黑曲霉发酵葡萄糖生产葡萄糖酸内酯 本发明涉及一种葡萄糖酸内酯的生产方法，特别是采用黑曲霉发酵葡萄糖再经离子交换生产葡萄糖酸内酯的方法。
目前葡萄糖酸内酯的生产方法主要有三种：一种黑曲霉发酵葡萄糖通过碳酸钙作为中和剂，然后浓缩结晶生成葡萄糖酸钙，再用硫酸与其反应以沉淀钙，经阴阳离子交换树脂除杂质，最后浓缩结晶干燥得到葡萄糖酸内酯，该法对葡萄糖酸钙的方法收率为62％(以葡萄糖酸钙计)；二是葡萄糖通过电催化法生成葡萄糖酸钙，再经过硫酸反应以及阴阳离子交换进行内酯化，最后浓缩结晶干燥得到葡萄糖酸内酯，该法收率为45％(以葡萄糖计)；三是通过固定化细胞的方法由葡萄糖一步生成葡萄糖酸内酯，该法收率为50％(以葡萄糖计)。
上述三种方法中，第一种方法由于葡萄糖酸钙溶解度较小(4％)，因此发酵葡萄糖浓度不能太高，最多只能15％，否则发酵液会有结晶析出，这样发酵液中葡萄糖浓度太稀，无法直接用于生产葡萄糖酸内酯，只能先生成葡萄糖酸钙，再经硫酸化和阴阳离子交换树脂化才最后生产出葡萄糖酸内酯，由于需经两种树脂交换，溶液被稀释倍数大(约5～6倍)，最后浓缩时能耗大，此法葡萄糖酸钙与硫酸反应需在100℃温度下进行，能耗高，对设备要求高；第二种方法需繁杂的除催化剂的步骤，其工艺流程长、能耗高，收率低；第三种方法尚处于实验室研究阶段，还未用于工业生产。
针对上述葡萄糖酸内酯生产方法的不足，本发明采用黑曲霉发酵葡萄糖，并在发酵后期补糖以进行高糖发酵，再经阳离子交换树脂转型来生产葡萄糖酸内酯，从而达到葡萄糖酸内酯生产工艺路线简单、能耗低和收率高的目的。
为达到上述目的，本发明采用黑曲霉菌种IFFI2230，经种子培养、发酵、除菌体、脱色、离子交换、浓缩、结晶和干燥等步骤，将葡萄糖发酵后经离子交换转型生成葡萄糖酸内酯，发酵过程流加NaOH溶液以控制PH值，发酵后期补糖使总糖达到400～450g/L再继续进行发酵；具体发酵条件如下：在含有15％葡萄糖的发酵培养液中，接入10％(W/W)的采用黑曲霉IFFI2230斜面菌种培养好的种子液，在温度为32℃、气液比为1.7～2.3m3/m3.min.搅拌转速为600～800rpm.pH2.0～6.5条件下通风发酵48～60小时，发酵过程流加50％NaOH溶液以控制发酵液pH值，在发酵后期当残糖为15～80g/L时补加葡萄糖使总糖达到400～450g/L，继续发酵至残糖为2.0～2.9g/L时结束发酵。
上述发酵培养液的组成为：15％葡萄糖、0.037％KH3PO4、0.055％尿素、0.015％MgSO4、0.1％CaCO3。
种子培养液含有5％葡萄糖、0.012％MgSO4、0.2％KCl、0.015KH2PO4、0.06％NH4H2PO4、0.2％蛋白胨及0.3％牛肉膏，培养条件为：加入几环黑曲霉IFFI2230斜面菌种，在30℃温度下以250rpa摇床培养24小时。
在发酵后期补加葡萄糖，可以一次性加入，也可以分两次加入，其总糖量在400～450g/L，分两次加入时，第一次加入的糖充分发酵至残糖低于75g/L时，再第二次加入糖，两次加入的量总和达到总糖400～450g/L。
生产葡萄糖酸内酯的二次结晶母液中加入氧化锌，还可生产出副产品葡萄糖酸锌。
