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葡萄糖酸的发酵生产

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糖发酵实验的实验报告

糖发酵实验的实验报告

一、实验目的1. 了解糖发酵的原理及其在微生物鉴定中的应用。

2. 掌握通过糖发酵实验鉴别不同微生物的方法。

3. 熟悉糖发酵培养基的配制和操作步骤。

二、实验原理糖发酵实验是一种常用的微生物生化实验，通过观察微生物对糖类的分解能力，可以鉴别不同种类的微生物。

实验原理如下：1. 糖类分解：微生物在代谢过程中，利用糖类作为碳源和能源。

不同的微生物具有不同的酶系统，能够分解不同类型的糖类。

2. 产酸产气：微生物分解糖类时，会产生有机酸和气体。

有机酸会导致培养基pH 值下降，而气体则会在倒置的小试管中形成气泡。

3. 指示剂变化：在糖发酵培养基中加入指示剂（如溴甲酚紫），当pH值下降至指示剂变色范围时，颜色会由黄色变为紫色。

三、实验材料与仪器1. 材料：糖发酵培养基（葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖等）、指示剂（溴甲酚紫）、无菌试管、无菌移液管、无菌棉塞、培养箱、酒精灯、镊子等。

2. 仪器：显微镜、电子天平、移液器、无菌操作台等。

四、实验方法1. 糖发酵培养基的配制：- 称取葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖等糖类，按照一定比例溶解于蒸馏水中。

- 加入蛋白胨、氯化钠等营养物质，调整pH值至中性。

- 分装于无菌试管中，121℃高压灭菌15分钟。

2. 接种与培养：- 将待测微生物接种于糖发酵培养基中。

- 将接种后的试管放入培养箱中，37℃培养24小时。

3. 观察与记录：- 观察培养基中是否出现气泡，并记录气泡的数量和大小。

- 观察指示剂的颜色变化，记录颜色变化的时间。

- 根据观察结果，判断微生物对糖类的分解能力。

五、实验结果与分析1. 实验结果：- 大肠杆菌：葡萄糖、乳糖、麦芽糖发酵产酸产气，蔗糖发酵不产气。

- 伤寒杆菌：葡萄糖发酵产酸不产气，乳糖发酵不产气。

- 普通变形杆菌：葡萄糖、麦芽糖发酵产酸产气，乳糖发酵不产气。

2. 结果分析：- 通过糖发酵实验，可以区分大肠杆菌、伤寒杆菌和普通变形杆菌。

- 大肠杆菌能分解葡萄糖、乳糖、麦芽糖，产生有机酸和气体；伤寒杆菌只能分解葡萄糖，产生有机酸；普通变形杆菌能分解葡萄糖、麦芽糖，产生有机酸和气体。

有机酸的分析与检验——葡萄糖酸的分析与测定

有机酸的分析与检验——葡萄糖酸的分析与测定

《生物产品的分析与检验技术》有机酸的分析与检验-----葡萄糖酸的分析与测定目 录1．葡萄糖酸性质2. 葡萄糖酸的结构3．葡萄糖酸的用途4．葡萄糖酸的测定方法l用高碘酸氧化法测定发酵液中葡萄糖酸含量。

一、葡萄糖酸的性质l葡萄糖酸，又名D-葡萄糖酸，醛糖酸，是葡萄糖的醛基经氧化生成的糖酸；l葡萄糖酸天然存在于水果、蜂蜜、红酒和红茶菌中。

l弱酸性，可溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚和大多数有机溶剂。

二、葡萄糖酸的结构l化学式为C6H12O7，分子量为196.1566 l结构式如下：三、葡萄糖酸的用途l用作蛋白凝固剂、食品防腐剂和食品酸度调节剂；用于生产葡萄糖酸盐，如葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸锌等。

l在水溶液中转化为葡萄糖酸内酯和葡萄糖酸内酯的平衡混合液。

葡萄糖酸内酯可以作为调味剂、豆腐凝固剂pH降低剂及膨松剂的原料；加入牛乳中可以防止乳石，加入牙膏中有助于清除牙垢。

l葡萄糖内酯点出的内酯豆腐更加细腻和富于营养。

四、葡萄糖酸含量测定方法l高碘酸氧化法l异羟肟酸比色法高碘酸氧化法测定葡萄糖酸含量（一）测定原理l葡萄糖酸经过高碘酸（HIO4）氧化后生成甲醛，生成的甲醛用乙酰丙酮比色法测定。

