葡萄糖酸的发酵生产共43页文档
葡萄糖生产教程
淀粉糖的性质 不同淀粉糖产品在许多性质方面存在差 别，如甜度、黏度、胶黏性、增稠性、吸 潮性和保潮性，渗透压力和食品保藏性、 颜色稳定性、焦化性、发酵性、还原性、 防止蔗糖结晶性、泡沫稳定性等等。这些 性质与淀粉糖的应用密切相关，不同的用 途，需要选择不同种类的淀粉糖品。下面 简单的叙述淀粉糖的有关特性。
甜度 甜度是糖类的重要性质，但影响甜度的 因素很多，特别是浓度。浓度增加，甜度 增高，但增高程度不同糖类之间存在差别， 葡萄糖溶液甜度随浓度增高的程度大于蔗 糖，在较低的浓度，葡萄糖的甜度低于蔗 糖，但随浓度的增高差别减小，当含量达 到40％以上两者的甜度相等。淀粉糖浆的 甜度随转化程度的增高而增高，此外，不 同糖品混合使用有相互提高的效果。下面 是几种糖类的甜度。
比旋度
1、当一束单一的平面偏振光通过手性物质时，其振 动方向会发生改变，此时光的振动面旋转一定的 角度，这种现象称为旋光现象。物质的这种使偏 振光的振动面旋转的性质叫做旋光性 2、由单色光源发出的光，通过起偏棱镜后，转变为 平面偏振光。当偏振光通过样品管中的旋光性物 质时，振动平面旋转一定角度。调节附有刻度的 检偏镜，使偏振光通过，检偏镜所旋转的度数显 示在刻度盘上，此即样品的实测旋光度。 3、一水葡萄糖比旋光度+102°→+47.9(水中)。
结晶葡萄糖
结晶葡萄糖是相对于液体葡萄糖浆、固体全糖粉 而言,是以结晶状态存在的葡萄糖的总称,产品种类较 多。
结晶葡萄糖
无水α葡萄糖 一水葡萄糖 无水β葡萄糖
结晶葡萄糖按分子结构 分类
结晶葡萄糖
口服葡萄ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 注射葡萄糖 工业葡萄糖
结晶葡萄糖按用途分类
注射用葡萄搪
注射用葡萄糖是生产葡萄糖输液、注射液及配 制各种注射用制剂的原料,也可用作化学纯试剂或 细菌培养剂。
葡萄糖酸的发酵的
葡萄糖酸发酵的成本分析
原材料成本
能源成本
葡萄糖酸发酵的主要原材料是葡萄糖，其 成本占据了总成本的较大比例。
发酵过程中需要大量的能源，如蒸汽、电 力等，这些也是成本的重要组成部分。
人工成本
设备折旧
生产过程中的设备维护、操作以及后处理 等环节需要人工参与，人工成本也是需要 考虑的因素。
生产葡萄糖酸的设备属于大型设备，折旧 成本较高。
pH
控制发酵液的酸碱度，通常维持在6.0-7.0之间。
溶氧量
保证足够的氧气供应，以满足微生物发酵过程中的需氧需求。
泡沫控制
通过添加消泡剂或进行机械搅拌等方式，控制发酵过程中的泡沫产生。
葡萄糖酸发酵产物的提取与精制
固液分离
通过过滤或离心等方法，将固体菌体 与发酵液分离。
提取
利用萃取、吸附或离子交换等方法， 从发酵液中提取葡萄糖酸。
副产物的生成
在葡萄糖酸发酵过程中，可能会生成其他副产物， 需要研究如何减少副产物的生成，提高葡萄糖酸的 纯度和产量。
能耗与资源消耗
葡萄糖酸发酵需要大量的能源和原料，需要 研究如何降低能耗和资源消耗，提高经济效 益。
葡萄糖酸发酵的未来展望
新技术的应用
