能力强且受高温杀菌后，能自动恢复乳化状态，不会在发酵液体中水油分离、破乳而影响使用。本消泡剂具有能环保、高效、无色斑、吸湿性低等优点。