l过剩的HIO4和生成的HIO3用NaHSO3溶液还原。

l在过量铵盐存在下，甲醛与乙酰丙酮生成黄色的二乙酰基二氢卢易司啶，根据颜色的深浅，比色定量，生成的颜色能稳定10h。

（二） 仪器设备主要仪器设备Ø可见分光光度计Ø 旋涡混合仪Ø恒温水浴锅 玻璃器皿Ø比色管25mL Ø容量瓶100ml Ø 移液管（三） 操作步骤1.溶液的配制（1）乙酰丙酮试剂：醋酸铵25g，冰醋酸3mL，新蒸馏的乙酰丙酮0.2mL，全部溶解于100mL水中。

（2）0.02mol/L高碘酸溶液（3）1g/L亚硫酸氢钠溶液（4）5mmol/L的葡萄糖酸标准溶液（三） 操作步骤2. 标准曲线的绘制准确配制5mmol/L的葡萄糖酸钠标准溶液，按下表在各管中加样试管号012345678910标准样/mL00.10.20.30.40.50.60.70.80.91高碘酸/mL01111111111（三） 操作步骤2.标准曲线的绘制（1）在室温下任其反应20min 。

发酵过程中的微生物代谢途径

发酵过程中的微生物代谢途径

发酵过程中的微生物代谢途径发酵是一种利用微生物代谢途径来生产有用产物的过程。

在发酵过程中，微生物通过对底物的降解和合成来获得能量和生长所需物质。

微生物的代谢途径主要包括糖酵解、无氧的乳酸发酵、醇发酵、酒精发酵和有氧代谢等。

糖酵解是一种常见的微生物代谢途径，它可以将葡萄糖降解为乳酸、乙醇或酸（例如乳酸发酵、醇发酵）。

糖酵解分为两个阶段：糖的降解和生成乙酸、溶解氢氧化物等产物。

在糖的降解阶段，糖被通过一系列的酶催化反应分解成丙酮磷酸和乙醛，然后进一步代谢生成乙酸、乙醇或酒精。

乳酸发酵是糖酵解的一种常见形式，它主要发生在乳酸杆菌等一些厌氧菌中。

乳酸发酵的终产物是乳酸，乳酸的生成不需要氧气，因此乳酸发酵可以在厌氧条件下进行。

醇发酵是另一种常见的微生物代谢途径，它将糖类或其他有机物质代谢生成醇。

这种发酵也是在缺氧条件下进行的，并且醇发酵的产物种类多样。

例如，谷物中的糖类可以发酵生成乙醇和二氧化碳，酵母菌可以将糖类发酵生成酒精，大肠杆菌可以将葡萄糖发酵生成乙醇和乳酸。

酒精发酵是一种产生酒精和二氧化碳的微生物代谢途径，酵母菌是最常见的进行酒精发酵的微生物。

酒精发酵中，糖类通过一系列的酶催化反应被分解成丙酮酸和乙醛，然后进一步代谢生成乙醇和二氧化碳。

酒精发酵具有很高的能量输出效率，因此被广泛应用于酿造业和发酵食品加工中。

除了无氧代谢途径，微生物还可以通过有氧代谢来获得能量和生长所需物质。

在有氧条件下，微生物利用氧气将底物完全氧化，产生能量和二氧化碳、水等无害的代谢产物。

有氧代谢包括三个主要过程：糖类的降解、柠檬酸循环和呼吸链。

在糖类的降解过程中，葡萄糖被分解成丙酮磷酸，并在柠檬酸循环中通过一系列酶催化反应生成二氧化碳和水。

细胞在呼吸链中生成ATP，并将氧气还原为水。

微生物在发酵过程中的代谢途径和底物种类的选择主要受到环境条件的影响。

例如，在缺氧条件下，微生物通过无氧代谢途径来获得能量，而在有氧条件下则通过有氧代谢途径来代谢底物。

发酵过程反应式

发酵过程反应式

发酵过程反应式
发酵是一种生物化学过程，通过微生物（如酵母菌或乳酸菌）在没有氧气的情况下将有机物质转化为产生能量和代谢产物的过程。

发酵过程涉及多个反应式，具体取决于所使用的底物和微生物类型。

以下是几种常见的发酵过程反应式的详细说明：
1. 乳酸发酵：
C6H12O6 →2 C3H6O3
在乳酸发酵中，葡萄糖（C6H12O6）被乳酸菌转化为乳酸（C3H6O3）。