随着生物技术的不断发展，新的技术手段如合成生物学、代谢工程等将被应用于葡萄糖酸发酵领域，进一步提高发酵 效率和产物品质。
葡萄糖酸发酵的原理
在葡萄糖酸发酵过程中，微生物通过糖酵解途径将葡萄糖转化为丙酮酸，丙酮酸再 经过氧化脱羧反应转化为乙酰CoA，乙酰CoA再经过一系列反应转化为葡萄糖酸。
葡萄糖酸发酵过程中需要消耗能量和还原力，同时会产生二氧化碳和水。
葡萄糖酸发酵的应用
葡萄糖酸在食品、医药、化工等领域 有广泛应用，如作为食品添加剂、药 物中间体、合成树脂等。
葡萄糖酸生产工艺
D-葡萄糖酸生产工艺1.概述D-葡萄糖酸又名右旋糖酸。
有表面发酵法及深层发酵法制备D-葡萄糖酸工艺。
用铂催化空气氧化及Br2存在下电解等化学方法也可以制备D-葡萄糖酸，但成本较高。
由于生物合成法转化率接近理论值，所以至今国内外都用生物合成法生产D-葡萄糖酸。
生物合成法用到的发酵菌为霉菌和细菌。
霉菌主要有：黑曲霉、肉色曲霉、反丁烯二酸曲霉、产黄青霉等。
细菌主要有假单胞菌、弱氧化葡萄杆菌、醋杆菌和球形红假单胞菌等。
葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化为D-葡萄糖酸δ-内酯，葡萄糖酸δ-内酯易自发水解为葡萄糖酸，也可由内酯水解酶催化，快速全部转化为葡萄糖酸。
葡萄糖氧化酶的底物是β-D-葡萄糖，酶催化葡萄糖氧化的速度是催化а-D-葡萄糖的150倍，细胞内的变旋酶可使а-D-葡萄糖先转化为β-D-葡萄糖，再被氧化。
葡萄糖酸发酵时应加分开灭菌的CaCO3进行中和，以防止共同灭菌时会部分转化为а-D-葡萄糖。
2.生产工艺（1）钙盐发酵法钙盐发酵法生产D-葡萄糖酸是以CaCO3为中和剂，以黑曲霉为发酵菌，由于葡萄糖酸钙溶解度低，故初糖浓度可高达15%，分开灭菌的在孢子萌发、菌丝体生长、发酵液已累积少量D-葡萄糖酸时加入。
CaCO3的加入量一般为完全中和当量的2/3,以防止沉淀。
钙盐发酵法的消耗（每吨产品）见表1。
生产流程如图1所示提取方法：钙盐发酵法的发酵液20%钙盐）成品D-葡萄糖酸钙D-葡萄糖酸（2）钠盐发酵法以NaOH为中和剂，黑曲霉为发酵菌，其培养基成分见表2.黑曲霉接入这种培养基，接种量5%-30%,然后加NaOH控制PH6.0-6.5，通气培养36h，30%左右葡萄糖全部转化为D-葡萄糖酸。
生产工艺流程如图2所示。
提取方法：脱色液浓缩液（45%固形物）结晶成品D-葡萄糖酸钠葡萄糖酸葡萄糖酸钙产酸16%-18%，葡萄糖酸钠产酸36%-40%，转化率90%-95%，提取率约为85%。
3.D-葡萄糖酸产品标准工业葡萄糖酸产品标准见表3.食品级D-葡萄糖酸钠产品标准见表4.国外D-葡萄糖酸钠产品标准见表5.4.新工艺进展日前由中国科技大学开发出双极膜电渗析法规模化生产葡萄糖酸的优化工艺，葡萄糖酸的转化率达95.6%以上。
葡萄糖酸生产
葡萄糖酸生产葡萄糖酸是一种重要的有机酸，在医药、食品、化妆品等领域有广泛的应用。
目前，葡萄糖酸主要通过微生物法、化学法和酶法来生产。
其中，微生物法是最常用的生产方式。
本文将重点介绍葡萄糖酸的生产过程、影响生产的因素以及未来可能的发展方向。
