CN1053471C - 黑曲霉发酵葡萄糖生产葡萄糖酸锌 - Google Patents
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Abstract
本发明采用黑曲霉IFFI2230斜面菌种,在锌化合物存在条件下发酵葡萄糖直接生产葡萄糖酸锌,经种子培养、发酵、除菌体、脱色、浓缩、结晶及干燥等步骤,可制得药典级或食品级葡萄糖酸锌,收率按葡萄糖计算达85%。本方法与原有的生产葡萄糖酸锌的化学法和发酵-化学法比较,简化了工艺,具有投资少、能耗低,成本低的优点,而且减少了化学后处理,避免引入任何试剂,因而减少了环境污染,也大大降低了产品的毒性,作为药品或食品更安全可靠。
Description
本发明涉及一种葡萄糖酸锌的发酵生产方法,特别是采用黑曲霉发酵葡萄糖生产葡萄糖酸锌的方法。
葡萄糖酸锌是一种营养性补充微量锌的原料药和食品添加剂,其生产方法主要有两种:一种是发酵-化学法,用黑曲霉菌种将葡萄糖氧化成葡萄糖酸,添加碳酸钙或用氢氧化钠中和生成葡萄糖酸钙或葡萄糖酸钠,再用锌型离子交换树脂置换成葡萄糖酸锌;也可以将葡萄糖酸钙与硫酸锌反应生成葡萄糖酸锌,上述两种途径,前者对葡萄糖酸钙的收率为59.7%,而后者的实验室研究结果收率为95%,但两者均是反应步骤多,工艺流程长且复杂,因而生产投资大,成本高;另一种生产方法为化学法,是用催化氧化法将葡萄糖氧化成葡萄糖酸,再用氧化锌中和,其实验室研究结果为对葡萄糖收率达80%,此法生产工艺仍较复杂,且反应温度较高(60~90℃),后处理中还有除催化剂步骤,增加了生产成本和设备投资,也带来了环境污染。
本发明的目的是采用一步发酵法直接生产葡萄糖酸锌。
本发明的方法是采用黑曲霉IFFI2230斜面菌种,在锌化合物存在条件下,经种子培养、发酵、除菌体、脱色、浓缩、结晶及干燥等步骤,将葡萄糖发酵生成葡萄糖酸锌。
葡萄糖酸锌生产的发酵条件如下:在已灭菌的含有5~15%葡萄糖、0.037%KH2PO4、0.055%尿素、0.015%MgSO4 0.1%CaCO3和1.0~5.0%锌化合物的发酵培养液中,以10%(W/W)的接种量接入已培养好的种子液,在25~32℃,气液比为2.87~3.67m3/m3·min条件下通风发酵51~56小时,当残糖量<1%时结束发酵。
发酵过程所需的锌化合物可以是ZnO、ZnCl2或ZnCo3,上述发酵条件下,葡萄糖含量为5~15%时,所需ZnO为1~3%,ZnCl2为1.7~5.0%,ZnCo3为1.5~4.5%,锌化合物还可以是Zn(OH)2。
发酵所用的种子液按以下条件培养:在已灭菌的含有5%葡萄糖、0.012%硫酸镁、0.02%KCl、0.015%KH2PO4、0.06%NH4H2PO4、0.2%蛋白胨和0.3%牛肉膏的种子培养基中加入几环活化后的黑曲霉IFFI2230斜面菌种,于30℃以200rpm摇床培养24小时。
结束发酵后,发酵液过滤除菌体,再加入活性炭共煮以脱色,然后减压浓缩,结晶干燥即得葡萄糖酸锌产品。
本发明的方法采用黑曲霉IFFI2230斜面菌种在锌化合物存在条件下发酵葡萄糖直接生产葡萄糖酸锌,在常温常压下完成氧化反应,可一步发酵得到产物,实验室和中试结果表明,收率接葡萄糖计算均可高达85%(未计入二次和三次母液回收)。本方法简化了工艺,大大缩短了工艺流程,具有投资少,能耗低、成本低的优点,整个工艺较之于原有的化学法和发酵-化学法,减少了化学后处理,避免引入任何试剂,因而减少了环境污染,也大大降低了产品的毒性,作为药品或食品更安全可靠。
以下结合具体实施例对本发明方法作进一步的说明:
实施例1:
①种子液的培养:在已灭菌的含有5%葡萄糖、0.012%MgSO4、0.02%kCl、0.015%KH2PO4、0.06%NH4H2PO4、0.2%蛋白胨和0.3%牛肉膏的种子培养基中,加入经活化的黑曲霉IFFI2230斜面菌种,在30℃、200rpm摇床培养24小时,得种子液;
②发酵:10L气升式发酵罐内装入6·5L已灭菌的含有8%葡萄糖、0.037%KH3PO4、0.055%尿素、0.015%MgSO4、0.1%CaO和3.4%ZaCl2的发酵培养液,以10%的接种量接入已培养好的种子液,在32℃、气液比为2.87%m3/m3·min条件下通风发酵54小时.当残糖为0.8%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5分钟进行脱色,再离心分离除去活性炭;
⑤浓缩结晶:于55℃减压浓缩至原体积的五分之一、冷却结晶;
⑥干燥:抽滤,滤液转入下批发酵液中继续浓缩,结晶用水洗涤,于90℃干燥,得葡萄糖酸锌产品。
整个过程收率接葡萄糖计算为51.1%,未计入二次和三次母液回收。
实施例2:
发酵培养液中所含葡萄糖为8.44%、ZnCl2为3.4%,发酵条件为32℃,气液比3.67%m3/m3.min,通气发酵54小时,残糖量为0.78%。
收率按葡萄糖计算为78%。
其它均同实施例1。
实施例3:
发酵培养液中所含ZnO为2%,收率按葡萄糖计算为85%。
其它均同实施例2。
实施例4:
发酵培养液中所含ZnCO3为3·1%,收率按葡萄糖计算为80%,其它均同实施例2。
实施例6:
发酵培养液中所含葡萄糖为15%,ZnCl2为5.0%,发酵条件为30℃,气液比3.67%m3/m3.min,通气发酵52小时,残糖量0.7%,收率按葡萄糖计算为80%,其它均同实施例1。
实施例6:
发酵培养液中含5.0%葡萄糖、1.7%ZnCl2,发酵条件为25℃、气液比3.67%m3/m3·min,通气发酵46小时,残糖量0.5%,收率按葡萄糖计算为50.8%。其它均同实施例1。
Claims (4)
1、一种黑曲霉发酵葡萄糖生产葡萄糖酸锌的方法,经种子培养、发酵、除菌体、脱色、浓缩、结晶及干燥等步骤,将葡萄糖发酵生成葡萄糖酸锌,其特征是:采用黑曲霉IFFI2230斜面菌种,在以下条件下发酵:在已灭菌的含有5~15%葡萄糖、0.037%KH2PO4、0.055%尿素、0.015%MgSO4、0.1%CaCO3和1.0~5.0%锌化合物的发酵培养液中,以10%(W/W)的接种量接入已培养好的种子液,在25~32℃、气液比为2.87~3.57M3/M3·min条件下,通风发酵51~56小时,当残糖<1%时结束发酵。
2、根据权利要求1所述的方法、其特征在于所说的锌化合物为ZnO或ZnCl2或ZnCO3,含量范围分别为1~3%、1.7~5.0%和1.5~4.5%。
3、根据权利要求1所述的方法,其特征在于所说的发酵培养液中葡萄糖含量为8.5%,ZnO含量2%,气液比为3.67M3/M3·min,发酵温度为32℃,发酵时间为54小时,结束发酵时残糖量为0.78%。
4、根据权利要求1所述的方法,其特征在于所说的种子液为按以下条件培养的种子液:在已灭菌的含有5%葡萄糖、0.012%MgSO4、0.O2%KCl、0.015%KH2PO4、0.06%NH4H2PO4、0.2%蛋白胨及0.3%牛肉膏的种子培养基中加入几环活化后的黑曲霉IFFI2230斜面菌种,在30℃,以200rpm摇床培养24小时。
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