这是一种无氧发酵过程，产生的乳酸可用于食品加工、饮料制造等领域。

2. 酒精发酵（乙醇发酵）：
C6H12O6 →2 C2H5OH + 2 CO2
在酒精发酵中，葡萄糖（C6H12O6）被酵母菌转化为乙醇（C2H5OH）和二氧化碳（CO2）。

这种发酵广泛应用于酿造酒类饮料和制作面包等食品工业。

3. 丙酸发酵：
C6H12O6 →2 C3H6O2 + 2 CO2
在丙酸发酵中，葡萄糖（C6H12O6）被某些细菌转化为丙酸（C3H6O2）和二氧化碳（CO2）。

这种发酵过程在工业上用于生产丙酸和相关的化学品。

4. 乳酸菌酸奶发酵：
C6H12O6 →2 C3H6O3
类似于乳酸发酵，葡萄糖（C6H12O6）在乳酸菌的作用下转化为乳酸（C3H6O3）。

这种发酵过程常用于制作酸奶和其他乳制品。

需要注意的是，不同的微生物和底物组合会导致不同的发酵过程和反应式。

以上只是几个常见的例子，还有许多其他类型的发酵过程存在。

1。

葡萄糖发酵生产乳酸工艺流程

葡萄糖发酵生产乳酸工艺流程

葡萄糖发酵生产乳酸工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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葡萄糖酸生产

