專利名稱：玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-d-葡萄糖酸的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品添加劑的鹽類合成前體2-酮基-D-葡萄糖酸的制備領(lǐng)域， 特別涉及一種玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝。
(二 )背景才支術(shù)
2-酮基-D-葡萄糖酸是目前工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的有機(jī)酸之一，是食品抗氧 化劑D-異抗壞血酸鈉及D-異抗壞血酸合成的前體。2-酮基-D-葡萄糖酸的生產(chǎn) 方法主要有酶法、化學(xué)合成法和發(fā)酵法等3種。由于生產(chǎn)成本等方面因素，目 前在工業(yè)生產(chǎn)中多采用細(xì)菌發(fā)酵的間接發(fā)酵技術(shù)。
現(xiàn)有的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃?。在工業(yè)化生產(chǎn)中， 國(guó)內(nèi)外通常采用淀粉水解糖和玉米漿分別做為2-酮基-D-葡萄糖^酵的碳源 和氮源進(jìn)行發(fā)酵。其中發(fā)酵原料對(duì)發(fā)酵轉(zhuǎn)化率、發(fā)酵產(chǎn)率、產(chǎn)品的制作、產(chǎn)物 質(zhì)量及生產(chǎn)成本等有非常直接和顯著的影響。目前，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量 的前提下，開(kāi)發(fā)低成本的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵工藝是本行業(yè)致力于解決的 問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝， 其在不影響產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量的前提下，實(shí)現(xiàn)了低成本發(fā)酵。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝，先將玉米粉制得玉米粉水解 糖液，然后以玉米粉水解糖液同時(shí)為培養(yǎng)基的碳源和氮源配制培養(yǎng)基，發(fā)酵制 備2-酮基-D-葡萄糖酸。
所述玉米粉水解糖液由下法制得玉米粉加水制得玉米粉質(zhì)量濃度為40%-45%的漿液，加熱至50-6(TC后加入液化酶，升溫至90-97。C并保持至液化 結(jié)束；漿液降溫至58-62°C，加入糖化酶并于58-62。C進(jìn)行保溫糖化24-72h， 制得玉米粉水解糖液。
所述液化酶加入的質(zhì)量為玉米粉質(zhì)量的0.05-0.2%;所述糖化酶加入的質(zhì) 量為玉米粉質(zhì)量的0. 05-0. 15%。
發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸時(shí)采用流加補(bǔ)料發(fā)酵工藝，發(fā)酵液中葡萄糖 濃度低于4%時(shí)，開(kāi)始流加糖，且控制流加速度以維持發(fā)酵液葡萄糖濃度在4% 以下。
發(fā)酵于30-40。C進(jìn)行，pH值為5. 0-7. 0，通氣量為0. 5-2. Ov/v/m。
發(fā)酵于33'C進(jìn)行，pH值為5. 3，通氣量為1.4v/v/m。
本方法利用玉米粉水解糖液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的淀粉糖化液，且玉米粉水解糖液直 接配制培養(yǎng)基參與下一步的發(fā)酵，簡(jiǎn)化了從玉米粉中提取淀粉，再把淀粉轉(zhuǎn)化 成葡萄糖的過(guò)程，同時(shí)作為發(fā)酵的碳源和氮源，也省去傳統(tǒng)的作為發(fā)酵氮源的 玉米漿的配制，極大地降低了生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了操作，具有4艮好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì) 效益。
具體的，玉米粉漿液糖化后用八層紗布過(guò)濾，濾液再進(jìn)行培養(yǎng)基的配制。 發(fā)酵時(shí)，用玉米粉水解糖液與碳酸4丐制得培養(yǎng)基后，在發(fā)酵容器中滅菌冷
卻，接入熒光假單胞菌種子進(jìn)行培養(yǎng)，利用碳酸4丐做為中和劑。其他本發(fā)明未
詳述的地方，皆可參照現(xiàn)有方法進(jìn)行。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了低成本、簡(jiǎn)單操作制備2-酮基-D-葡萄糖酸，且產(chǎn)品質(zhì) 量和品質(zhì)不受影響。
(四)