微生物法生产葡萄糖酸是通过将葡萄糖转化为葡萄糖酸来完成的。
常见的微生物生产工艺包括静态培养法、摇瓶培养法和发酵罐培养法。
（一）静态培养法静态培养法是将微生物接种在装有葡萄糖和适当培养基的瓶子中，让其在静态状态下进行生长和代谢。
该方法操作简单，但生产周期长，产量小。
因此，该方法已经被淘汰。
摇瓶培养法是将微生物接种在摇床或摇瓶中，通过持续搅拌来提高氧气供应和充分混合培养基。
该方法可以使微生物的代谢更为活跃，从而提高产量和生产速度。
（三）发酵罐培养法发酵罐培养法是将微生物接种在装有葡萄糖和培养基的发酵罐中，通过控制罐内氧气、温度、pH值等因素来加速菌群的生长和代谢。
发酵罐培养法生产周期短，产量大，是目前葡萄糖酸生产的主要方法。
（一）菌株选择菌株是影响葡萄糖酸生产的关键因素之一。
常用的菌株包括庚糖酸杆菌、乳酸菌、醋酸菌等。
每种菌株具有不同的代谢途径和生长特性，适用于不同的生产工艺和生产条件。
（二）培养基配方和剂量控制培养基是微生物生长和代谢的基础，不同的菌株在不同的培养基条件下有不同的生产表现。
培养基的配方和剂量控制有助于调节微生物的代谢过程，提高葡萄糖酸的产量和纯度。
（三）反应条件控制发酵反应条件对微生物的生长和代谢产生重要影响。
主要包括温度、pH值、氧气供应等。
不同的微生物需要不同的反应条件，优化反应条件可以使微生物的代谢更加活跃，提高葡萄糖酸的产量和质量。
三、未来可能的发展方向（一）基因工程技术在葡萄糖酸生产中的应用基因工程技术可以通过改造微生物的代谢途径，使其更为高效的合成葡萄糖酸。
例如，通过改造乳酸菌的代谢途径，使其在无需外源氧气的情况下合成葡萄糖酸。
（二）纯化技术的改进传统的葡萄糖酸提取和纯化方法不仅耗时耗力，还可能导致葡萄糖酸的流失和污染。
葡萄糖酸的发酵生产知识
葡萄糖酸的发酵生产知识简介葡萄糖酸是一种重要的有机酸，具有广泛的应用领域，包括食品、医药、化工等。
葡萄糖酸可以通过生物发酵的方法进行生产，这种方法具有环境友好、高效、可持续等优势。
本文将介绍葡萄糖酸的发酵生产知识。
发酵生产原理葡萄糖酸的发酵生产是利用微生物代谢能力对含有葡萄糖的底物进行发酵，将葡萄糖转化为葡萄糖酸。
常用的发酵菌主要有高温嗜热菌、亚麻油菌、乳酸菌等。
发酵过程中，微生物通过葡萄糖酸酶对葡萄糖进行代谢，产生葡萄糖酸和乳酸等有机酸。
发酵菌种选择选择合适的发酵菌种是葡萄糖酸发酵生产的关键。
一般来说，较常用的菌种有亚麻油菌、高温嗜热菌、乳酸菌等。
这些菌种具有较高的葡萄糖酸产量和较好的发酵能力。
在选择菌种时应考虑到其耐受性、产酸能力和生长速率等因素。
发酵过程调控发酵过程中的调控对葡萄糖酸产量和产品质量具有重要影响。
调控方法包括控制培养基成分、调节发酵条件和加入适量的辅助物质等。
在选择培养基成分时，要根据菌种的要求来确定碳源、氮源和微量元素等。
控制发酵温度、pH值和氧气供应等条件也是调控的关键。
发酵工艺优化为了提高葡萄糖酸的产量和质量，需要进行发酵工艺的优化。
发酵工艺优化主要包括选择合适的培养基和菌种，优化发酵条件，提高发酵的转化率和产酸效率。