葡萄糖酸生产

葡萄糖酸生产葡萄糖酸是一种重要的有机酸，在医药、食品、化妆品等领域有广泛的应用。

目前，葡萄糖酸主要通过微生物法、化学法和酶法来生产。

其中，微生物法是最常用的生产方式。

本文将重点介绍葡萄糖酸的生产过程、影响生产的因素以及未来可能的发展方向。

微生物法生产葡萄糖酸是通过将葡萄糖转化为葡萄糖酸来完成的。

常见的微生物生产工艺包括静态培养法、摇瓶培养法和发酵罐培养法。

（一）静态培养法静态培养法是将微生物接种在装有葡萄糖和适当培养基的瓶子中，让其在静态状态下进行生长和代谢。

该方法操作简单，但生产周期长，产量小。

因此，该方法已经被淘汰。

摇瓶培养法是将微生物接种在摇床或摇瓶中，通过持续搅拌来提高氧气供应和充分混合培养基。

该方法可以使微生物的代谢更为活跃，从而提高产量和生产速度。

（三）发酵罐培养法发酵罐培养法是将微生物接种在装有葡萄糖和培养基的发酵罐中，通过控制罐内氧气、温度、pH值等因素来加速菌群的生长和代谢。

发酵罐培养法生产周期短，产量大，是目前葡萄糖酸生产的主要方法。

（一）菌株选择菌株是影响葡萄糖酸生产的关键因素之一。

常用的菌株包括庚糖酸杆菌、乳酸菌、醋酸菌等。

每种菌株具有不同的代谢途径和生长特性，适用于不同的生产工艺和生产条件。

（二）培养基配方和剂量控制培养基是微生物生长和代谢的基础，不同的菌株在不同的培养基条件下有不同的生产表现。

培养基的配方和剂量控制有助于调节微生物的代谢过程，提高葡萄糖酸的产量和纯度。

（三）反应条件控制发酵反应条件对微生物的生长和代谢产生重要影响。

主要包括温度、pH值、氧气供应等。

不同的微生物需要不同的反应条件，优化反应条件可以使微生物的代谢更加活跃，提高葡萄糖酸的产量和质量。

三、未来可能的发展方向（一）基因工程技术在葡萄糖酸生产中的应用基因工程技术可以通过改造微生物的代谢途径，使其更为高效的合成葡萄糖酸。

例如，通过改造乳酸菌的代谢途径，使其在无需外源氧气的情况下合成葡萄糖酸。

（二）纯化技术的改进传统的葡萄糖酸提取和纯化方法不仅耗时耗力，还可能导致葡萄糖酸的流失和污染。

葡萄糖酸生产

葡萄糖酸生产
葡萄糖酸是一种广泛用于食品、制药和化工行业的化学品。

以下是葡萄糖酸生产的过程和主要应用：
一、葡萄糖酸生产的过程
1. 从淀粉或葡萄糖中提取葡萄糖
2. 发酵：用细菌将葡萄糖转化为葡萄糖酸
3. 分离纯化：将葡萄糖酸从发酵液中分离提取，然后进行纯化处理
4. 干燥：将纯化后的葡萄糖酸进行干燥处理，形成颗粒状或粉状产品
二、葡萄糖酸的应用
1. 食品行业：用于饮料、酸奶、果汁、罐头等各种食品的酸味调节剂和防腐剂
2. 制药行业：用于制造各种药物和医用耗材
3. 化工行业：用于制造聚酯、树脂和塑料等材料，也用于制造各种表面活性剂和化妆品
4. 农业行业：用于防止农产品的腐烂和保鲜
5. 其他行业：还可用于制造纸张、染料等领域
总之，葡萄糖酸是一种十分重要的化学品，在各种工业领域中都有广泛的应用。

