专利名称：玉米粉发酵制备2-酮基-d-葡萄糖酸的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于食品添加剂的盐类合成前体2-酮基-D-葡萄糖酸的制备领域， 特别涉及一种玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺。
(二 )背景才支术
2-酮基-D-葡萄糖酸是目前工业化大规模生产的有机酸之一，是食品抗氧 化剂D-异抗坏血酸钠及D-异抗坏血酸合成的前体。2-酮基-D-葡萄糖酸的生产 方法主要有酶法、化学合成法和发酵法等3种。由于生产成本等方面因素，目 前在工业生产中多采用细菌发酵的间接发酵技术。
现有的2-酮基-D-葡萄糖酸发酵技术已达到相当的水平。在工业化生产中， 国内外通常采用淀粉水解糖和玉米浆分别做为2-酮基-D-葡萄糖^酵的碳源 和氮源进行发酵。其中发酵原料对发酵转化率、发酵产率、产品的制作、产物 质量及生产成本等有非常直接和显著的影响。目前，在不影响产品质量及产量 的前提下，开发低成本的2-酮基-D-葡萄糖酸发酵工艺是本行业致力于解决的 问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺， 其在不影响产品质量及产量的前提下，实现了低成本发酵。
本发明采用的技术方案如下
玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺，先将玉米粉制得玉米粉水解 糖液，然后以玉米粉水解糖液同时为培养基的碳源和氮源配制培养基，发酵制 备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质量浓度为40%-45%的浆液，加热至50-6(TC后加入液化酶，升温至90-97。C并保持至液化 结束；浆液降温至58-62°C，加入糖化酶并于58-62。C进行保温糖化24-72h， 制得玉米粉水解糖液。
所述液化酶加入的质量为玉米粉质量的0.05-0.2%;所述糖化酶加入的质 量为玉米粉质量的0. 05-0. 15%。
发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸时采用流加补料发酵工艺，发酵液中葡萄糖 浓度低于4%时，开始流加糖，且控制流加速度以维持发酵液葡萄糖浓度在4% 以下。
发酵于30-40。C进行，pH值为5. 0-7. 0，通气量为0. 5-2. Ov/v/m。
发酵于33'C进行，pH值为5. 3，通气量为1.4v/v/m。
本方法利用玉米粉水解糖液代替传统的淀粉糖化液，且玉米粉水解糖液直 接配制培养基参与下一步的发酵，简化了从玉米粉中提取淀粉，再把淀粉转化 成葡萄糖的过程，同时作为发酵的碳源和氮源，也省去传统的作为发酵氮源的 玉米浆的配制，极大地降低了生产成本，简化了操作，具有4艮好的经济和社会 效益。
具体的，玉米粉浆液糖化后用八层纱布过滤，滤液再进行培养基的配制。 发酵时，用玉米粉水解糖液与碳酸4丐制得培养基后，在发酵容器中灭菌冷
却，接入荧光假单胞菌种子进行培养，利用碳酸4丐做为中和剂。其他本发明未
详述的地方，皆可参照现有方法进行。
本发明相对于现有技术，有以下优点
本发明方法实现了低成本、简单操作制备2-酮基-D-葡萄糖酸，且产品质 量和品质不受影响。
(四)
图1为本发明实施例中玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺流程简图。
(五)
具体实施例方式以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于
此
实施例1
种子培养采用5L的自控发酵罐。种子培养基配方为葡萄糖2%(重量体 积百分比，即每100毫升培养基中所含溶质的克数，下同)，玉米浆1% (其中 的干物质质量百分含量为40%), KH2P04 0. 2%,尿素0. 2%， MgS04 . 7H20 0. 05%, 泡敌O. 05%,灭菌前pH6. 8。将荧光假单胞杆菌K1005菌悬液接入3L上述种子 培养基中，控制搅拌转速400r/m，罐温33. 5。C，罐压0. 04MPa，通气量1. 0 V/V/m, 培养18h。
连续发酵采用50L的自控发酵罐。发酵过程中，用蠕动泵进行流加补料。 其工作体积在30L，发酵培养条件控制在转速400rpm、罐温33. 5'C、罐压 0. 050MPa、通气量1.0v/v/m。当葡萄糖浓度低于4%时，利用蠕动泵进行补料。 当葡萄糖浓度达到0. 02%以下时，将发酵液放出回收2-酮基-D-葡萄糖酸。
将玉米粉(淀粉含量68%) 10kg加水调玉米粉浆浓度为40%,置于发酵容 器中加热至50。C时加入液化酶8g，搅拌均匀，继续加热使温度维持在90~97°C 至液化结束。玉米粉液化结束后迅速降温至60。C，加入糖化酶5g，搅拌均匀，60 。C保温24h得玉米粉糖化液。将玉米粉糖化液用八层纱布过滤，测定水解糖液 的葡萄糖含量27. 2%。
发酵培养基的组成为玉米粉水解糖液(以其中的葡萄糖计)18%，其中底 糖9%，补糖9%,4. 5%的轻质碳酸钩。将碳酸钾、底糖、补糖分消，用蠕动泵将 碳酸钧加入发酵罐和底糖混勻，降温后将发酵好的种液接入发酵培养基中，当 培养14h时，葡萄糖浓度低于4%，利用蠕动泵进行补糖，控制流加速度维持发 酵液葡萄糖浓度在4%以下。当葡萄糖浓度达到0. 02%以下时，将发酵液》文出回 收2-酮基-D-葡萄糖酸。该过程共耗时42h，生产2-酮基-D-葡萄糖酸5341. 6g， 发酵转化率为91. 78%。
