CN104263766A - 一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以葡萄糖为原料，利用包埋法固定后的葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶混合液，进行生产制备葡萄糖酸钠的方法。该生产方法的优点在于：（1）利用海藻酸钠包埋固定葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶；（2）生产过程中酶能够回收持续反应节约酶用量；本发明的葡萄糖酸钠含量99%以上。本发明生产工艺简单，酶可回收，产品后处理简单，更适合于工业化生产。

Description

一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法
技术领域
本发明属于生产葡萄糖酸钠生产的技术领域，具体涉及一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法。
背景技术
葡萄糖酸钠又称五羟基己酸钠，是一种白色或淡黄色结晶粉末，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚。它是一种用途极广的多羟基有机酸盐，是葡萄糖的深加工产品，也是制备葡萄糖酸内酯、葡萄糖酸盐(锌、铜、亚铁盐) 等的基础原料，在食品工业可用作营养增补剂、固化剂、缓冲剂等。该产品无毒、热稳定性好、无潮解性，且原料来源广泛，由于其优良的螯合性能而被广泛用于水质处理、电镀、金属与非金属的表面清洗及水泥生产等多种工业部门，在化工、食品、医药、轻工等行业有着广泛的用途。特别在水泥外加剂方面，随着城市高层建筑和城市搅拌站的发展，葡萄糖酸钠作为减水剂和缓凝剂使用，取得了良好的效果，世界范围内推广迅速，得到广泛应用。在医药方面，钠对维持细胞外渗透压和容量、调节酸碱平衡、发挥神经肌肉的正常功能具有重要的作用，可有效防止低钠综合症的发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、酶利用率高的利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法，包括以下步骤：（1）将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液与海藻酸钠溶液混合，混合酶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:10-1:5，然后滴入CaCl2溶液中固化形成微球；（2）将葡萄糖溶解，制成质量浓度为30%-35%的葡萄糖溶液，将葡萄糖溶液加入到发酵罐中，葡萄糖溶液的加入量为发酵罐体积的3/5~4/5，保持葡萄糖溶液的温度为30℃-40℃，通入空气0.2vvm-0.5vvm（air volume/culture volume/min，通气比）、通入时间30min-60min，待溶氧稳定后校正溶氧电极为100%；（3）停止通气，泄压，添加步骤（1）制得的固定化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量为6kg-8kg/t葡萄糖；（4）向发酵罐内通入空气，保持发酵罐的罐压为0.14MPa-0.16MPa；用蠕动泵向发酵罐中泵入质量分数为30%-32%的氢氧化钠溶液，控制发酵罐内的温度为34℃-36℃，保持pH在5.2-5.7；（5）当发酵罐内中葡萄糖含量（质量）降到0.8%以下时，反应完成；（6）将反应液直接过滤，回收固定化的酶混合微球投入发酵灌继续投料进行生产，然后将反应液浓缩、结晶、离心干燥得到结晶葡萄糖酸钠。
所述步骤（1）中葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液的总质量浓度为10%~30%，葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的质量比为1-2:1；海藻酸钠溶液质量浓度为0.5%-1.5%。
所述步骤（1）中CaCl2溶液的质量浓度为1%-2%。
葡萄糖在有氧条件下可被氧化酶氧化为葡糖糖内酯和双氧水，葡萄糖内酯与水反应生成葡萄糖酸，葡萄糖酸与氢氧化钠反应生成葡萄糖酸钠。
 本发明产生的有益效果是，由于双氧水的存在影响葡萄糖的氧化，所以利用过氧化氢酶分解为水和氧，促进了葡萄糖的氧化；通过对固化后的酶混合微球的回收，提高了酶的利用率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护环境范围不限于此。
实施例1
如图1所示，一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法，包括以下步骤：（1）将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液（葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液的总质量浓度为10%，萄糖氧化酶和过氧化氢酶的质量比为1:1）与海藻酸钠溶液（质量浓度为0.5%）混合，混合酶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:10，然后滴入CaCl2溶液（质量浓度为1%）中固化形成酶混合微球；（2）将葡萄糖溶解，制成质量浓度为30%的葡萄糖溶液，将葡萄糖溶液加入到发酵罐中，葡萄糖溶液的加入量为发酵罐体积的2/3，保持葡萄糖溶液的温度为30℃，通入空气0.2vvm、通入时间30min，待溶氧稳定后校正溶氧电极为100%；（3）停止通气，泄压，添加步骤（1）制得的固化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量为6kg/t葡萄糖；（4）向发酵罐内通入空气，保持发酵罐的罐压为0.14MPa；用蠕动泵向发酵罐中泵入质量分数为30%的氢氧化钠溶液，控制发酵罐内的温度为34℃，保持pH为 5.2；（5）当发酵罐内中葡萄糖含量（质量）降到0.8%以下时，反应完成；（6）将反应液直接过滤，回收固定化的酶混合微球投入发酵灌继续投料进行生产，然后将反应液浓缩、结晶、离心干燥得到结晶葡萄糖酸钠，制备的葡萄糖酸钠含量99%以上。
 实施例2
如图1所示，一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法，包括以下步骤：（1）将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液（葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液的总质量浓度为30%，萄糖氧化酶和过氧化氢酶的质量比为2:1）与海藻酸钠溶液（质量浓度为1.5%）混合，混合酶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:5，然后滴入CaCl2溶液（质量浓度为2%）中固化形成酶混合微球；（2）将葡萄糖溶解，制成质量浓度为35%的葡萄糖溶液，将葡萄糖溶液加入到发酵罐中，葡萄糖溶液的加入量为发酵罐体积的3/5，保持葡萄糖溶液的温度为40℃，通入空气0.5vvm、通入时间60min，待溶氧稳定后校正溶氧电极为100%；（3）停止通气，泄压，添加步骤（1）制得的固化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量为8kg/t葡萄糖；（4）向发酵罐内通入空气，保持发酵罐的罐压为0.16MPa；用蠕动泵向发酵罐中泵入质量分数为32%的氢氧化钠溶液，控制发酵罐内的温度为36℃，保持pH在5.7；（5）当发酵罐内中葡萄糖含量（质量）降到0.8%以下时，反应完成；（6）将反应液直接过滤，回收固定化的酶混合微球投入发酵灌继续投料进行生产，然后将反应液浓缩、结晶、离心干燥得到结晶葡萄糖酸钠，葡萄糖酸钠含量99%以上。
 实施例3
如图1所示，一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法，包括以下步骤：（1）将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液（葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液的总质量浓度为20%，萄糖氧化酶和过氧化氢酶的质量比为1.5:1）与海藻酸钠溶液（质量浓度为1%）混合，混合酶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:8，然后滴入CaCl2溶液（质量浓度为1.5%）中固化形成酶混合微球；（2）将葡萄糖溶解，制成质量浓度为32%的葡萄糖溶液，将葡萄糖溶液加入到发酵罐中，葡萄糖溶液的加入量为发酵罐体积的4/5，保持葡萄糖溶液的温度为35℃，通入空气0.35vvm、通入时间45min，待溶氧稳定后校正溶氧电极为100%；（3）停止通气，泄压，添加步骤（1）制得的固定化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量为7kg/t葡萄糖；（4）向发酵罐内通入空气，保持发酵罐的罐压为0.15MPa；用蠕动泵向发酵罐中泵入质量分数为31%的氢氧化钠溶液，控制发酵罐内的温度为35℃，保持pH在5.5；（5）当发酵罐内中葡萄糖含量（质量）降到0.8%以下时，反应完成；（6）将反应液直接过滤，回收固定化的酶混合微球投入发酵灌继续投料进行生产，然后将反应液浓缩、结晶、离心干燥得到结晶葡萄糖酸钠，葡萄糖酸钠含量99%以上。