葡萄糖酸的发酵生产知识

葡萄糖酸的发酵生产知识简介葡萄糖酸是一种重要的有机酸，具有广泛的应用领域，包括食品、医药、化工等。

葡萄糖酸可以通过生物发酵的方法进行生产，这种方法具有环境友好、高效、可持续等优势。

本文将介绍葡萄糖酸的发酵生产知识。

发酵生产原理葡萄糖酸的发酵生产是利用微生物代谢能力对含有葡萄糖的底物进行发酵，将葡萄糖转化为葡萄糖酸。

常用的发酵菌主要有高温嗜热菌、亚麻油菌、乳酸菌等。

发酵过程中，微生物通过葡萄糖酸酶对葡萄糖进行代谢，产生葡萄糖酸和乳酸等有机酸。

发酵菌种选择选择合适的发酵菌种是葡萄糖酸发酵生产的关键。

一般来说，较常用的菌种有亚麻油菌、高温嗜热菌、乳酸菌等。

这些菌种具有较高的葡萄糖酸产量和较好的发酵能力。

在选择菌种时应考虑到其耐受性、产酸能力和生长速率等因素。

发酵过程调控发酵过程中的调控对葡萄糖酸产量和产品质量具有重要影响。

调控方法包括控制培养基成分、调节发酵条件和加入适量的辅助物质等。

在选择培养基成分时，要根据菌种的要求来确定碳源、氮源和微量元素等。

控制发酵温度、pH值和氧气供应等条件也是调控的关键。

发酵工艺优化为了提高葡萄糖酸的产量和质量，需要进行发酵工艺的优化。

发酵工艺优化主要包括选择合适的培养基和菌种，优化发酵条件，提高发酵的转化率和产酸效率。

同时，通过监测发酵过程中的关键指标，如菌体生长速率、底物消耗情况和产酸速率等，进行调控和优化。

产酸工艺流程葡萄糖酸的发酵生产主要分为以下几个步骤：培养基制备、发酵罐设备消毒、菌种接种、发酵过程控制、产酸液分离和精制等。

在培养基制备中，需要按照一定比例配制含有葡萄糖和其他营养成分的培养基。

消毒操作是为了防止杂菌污染，保证发酵过程的纯净度和产品的质量。

产酸液分离与精制在发酵过程结束后，需要对产酸液进行分离和精制。

一般采用蒸馏、晶体化和膜分离等方法。

蒸馏是利用葡萄糖酸与水的沸点差异进行分离，获得高纯度的葡萄糖酸。

晶体化是通过降低温度使葡萄糖酸结晶析出。

膜分离是利用膜的选择性渗透性将葡萄糖酸与其他成分分离。

葡萄糖酸锌的制备原理

葡萄糖酸锌的制备原理葡萄糖酸锌是一种重要的有机酸类锌盐，在医药、食品、农业等领域有着广泛的应用。

它可以通过各种方法制备，其中较为常见的有化学合成法和生物法。

化学合成法是一种较为常见的制备葡萄糖酸锌的方法。

具体的制备原理如下：1. 原料准备：制备葡萄糖酸锌的主要原料为葡萄糖和氧化锌。

2. 溶剂选择：通常使用水或有机溶剂作为溶剂，以增加反应的进行。

3. 酯化反应：将葡萄糖和酸性催化剂加入溶剂中，进行酯化反应。

在反应过程中，葡萄糖中的羟基（-OH）与酸催化剂反应生成葡萄糖酸酯。

4. 锌离子添加：将氧化锌加入反应体系中，锌离子与葡萄糖酸酯反应生成葡萄糖酸锌。

5. 结晶和分离：经过反应得到的葡萄糖酸锌溶液中，通过控制温度和溶液浓度，使其过饱和，然后进行结晶，得到葡萄糖酸锌的晶体。

晶体可以通过过滤和干燥等步骤进行分离。

6. 精制：将得到的葡萄糖酸锌晶体进行精制处理，除去杂质和水分，得到纯净的葡萄糖酸锌。

化学合成法生产葡萄糖酸锌的制备原理相对简单，操作也较容易掌握。

不过，该方法需要使用较多的有机溶剂和催化剂，产生一定的化学废弃物，对环境造成一定的污染。

因此，在近年来，生物法也逐渐得到人们的关注和应用。

生物法制备葡萄糖酸锌的原理如下：1. 微生物选择：首先筛选适宜的微生物菌株，例如酵母菌、大肠杆菌等，并进行培养和选育。

2. 发酵步骤：将选育得到的微生物菌株进行培养，提供适宜的温度、pH值和营养物质等条件，使其发酵生长。

在发酵过程中，微生物会产生葡萄糖酸。

3. 加入锌盐：将适量的锌盐加入发酵液中，锌离子与葡萄糖酸结合生成葡萄糖酸锌。

4. 结晶和精制：经过反应得到的葡萄糖酸锌溶液中，通过调控温度和溶液浓度，使其过饱和，然后进行结晶，得到葡萄糖酸锌的晶体。

晶体可以通过过滤和干燥等步骤进行分离，并进行精制处理得到纯净的葡萄糖酸锌。

相较于化学合成法，生物法制备葡萄糖酸锌更加环保，因为生物法不需要使用大量的有机溶剂和催化剂，并且废弃物的产生较少。

微生物实验六糖发酵实验

实验六 糖发酵实验