实施例2种子培养及发酵条件控制同实施例1。
将玉米粉(淀粉含量68%) 10kg加水调玉米粉浆浓度为42%，置于发酵容 器中加热至50。C时加入液化酶10g，搅拌均匀，继续加热使温度维持在90-97 。C至液化结束。玉米粉液化结束后迅速降温至60°C，加入糖化酶7g，搅拌均匀， 6(TC保温50小时得玉米粉糖化液。将玉米粉糖化液用八层纱布过滤，测定水 解糖液的葡萄糖含量28.56% 。
发酵培养基的组成为玉米粉水解糖液(以其中的葡萄糖计)20%，其中底 糖8%,补糖12%,5. 3%的轻质碳酸钩。将碳酸钾、底糖、补糖分消，用蠕动泵 将碳酸钓加入发酵罐和底糖混匀，降温后将发酵好的种液接入发酵培养基中， 当培养12h时，葡萄糖浓度低于4%，利用蠕动泵进行补糖，控制流加速度维持 发酵液葡萄糖浓度在4%以下。当葡萄糖浓度达到0. 01%以下时，将发酵液放出 回收2-酮基-D-葡萄糖酸。该过程共耗时38h，生产2-酮基-D-葡萄糖酸 5755. 3g，发酵转化率为89%。
实施例3
种子培养及发酵条件控制同实施例1 。
将玉米粉(淀粉含量68%) 10kg加水调玉米粉浆浓度为45%，置于发酵容 器中加热至50。C时加入液化酶15g，搅拌均匀，继续加热使温度维持在90-97 。C至液化结束。玉米粉液化结束后迅速降温至60°C,加入糖化酶10g，搅拌均匀， 60。C保温56小时得玉米粉糖化液。将玉米粉糖化液用八层纱布过滤，测定水 解糖液的葡萄糖含量30%。
发酵培养基的组成为玉米粉水解糖液(以其中的葡萄糖计)22%，其中底 糖8%,补糖14%，5. 8%的轻质碳酸钙。将碳酸4丐、底糖、补糖分消，用蠕动泵 将碳酸钩加入发酵罐和底糖混勾，降温后将发酵好的种液接入发酵培养基中， 当培养13h时，葡萄糖浓度低于4%，利用蠕动泵进行补糖，控制对流加速度维 持发酵液葡萄糖浓度在4%以下。当葡萄糖浓度达到0. 01%以下时，将发酵液放 出回收2-酮基-D-葡萄糖酸。该过程共耗时40h,生产2-酮基-D-葡萄糖酸 6術g，发酵转化率为90°/。。
权利要求
1.玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺，其特征在于，先将玉米粉制得玉米粉水解糖液，然后以玉米粉水解糖液同时为培养基的碳源和氮源配制培养基，发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸。
2. 如权利要求1所述的玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺，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质量浓度为 40°/。-45%的浆液，加热至50-60。C后加入液化酶，升温至90-97。C并保持至液化 结束；浆液降温至58-62。C,加入糖化酶并于58-62。C进行保温糖化24-72h，制得玉米粉水解糖液。
3. 如权利要求2所述的玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺，其特 征在于，所述液化酶加入的质量为玉米粉质量的0. 05-0. 2%;所述糖化酶加入 的质量为玉米粉质量的0. 05-0. 15%。
4. 如权利要求1-3之一所述的玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工 艺，其特征在于，发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸时采用流加补料发酵工艺，发 酵液中葡萄糖浓度低于4%时，开始流加糖，且控制流加速度以维持发酵液葡萄 糖浓度在4%以下。
5. 如权利要求4所述的玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺，其特 征在于，发酵于30-40。C进行，pH值为5.0-7.0，通气量为0. 5-2. Ov/v/m。
6. 如权利要求5所述的玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺，其特 征在于，发酵于33。C进行，pH值为5. 3,通气量为1. 4v/v/m。
全文摘要
本发明特别涉及一种玉米粉发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸的工艺。先将玉米粉制得玉米粉水解糖液，然后以玉米粉水解糖液同时为培养基的碳源和氮源配制培养基，发酵制备2-酮基-D-葡萄糖酸。本发明方法实现了低成本、简单操作制备2-酮基-D-葡萄糖酸，且产品质量和品质不受影响。
文档编号C12P7/40GK101555499SQ200910065029
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者森 刘, 刘银霞, 史小利, 林 李, 明 董, 陈全成, 马明周, 黄惠英 申请人:郑州拓洋生物工程有限公司