同时，通过监测发酵过程中的关键指标，如菌体生长速率、底物消耗情况和产酸速率等，进行调控和优化。
产酸工艺流程葡萄糖酸的发酵生产主要分为以下几个步骤：培养基制备、发酵罐设备消毒、菌种接种、发酵过程控制、产酸液分离和精制等。
在培养基制备中，需要按照一定比例配制含有葡萄糖和其他营养成分的培养基。
消毒操作是为了防止杂菌污染，保证发酵过程的纯净度和产品的质量。
产酸液分离与精制在发酵过程结束后，需要对产酸液进行分离和精制。
一般采用蒸馏、晶体化和膜分离等方法。
蒸馏是利用葡萄糖酸与水的沸点差异进行分离，获得高纯度的葡萄糖酸。
晶体化是通过降低温度使葡萄糖酸结晶析出。
膜分离是利用膜的选择性渗透性将葡萄糖酸与其他成分分离。
葡萄糖酸钙工艺流程
葡萄糖酸钙工艺流程葡萄糖酸钙工艺流程一、引言葡萄糖酸钙是一种常用的食品酸味剂和调味剂，广泛应用于食品加工工业。
其制备过程包括葡萄糖的发酵、钙盐的添加及反应沉淀等步骤。
本文将介绍葡萄糖酸钙的工艺流程，包括原料准备、发酵、钙盐添加、沉淀、脱水、干燥等关键步骤。
二、原料准备1. 葡萄糖：选择高纯度的葡萄糖作为原料，确保制得的葡萄糖酸钙的纯度和质量。
2. 钙盐：常用的钙盐有碳酸钙、氢氧化钙等，根据实际需要选择合适的钙盐。
三、发酵1. 培养基调制：按照一定比例混合葡萄糖和水，加入适量的氮源、矿物质等，制备培养基。
2. 发酵操作：将培养基装入培养罐或发酵罐中，接种合适的微生物菌种，进行发酵培养。
控制培养温度、pH值和氧气供应等条件，使葡萄糖发酵产生葡萄糖酸。
四、钙盐添加及反应沉淀1. 键合反应：将发酵产生的葡萄糖酸与选择的钙盐加入反应容器中，进行键合反应。
控制反应温度、pH值和反应时间，使钙离子与葡萄糖酸形成稳定的结合物，即葡萄糖酸钙。
2. 沉淀：通过调节反应条件或添加沉淀剂，促使形成的葡萄糖酸钙颗粒沉淀下来。
五、脱水和干燥1. 脱水：将葡萄糖酸钙沉淀物进行脱水处理，去除多余的水分，常用的方法有真空脱水、离心脱水等。
2. 干燥：将脱水后的产物进行干燥处理，以去除残余的水分，常用的干燥方法包括气流干燥、真空干燥等。
六、总结葡萄糖酸钙的工艺流程包括原料准备、发酵、钙盐添加、反应沉淀、脱水和干燥等步骤。
通过合理的原料选择和控制各个步骤的条件，可以制得纯度高、质量好的葡萄糖酸钙产品。
根据实际生产需要，可以对工艺流程进行调整和优化，以提高产量和质量，并确保产品符合相关质量标准。
葡萄糖酸的发酵生产
发酵罐发酵 10 L 发酵罐装料7 L ,接种10 %的黑曲霉种子悬
液,搅拌转速250 r ·min - 1 ,无菌空气流量 0.4m3 ·h - 1 ,维持温度33 ℃,流加30 %的碱液维 持pH5.6 。残糖含量降至015 %以下时,结束发 酵。
•
EDTA 定钙法，发酵过程中葡萄糖酸的生成导 致发酵液p H 值下降,利用Ca (O H) 2 及CaCO3 与葡萄糖酸中和来维持发酵p H 值时,生成葡萄糖 酸的钙盐,通过直接测定发酵液中钙离子的含量可 折算得到生成的葡萄糖酸浓度(W G) 。
cE ×V E ×M
W G = ——-———— VS