林标声
实验六 糖发酵实验
• 一、实验目的
• 1、了解糖发酵的原理和在肠道细菌鉴定中
的重要作用。
二、实验原理
• 糖发酵试验是最常用的生化反应【糖发酵实验，I MVIC实验（吲哚、甲基红、伏普、柠檬酸盐实验 ）】，在肠道细菌的鉴定上尤为重要。绝大多数 细菌都能利用糖类作为碳源和能源，但是它们在 分解糖的能力上有很大的差异，有些细菌能分解 某种糖并产酸（如乳酸、醋酸、丙酸等）和气体 （如氢、甲烷、二氧化碳等）；有些细菌只产酸 不产气。例如大肠杆菌能分解乳糖和葡萄糖产酸 并产气；伤寒杆菌能分解葡萄糖产酸不产气，不 能分解乳糖；枯草芽孢杆菌分解葡萄糖产酸产气 ，不能分解乳糖，普通变形杆菌能分解葡萄糖产 酸、产气，但不能分解乳糖。
产酸产气的鉴定
产酸的判断：指示剂溴甲酚紫(pH5．2为黄 色，pH6．8为紫色)，当发酵产酸时，使培 养基由紫色变为黄色。
产气的判断：倒置的德汉氏小管（有无气泡）
糖发酵试验结果： 右侧为空白对照， 左侧为发酵产酸阳 性，但不产气，中 间为产酸、产气
三、实验器材
• 大肠杆菌，普通变形杆菌斜面各1支；盛有葡萄糖发酵培养基的试管和乳糖发酵培养基 的试管各3支（内装有倒置的德汉氏小管），试管架，接种环等。
五、实验结果
糖类发酵
大肠杆菌 普通变形杆菌
对照
葡萄糖发酵
乳糖发酵
将实验结果填入下表。分别用产酸产气、产酸不 产气、不产酸不产气表示
六、思考题
• 假如某种微生物可以有氧代谢葡萄糖，发酵试验应该出现什么结果？
感谢下 载
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例如大肠杆菌能分解乳糖和葡萄糖产大肠杆菌能分解乳糖和葡萄糖产酸并产气酸并产气伤寒杆菌能分解葡萄糖产酸不产气伤寒杆菌能分解葡萄糖产酸不产气不能分解乳糖枯草芽孢杆菌分解葡萄糖产酸产不能分解乳糖枯草芽孢杆菌分解葡萄糖产酸产气不能分解乳糖气不能分解乳糖普通变形杆菌能分解葡萄糖普通变形杆菌能分解葡萄糖产酸产气但不能分解乳糖产酸产气但不能分解乳糖
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主要仪器
SHZ-82 型恒温振荡器 SKP-201B 型电热恒温箱 SBA-240C 型生物传感分析仪 FLC-23 型超净工作台 722S 型可见分光光度计 TD52-2 型自动平衡离心机 10 L 发酵罐
培养方法
种子培养 250 mL 三角瓶中装液量为30 mL ,接种后臵于 30 ℃、220 r 〃min - 1摇床培养18～20 h 。 摇瓶发酵培养 取孢子悬液接入发酵培养基中(250 mL 三角瓶中 装液量为30 mL) 臵于33 ℃、250 r 〃min - 1 摇 床 培养,发酵结束后测残糖及葡萄糖酸的浓度。 发酵罐发酵 10 L 发酵罐装料7 L ,接种10 %的黑曲霉种子悬 液,搅拌转速250 r 〃min - 1 ,无菌空气流量 0.4m3 〃h - 1 ,维持温度33 ℃,流加30 %的碱液 维持pH5.6 。残糖含量降至015 %以下时,结束发 酵。
葡萄糖酸的发酵生产
生工本0901 寇凤雨
葡萄糖酸的性质
• 葡萄糖酸是葡萄糖 衍生的糖酸,分子式 为C6H12O7。为结晶 状化合物，熔点 131℃,呈弱酸性， 溶于水，微溶于乙 醇。在水溶液中转 化为γ-葡萄糖酸内 酯和 δ－葡萄糖酸 内酯的平衡混合物。
• 葡萄糖酸作为蓬松剂、 凝固剂、鳌合剂、酸 味剂而广泛应用于食 品、医药、建筑等行 业，葡萄糖酸与钠、 钙、锌、亚铁等金属 氧化物合成制得的葡 萄糖酸盐可作为食品 添加剂和营养增补剂 添加到食品中。葡萄 糖酸的金属络合物在 碱性体系中广泛用作 金属离子的掩蔽剂。 • 葡萄糖酸钠可分为工 业级，食品级和医药 级目前我国市场价格 分别在4300-4800 /t， 7800-8500元／t， 8800-10000元／t。
E
•
cE ×V
葡萄糖含量的控制方式 葡萄糖在较高含量下,对许多微生物的生长和 代谢都有抑制作用,使菌体生长速率和产物生 成速率处于较低水平,发酵时间大大延长。 摇瓶实验 在葡萄糖含量分别为10 %、20 %和30 %的发 酵培养基中分别添加27 g 〃L - 1 、54 g 〃L - 1 、81 g 〃L - 1CaCO3 ,摇瓶发酵30 h ,考 察葡萄糖含量对黑曲霉产酸的影响,结果见表 2