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝流程簡(jiǎn)圖。
(五)
具體實(shí)施例方式以下以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于
此
實(shí)施例1
種子培養(yǎng)采用5L的自控發(fā)酵罐。種子培養(yǎng)基配方為葡萄糖2%(重量體 積百分比，即每100毫升培養(yǎng)基中所含溶質(zhì)的克數(shù)，下同)，玉米漿1% (其中 的干物質(zhì)質(zhì)量百分含量為40%), KH2P04 0. 2%,尿素0. 2%， MgS04 . 7H20 0. 05%, 泡敵O. 05%,滅菌前pH6. 8。將熒光假單胞桿菌K1005菌懸液接入3L上述種子 培養(yǎng)基中，控制攪拌轉(zhuǎn)速400r/m，罐溫33. 5。C，罐壓0. 04MPa，通氣量1. 0 V/V/m, 培養(yǎng)18h。
連續(xù)發(fā)酵采用50L的自控發(fā)酵罐。發(fā)酵過(guò)程中，用蠕動(dòng)泵進(jìn)行流加補(bǔ)料。 其工作體積在30L，發(fā)酵培養(yǎng)條件控制在轉(zhuǎn)速400rpm、罐溫33. 5'C、罐壓 0. 050MPa、通氣量1.0v/v/m。當(dāng)葡萄糖濃度低于4%時(shí)，利用蠕動(dòng)泵進(jìn)行補(bǔ)料。 當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)到0. 02%以下時(shí)，將發(fā)酵液放出回收2-酮基-D-葡萄糖酸。
將玉米粉(淀粉含量68%) 10kg加水調(diào)玉米粉漿濃度為40%,置于發(fā)酵容 器中加熱至50。C時(shí)加入液化酶8g，攪拌均勻，繼續(xù)加熱使溫度維持在90~97°C 至液化結(jié)束。玉米粉液化結(jié)束后迅速降溫至60。C，加入糖化酶5g，攪拌均勻，60 。C保溫24h得玉米粉糖化液。將玉米粉糖化液用八層紗布過(guò)濾，測(cè)定水解糖液 的葡萄糖含量27. 2%。
發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為玉米粉水解糖液(以其中的葡萄糖計(jì))18%，其中底 糖9%，補(bǔ)糖9%,4. 5%的輕質(zhì)碳酸鉤。將碳酸鉀、底糖、補(bǔ)糖分消，用蠕動(dòng)泵將 碳酸鈞加入發(fā)酵罐和底糖混勻，降溫后將發(fā)酵好的種液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，當(dāng) 培養(yǎng)14h時(shí)，葡萄糖濃度低于4%，利用蠕動(dòng)泵進(jìn)行補(bǔ)糖，控制流加速度維持發(fā) 酵液葡萄糖濃度在4%以下。當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)到0. 02%以下時(shí)，將發(fā)酵液》文出回 收2-酮基-D-葡萄糖酸。該過(guò)程共耗時(shí)42h，生產(chǎn)2-酮基-D-葡萄糖酸5341. 6g， 發(fā)酵轉(zhuǎn)化率為91. 78%。
實(shí)施例2種子培養(yǎng)及發(fā)酵條件控制同實(shí)施例1。
將玉米粉(淀粉含量68%) 10kg加水調(diào)玉米粉漿濃度為42%，置于發(fā)酵容 器中加熱至50。C時(shí)加入液化酶10g，攪拌均勻，繼續(xù)加熱使溫度維持在90-97 。C至液化結(jié)束。玉米粉液化結(jié)束后迅速降溫至60°C，加入糖化酶7g，攪拌均勻， 6(TC保溫50小時(shí)得玉米粉糖化液。將玉米粉糖化液用八層紗布過(guò)濾，測(cè)定水 解糖液的葡萄糖含量28.56% 。
發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為玉米粉水解糖液(以其中的葡萄糖計(jì))20%，其中底 糖8%,補(bǔ)糖12%,5. 3%的輕質(zhì)碳酸鉤。將碳酸鉀、底糖、補(bǔ)糖分消，用蠕動(dòng)泵 將碳酸釣加入發(fā)酵罐和底糖混勻，降溫后將發(fā)酵好的種液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中， 當(dāng)培養(yǎng)12h時(shí)，葡萄糖濃度低于4%，利用蠕動(dòng)泵進(jìn)行補(bǔ)糖，控制流加速度維持 發(fā)酵液葡萄糖濃度在4%以下。當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)到0. 01%以下時(shí)，將發(fā)酵液放出 回收2-酮基-D-葡萄糖酸。該過(guò)程共耗時(shí)38h，生產(chǎn)2-酮基-D-葡萄糖酸 5755. 3g，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率為89%。
實(shí)施例3
種子培養(yǎng)及發(fā)酵條件控制同實(shí)施例1 。