本发明利用葡萄糖酸钠溶解度大的特性采用发酵后期补加糖的工艺，进行高浓度葡萄糖发酵，发酵液直接离子交换即可转化为目标产物葡萄糖酸内酯，提高了设备利用率，减少了现有工艺中生成葡萄糖钙结晶的步骤，减少了一次浓缩结晶干燥的步骤，工艺路线简单；同时由于只经过一次阳离子交换，溶液稀释倍数低(只有2.5倍左右)，能耗低，生产成本小，收率高， 而且二次结晶母液可用于生产高附加值的副产品——葡萄糖酸锌；本发明方法较之于现有的生产工艺，在缩短工艺流程、能耗低地前提下，方法收率仍基本高于现有工艺。
以下为本发明方法生产的具体步骤：
①种子液的培养：
将黑曲霉IFFI2230斜面菌种挑取几环加入下面灭菌后的种子培养基中：5％葡萄糖、0.012％MgSO4、0.02％KCl、0.015％KH2PO4、0.08％NH4H2PO4、0.2％蛋白胨和0.3％牛肉膏，于30℃、250rpm摇床培养24小时，得种子液；
②发酵：
15升机械搅拌发酵罐内装入已灭菌的含有15％葡萄糖、0.03％KH2PO4、0.055％尿素、0.015％MgSO4、0.1％CaCO3的发酵培养液、以10％的接种量接人已培养好的种子液，在32℃、气液比1.7～2.1m3/m3.mia、搅拌转速为600～800rpm条件下通风搅拌发酵，发酵过程中流加50％NaOH溶液以控制发酵液的PH在2.0～6.5间，当发酵液残糖为15～80g/L时，补加葡萄糖至总糖为400～450g/L，继续发酵至残糖为2.0～2.9g/L或无法流加NaOH时，结束发酵。
③除菌体：
放罐用滤袋过滤发酵液除菌体；
④脱色：
加入2％活性炭煮沸进行脱色。再离心分离除去活性炭；
⑤离子交换除钠离子：
脱色液：经732阳离子交换树脂(Φ150×1000)交换除去钠离子。
⑥浓缩结晶：
交换液在70℃下真空浓缩至80～90％(葡萄糖酸内酯计)，比重1.4～1.5，放入结晶槽中加入0.1～0.2％葡萄糖糖内酯作为晶种，于48～54℃温度下搅拌结晶；
⑦洗涤干燥：所得结晶放入离心机中离心分离后，加10～40％(浓缩液葡萄糖酸内酯计)冰水或少量食用酒精洗涤，然后于50℃烘干即得葡萄糖酸内酯。
母液可再浓缩、结晶生产葡萄糖酸内酯。
⑧葡萄糖酸锌的生产：
二次母液中按理论量加入ZnO于室温下搅拌反应至中性，过滤除去多余的ZnO，然后浓缩结晶干燥，得副产品葡萄糖酸锌。
实施例：按以上步骤和条件实施的本发明5个实施，其具体实施条件列表如下： 实 施 例 1 2 3 4 5气液比(M3/M3·min) 2.05 1.90 1.75 1.74 1.92搅拌转速(rpm) 800 600 800 700 800发酵时间(hr.) 48 49 50 48 60发酵液酸度(PH) 6.3 6.2 2.5 4.5 6.3补糖时残糖值(g/L)第一次补糖量(g) 50 25 45 37 46 2500 1500 2500 2500 1500第二次补糖时残糖值 (g/L)第二次补糖量(g) 17 72 1350 1500补糖后发酵液总糖 (g/L) 400 435 400 400 450结晶温度(℃) 50 52 48 52 54洗涤结晶用冰水量(％葡萄糖酸内酯) 15 30 20 40 10葡萄糖酸内酯总收率 (％) 64.4 53 57.2 50.5 58.8葡萄糖酸锌收率(g/Kg葡萄糖酸内酯) 0.15 0.16 0.17 0.20 0.12