菌种选育按照生产要求，根据微生物的遗传 和变异的理论，用人工的方法造成菌种变异， 再经过筛选获得高产变株而达到提高发酵水 平的目的；而发酵工艺的优化是改变培养基 的在发酵过程中改变培养温度、通气量、搅 拌转速、调节pH等措施，从而强化微生物的 生物合成的全过程，提高发酵产量。通过工 艺优化，改进发酵培养基成份和发酵条件， 创造适合菌体生长和生物代谢的最佳条件， 充分发挥菌种的生产潜力，从而显著提高发 酵产量
葡萄糖氧化酶酶活力的测定
本研究采用分光光度计分析法测定葡萄 糖氧化酶活性。反应混合液含2mL1mol/L 葡萄糖（0.1mol/L的柠檬酸钠-磷酸缓冲 液配制，PH=5.0)，1mL 0.1％苯醌和 100uL 粗酶液，反应液于35 ℃下保温反 应10min，于290nm 处测定形成的氢醌的 量。葡萄糖氧化酶的单位（U）定义为35 ℃ PH=5.0 下每克菌体每分钟产生 1umol氢醌的酶量。
山东凯翔生物化工有限公司专业从事葡萄 糖酸钠，葡萄糖酸内酯，衣康酸的研究、 开发、生产和销售，拥有先进的生物发酵 设备、一流的检测手段、现代化的科学管 理级雄厚的技术力量，并通过了ISO9001国 际质量管理体系认证、ISO14001国际环境 管理体系认证、OHSAS18001国际职业健康 安全管理体系认证。 公司年产葡萄糖酸钠35000吨，是国内最 大的生产供应商，生产的“凯翔”牌葡萄 糖酸钠，葡萄糖酸内酯各项技术指标均达 到国际先进水平，产品畅销美洲、欧洲、 东南亚、中东等国家和地区。
高产菌株的筛选
紫外线诱变取黑曲霉P-9的孢子，用无菌生 理盐水制成108个/mL的孢子悬液。取 2mL 孢子悬液于无菌培养皿中，铺成一层薄层， 于暗室内30w紫外灯下20cm处照射8min。取 照射液进行适当稀释，涂布于选择培养基， 用黑纸包裹，30℃恒温避光培养4d，待长 出孢子后，将孢子点种于筛选培养基，挑 选在菌落周围出现较大蓝色圈的菌株，分 别进行发酵并测定葡萄糖氧化酶活力。
蓝圈法的原理是微生物产生的葡萄 糖氧化酶将培养基中 的葡萄糖转化为葡 萄糖酸，葡萄糖酸与KI反应将I- 离子还 原为I元素，I与培养基中的可溶性淀粉 反应形成蓝色化合物而使菌落周围出现 蓝色圈，蓝色圈的大小与葡萄糖氧化酶 的产量成正相关。该方法可以作为葡萄 糖氧化酶产生菌的高通量筛选方法，大 大提高葡萄糖氧化酶产生菌的诱变育种 效率。
表1 经过紫外线诱变所获得的突变菌株的葡萄糖氧化酶活性
菌株号 初筛培养基的 蓝色圈直径 （mm） 6 7 5 9 11 5 葡萄糖氧化酶 酶活是出发 菌株的倍数 1.00 1.21 1.50 0.83 2.50 0.73
（/g）
11.5 13.9 17.3 9.5 28.7 8.4
P-9 U-15 U-17 U-56 U-69
• 1999 年,黄道震等以葡萄糖含量为30 %的 发酵培养基接种10 %的黑曲霉种子液,通气、 220 r 〃min - 1，搅拌、流加氢氧化钠溶液 控制p H 值6.0～6.5 、温度32～ 34 ℃、 发酵20 h , 残糖可降至1 g 〃L - 1 以下。 • 2002 年,Anastassiadis 等利用筛选得到 的短梗霉( Aureobasi di um p ul l ul ans) 在连续式搅拌发酵罐中进行了静息细 胞和固定化细胞的葡萄糖酸连续转化实验, 葡萄糖酸浓度可达260 g 〃L - 1 ,最高生 成速率为19 g〃L - 1.h - 1 。
发酵过程影响葡萄糖酸产量的因素
葡萄糖浓度 发酵液PH值 溶氧 接种量
• 葡萄糖酸浓度的测定
发酵过程中葡萄糖酸的生成会导致发酵液 p H 值下降,利用NaOH 与葡萄糖酸中来维 持发酵p H 值时,生成葡萄糖酸的钠盐,其 葡萄糖酸根可与Cu2 + 、Fe3 + 等金属离 子发生络合反应,加热后呈现一定的色,660 nm 波长下可测定其吸收值,由标准曲线方 程推算可知葡萄糖酸的浓度。
表3 10 L 发酵罐中pH值控制方式对发酵产 葡萄糖酸的影响
