一种2酮基D葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺.pdf

本发明公开了一种2-酮基-D-葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺，该制备方法包括以下步骤：在发酵容器中加入含有葡萄糖、玉米浆和轻质碳酸钙的培养基，接入细菌种液，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，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。本发明解决了发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸钙盐易结晶的问题，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。

1.  一种2-酮基-D-葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺，其特征在于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-300
g/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℃。

2、  根据权利要求1所述的一种2-酮基-D-葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺，其特征在于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。

一种2-酮基-D-葡萄糖酸混合盐的高浓度发酵工艺
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：
采用100升自控发酵罐，将荧光假单胞菌液体种液4升接入45升含有180g/L的葡萄糖、12g/L玉米浆、45g/L轻质碳酸钙的发酵基础培养基中，起始pH6.7，发酵23小时碳酸钙耗尽，开始流加浓度为240g/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450g/L的葡萄糖溶液，控制发酵液终点总加糖浓度250g/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29℃，罐压0.05Mpa，调整转速和通气量保证溶氧28％。发酵液终点2-酮基-D-葡萄糖酸浓度245g/L。
实施例3：
采用1000升自控发酵罐，将荧光假单胞菌液体种液38升接入380升含有180g/L的葡萄糖、10g/L玉米浆、48g/L轻质碳酸钙的发酵基础培养基中，起始pH6.9，发酵25小时碳酸钙耗尽，开始流加浓度为260g/L的氢氧化钠溶液，发酵过程pH控制在5.2。发酵24小时开始流加500g/L的葡萄糖溶液，控制发酵液终点总加糖浓度260g/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32％。发酵液终点2-酮基-D-葡萄糖酸浓度252g/L。
本发明不限于这些公开的实施例，本发明将覆盖技术方案所描述的范围，以及权利要求范围的各种变形和等效变化，在不偏离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域技术人员容易实现的任何修改或改进均属于本发明所要求保护的范围。