Claims (3)

1.一种利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液与海藻酸钠溶液混合，混合酶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:10-1:5，然后滴入CaCl2溶液中固化形成酶混合微球；（2）将葡萄糖溶解，制成质量浓度为30%-35%的葡萄糖溶液，将葡萄糖溶液加入到发酵罐中，葡萄糖溶液的加入量为发酵罐体积的3/5~4/5，保持葡萄糖溶液的温度为30℃-40℃，通入空气0.2vvm-0.5vvm、通入时间30min-60min，待溶氧稳定后校正溶氧电极为100%；（3）停止通气，泄压，添加步骤（1）制得的固化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量为6kg-8kg/t葡萄糖；（4）向发酵罐内通入空气，保持发酵罐的罐压为0.14MPa-0.16MPa；用蠕动泵向发酵罐中泵入质量分数为30%-32%的氢氧化钠溶液，控制发酵罐内的温度为34℃-36℃，保持pH在5.2-5.7；（5）当发酵罐内中葡萄糖含量降到0.8%以下时，反应完成；（6）将反应液直接过滤，回收固定化的酶混合微球投入发酵灌继续投料进行生产，然后将反应液浓缩、结晶、离心干燥得到结晶葡萄糖酸钠。
2.如权利要求1所述的利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）中葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的混合酶液的总质量浓度为10%~30%，葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的质量比为1-2:1；海藻酸钠溶液质量浓度为0.5%-1.5%。
3. 如权利要求1所述的利用固定化酶制备葡萄糖酸钠的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）中CaCl2溶液的质量浓度为1%-2%。
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