p H 值控制方式 pH值 发酵时间/ h 残糖浓度/ g ·L - 1 葡萄糖酸浓度/ g ·L -1 葡萄糖平均消耗速率/ g ·L - 1 ·h - 1 葡萄糖酸平均生成速率/ g ·L - 1 ·h -1 转化率/ % 流加NaOH 5.6 43 9 170 4.06 4.05 81.8 流加Ca (OH)2 乳浊液 5.6 56 6.8 156 3.16 2.40 74.2
pH值的控制方式
黑曲霉在葡萄糖酸的生成过程中p H 值 会不断下降,若降至415 以下会导致柠檬 酸的生成,为此需对发酵过程中p H 值进 行控制,一般可通过添加碳酸盐、金属氧 化物和碱来实行。在10 L 发酵罐(装液 量615 L ,葡萄糖含量20 %) 中分别采用 NaO H、Ca (OH) 2 、CaCO3 来控制p H 值,考察了不同控制方式对黑曲霉 发酵产酸的影响,结果见表3 。
•
EDTA 定钙法，发酵过程中葡萄糖酸的生成导 致发酵液p H 值下降,利用Ca (O H) 2 及CaCO3 与葡萄糖酸中和来维持发酵p H 值时,生成葡萄糖 酸的钙盐,通过直接测定发酵液中钙离子的含量可 折算得到生成的葡萄糖酸浓度(W G) 。
×M W G = ——-———— V S 式中: cE 为所用EDTA 的浓度,mol 〃L - 1 ;M 为葡萄糖酸的摩尔质量,196 g 〃mol - 1 ;V E 为所用EDTA 的体积,mL ;V S 为所取用的待标定 溶液的体积,mL 。
添加CaC
5.0～5 67 10 152
2.84
2.27
73.5
由表2 可见,发酵过程中流加NaOH 控制p H值,各项指标都达最高,发酵时间最短; 流加Ca (OH) 2乳浊液和添加CaCO3 控制 p H 值的指标接近,但比流加NaOH 要低 很多。当临近终点时,发酵液出现大量白 色的葡萄糖酸钙结晶颗粒,使得发酵产物 的浓度受到限制,无法得到高浓度葡萄糖 酸。
表2 葡萄糖含量对摇瓶发酵产酸的影响
葡萄糖含量/ % 葡萄糖酸浓度/ g 〃L - 1 残糖浓度/ g 〃L - 1 转化率/ % 葡萄糖平均消耗 速率/ g 〃L 1 〃h - 1 10 62.6 2.87 80.0 2.38 20 119.1 6.49 80.1 4.5 30 107.8 14.74 64.9 5.09
葡萄糖酸发酵的生物工艺
• 黑曲霉发酵能力的特性不仅由其遗传 特性决定，其所处的环境条件也决定 了发酵法生产葡萄糖酸的产量，发酵 法生产葡萄糖酸产量的高低除了受生 产菌种的影响外，培养基的组成和培 养条件对产量的影响也很大。黑曲霉 发酵水平的提高，主要依赖于菌种选 育及发酵工艺(培养基和培养条件)的优 化，这两个环节是相辅相成的。
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葡萄糖酸的发现
• 1880年Boutroux发现使用 醋化醋杆菌发酵葡萄糖能 够产生一种不挥发的酸， 后来确定为葡萄糖酸。 以后的许多研究者报道了 其他几种细菌也能够产生 葡萄糖酸和酮基葡萄糖酸。 上个世纪30年代以前，生 产葡萄糖酸主要是使用细 菌。1922年，Molliard发 现，利用霉菌也能够发酵 葡萄糖酸，后来人们知道 黑曲霉、米曲霉、文民曲 霉和青霉都有氧化葡萄糖 产生葡萄糖酸的能力。
U-78
葡萄糖酸发酵生产
一 材料和仪器
1 菌种 黑曲霉 （U-69 菌株） 2 培养基 (1) 查氏培养基( g 〃L - 1 ) : 蔗糖30 ,NaNO3 4 g, MgSO4 〃7H2O 0.5g,KCl 0.5g ; FeSO4 0.1 g,K2 HPO4 1 g, 琼脂20 g,p H 值5.5 ,温度31 ℃。 (2) 种子培养基(g 〃L - 1 ) :葡萄糖(水解糖) 40 ,麸 皮32 , ( N H4 ) 2 HPO4 0.4 g, KH2 PO4 0.2 g, MgSO4 〃 7H2O 0.2g ,CaCO3 10 g,p H 值5.6 。 (3) 发酵培养基(g 〃L - 1 ) :葡萄糖(水解糖) 100～ 300 , ( N H4 ) 2 HPO4 014 , KH2 PO4 012 , MgSO4 〃7H2O 0.15 g,CaCO3 27～81 ,p H 值5.6 。