將玉米粉(淀粉含量68%) 10kg加水調(diào)玉米粉漿濃度為45%，置于發(fā)酵容 器中加熱至50。C時(shí)加入液化酶15g，攪拌均勻，繼續(xù)加熱使溫度維持在90-97 。C至液化結(jié)束。玉米粉液化結(jié)束后迅速降溫至60°C,加入糖化酶10g，攪拌均勻， 60。C保溫56小時(shí)得玉米粉糖化液。將玉米粉糖化液用八層紗布過(guò)濾，測(cè)定水 解糖液的葡萄糖含量30%。
發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為玉米粉水解糖液(以其中的葡萄糖計(jì))22%，其中底 糖8%,補(bǔ)糖14%，5. 8%的輕質(zhì)碳酸鈣。將碳酸4丐、底糖、補(bǔ)糖分消，用蠕動(dòng)泵 將碳酸鉤加入發(fā)酵罐和底糖混勾，降溫后將發(fā)酵好的種液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中， 當(dāng)培養(yǎng)13h時(shí)，葡萄糖濃度低于4%，利用蠕動(dòng)泵進(jìn)行補(bǔ)糖，控制對(duì)流加速度維 持發(fā)酵液葡萄糖濃度在4%以下。當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)到0. 01%以下時(shí)，將發(fā)酵液放 出回收2-酮基-D-葡萄糖酸。該過(guò)程共耗時(shí)40h,生產(chǎn)2-酮基-D-葡萄糖酸 6術(shù)g，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率為90°/。。
權(quán)利要求
1.玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝，其特征在于，先將玉米粉制得玉米粉水解糖液，然后以玉米粉水解糖液同時(shí)為培養(yǎng)基的碳源和氮源配制培養(yǎng)基，發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸。
2. 如權(quán)利要求1所述的玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝，其特 征在于，所述玉米粉水解糖液由下法制得玉米粉加水制得玉米粉質(zhì)量濃度為 40°/。-45%的漿液，加熱至50-60。C后加入液化酶，升溫至90-97。C并保持至液化 結(jié)束；漿液降溫至58-62。C,加入糖化酶并于58-62。C進(jìn)行保溫糖化24-72h，制得玉米粉水解糖液。
3. 如權(quán)利要求2所述的玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝，其特 征在于，所述液化酶加入的質(zhì)量為玉米粉質(zhì)量的0. 05-0. 2%;所述糖化酶加入 的質(zhì)量為玉米粉質(zhì)量的0. 05-0. 15%。
4. 如權(quán)利要求1-3之一所述的玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工 藝，其特征在于，發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸時(shí)采用流加補(bǔ)料發(fā)酵工藝，發(fā) 酵液中葡萄糖濃度低于4%時(shí)，開(kāi)始流加糖，且控制流加速度以維持發(fā)酵液葡萄 糖濃度在4%以下。
5. 如權(quán)利要求4所述的玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝，其特 征在于，發(fā)酵于30-40。C進(jìn)行，pH值為5.0-7.0，通氣量為0. 5-2. Ov/v/m。
6. 如權(quán)利要求5所述的玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝，其特 征在于，發(fā)酵于33。C進(jìn)行，pH值為5. 3,通氣量為1. 4v/v/m。
全文摘要
本發(fā)明特別涉及一種玉米粉發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸的工藝。先將玉米粉制得玉米粉水解糖液，然后以玉米粉水解糖液同時(shí)為培養(yǎng)基的碳源和氮源配制培養(yǎng)基，發(fā)酵制備2-酮基-D-葡萄糖酸。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了低成本、簡(jiǎn)單操作制備2-酮基-D-葡萄糖酸，且產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)不受影響。
文檔編號(hào)C12P7/40GK101555499SQ200910065029
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者森 劉, 劉銀霞, 史小利, 林 李, 明 董, 陳全成, 馬明周, 黃惠英 申請(qǐng)人:鄭州拓洋生物工程有限公司