[发明专利]微生物法生产葡萄糖酸盐的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体是一种微生物法生产葡萄糖酸盐的控制方法。

背景技术

葡萄糖酸作为蓬松剂、凝固剂、鳌合剂、酸味剂而广泛应用于食品、医药、化工、水处理、建筑等行业；葡萄糖酸盐类(如与钠、钙、锌、亚铁等金属氧化物合成制得的葡萄糖酸盐)可作为食品添加剂和营养增补剂。

葡萄糖酸的生产主要有微生物发酵法、电解法和催化氧化等方法。由于微生物法，条件温和，节能明显而被广泛采用，其中微生物发酵又有真菌发酵和细菌发酵工艺。自布特鲁(Boutroux)首次利用微生物的氧化作用能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸以来，对葡萄糖酸及其盐类发酵工艺有了明显的进步，如卡丽(Currie)等利用青霉或曲霉建立了现代通气搅拌液体发酵技术，使葡萄糖的转化率达90％。Blom等发明了添加NaOH、维持pH值6.5以下的方法生产葡萄糖酸钠，葡萄糖转化率达95％以上；我国黄道震等以葡萄糖含量为30％的发酵培养基接种10％的黑曲霉种子液，通过流加氢氧化钠溶液控制pH值在60～6.5使残糖可降至1g/L以下。另外，有报道通过培养基优化发现pH值、温度、发酵罐转速、底物葡萄糖浓度对葡萄糖转化率影响较大，得到最佳工艺参数。刘仲汇等针对工业大罐发酵而设计的专用pH温度智能控制系统，获得了较好的发酵水平。此外，2002年阿迪斯塔夏迪斯(Anastassiadis)等采用短梗霉(Aureobasidium pullulans)建立了静息细胞和固定化细胞的连续葡萄糖酸生产技术，浓度可达26％，最高生成速率为19g/L/h。

因此，在葡萄糖酸及其盐(如葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙等)发酵生产时主要采用霉菌发酵进行，其发酵控制控制方法主要是控制pH、温度、发酵罐转速、溶解氧浓度(DO)、残糖浓度等方法，然而，这些方法均未能观测出葡萄糖酸及其盐发酵的微生物生长时期，更未能应用在线RQ实现对发酵过程在线控制补料策略。

综上所述，目前本领域缺乏葡萄糖酸及其盐发酵过程可在线闭环控制流加补料的方法，因此迫切需要开发一种在线的、准确测定微生物生理代谢呼吸商及其控制自动流加底物葡萄糖的方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种微生物法生产葡萄糖酸盐在线的、准确测定微生物生理代谢呼吸商及其控制自动流加底物葡萄糖液的方法。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

微生物法生产葡萄糖酸盐，第一步，种子培养，在种子发酵罐中加入菌种(黑曲霉、米根霉、青霉等)和培养基进行种子培养；第二步，发酵，将30％的葡萄糖液及营养剂加入发酵罐并灭菌，将培养好的种子按10％比例置入发酵罐中，总加入量至发酵罐工作容积的50％～60％，发酵罐上安装在线分析发酵尾气CO₂和O₂浓度的尾气分析仪或过程质谱仪，同时还安装了进入和排出空气的质量流量计和发酵罐的真实微生物细胞培养体积传感器；第三步，补料，前述第二步工序发酵17～19小时，根据在线计算的呼吸商(RQ)进行在线自动补入500g/L葡萄糖液及营养剂，具体为，当RQ低于0.05±0.01补加500g/L葡萄糖液及营养剂，发酵罐总容积设为V，单位是L，最大装液量控制在发酵罐总容积80％以下，补加速度S为：

S=(14±1)g/L/h×80%×V500g/L(L/h)]]>

当RQ高于0.05±0.01停止补加500g/L葡萄糖液及营养剂，使RQ维持在0.05±0.01之间，从而可以使葡萄糖酸发酵过程平稳，实现最大产率达12g/L/h以上。

本发明控制方法根据呼吸商(RQ)数值，实时控制葡萄糖液添加速度和添加量，实现了对葡萄糖酸的发酵过程直接、实时、精确的控制。

具体实施方式