• 1999 年,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,通气 、220 r ·min - 1，搅拌、流加氢氧化钠溶 液控制p H 值6.0～6.5 、温度32～ 34 ℃ 、发酵20 h , 残糖可降至1 g ·L - 1 以下。
• 2002 年,Anastassiadis 等利用筛选得到 的短梗霉( Aureobasi di um p ul l ul ans) 在连续式搅拌发酵罐中进行了静息细 胞和固定化细胞的葡萄糖酸连续转化实验, 葡萄糖酸浓度可达260 g ·L - 1 ,最高生成速 率为19 g·L - 1.h - 1 。
edta定钙法发酵过程中葡萄糖酸的生成导致发酵液p及caco3与葡萄糖酸中和来维持发酵p值时生成葡萄糖酸的钙盐通过直接测定发酵液中钙离子的含量可折算得到生成的葡萄糖酸浓度wce为所用edta的浓度mol为所用edta的体积ml为所取用的待标定溶液的体积ml葡萄糖含量的控制方式葡萄糖在较高含量下对许多微生物的生长和代谢都有抑制作用使菌体生长速率和产物生成速率处于较低水平发酵时间大大延长
葡萄糖酸钠的生产方法
葡萄糖酸钠的生产方法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，由于其无毒，原料来源广泛的特性，在化工、食品、医药、轻工等行业有广泛的用途。
此外还可用于电镀、胶卷制造等许多工业领域，应用前景十分广阔。
目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有生物发酵法、均相化学氧化法、电解氧化法以及多相催化氧化法等（1）生物发酵法。
该方法包括真菌发酵和细菌发酵，另外还有固定细胞发酵工艺，其中较普遍采用的是黑曲霉菌发酵制葡萄糖酸钠工艺。
该方法是在240- 300 g/L的葡萄糖溶液中加入一定量的营养物质，灭菌，冷却至适宜温度，接种体积分数为10%的黑曲霉种子液，开动搅拌，通气流，调整发酵液PH值维持在 6.0-6.5，温度保持在32-34℃。
发酵过程中滴加消泡剂，以消除发酵过程中所产生的泡沫。
整个发酵过程约需20 h，当残糖降至1g／L 时可以认为发酵结束。
菌体与发酵液分离后，发酵液经真空浓缩、结晶后可得葡萄糖酸钠晶体，或经喷雾干燥后制得葡萄糖酸钠粉状产品。
该方法具有发酵速度快、发酵过程易于控制、产品易提取等特点，但同时也有一定的缺陷，如产品色泽不易控制、无菌化要求程度高等。
（2）均相化学氧化法。
结晶葡萄糖加水溶解后加入催化剂，控制一定的温度，滴加次氯酸钠溶液，同时滴加离子膜液碱来控制反应体系的pH值，使平衡向生成葡萄糖酸钠的方向移动。
通过测定残糖量来确定反应终点，然后过滤，将反应液浓缩，利用氯化钠溶解度比葡萄糖酸钠溶解度低的特性，浓缩后先析出氯化钠，后析出葡萄糖酸钠来进行提纯，可得葡萄糖酸钠含量在95%(质量分数)以上的产品。
采用次氯酸钠氧化法生产葡萄糖酸钠具有转化率高，工艺过程简单，成本低的优点，但是其中间步骤多，副产物多，产物难于分离，因此在应用上受到了限制。
（3）电解氧化法。
该方法是在电解槽中加入一定浓度的葡萄糖溶液，再加入适宜的电解质，在一定温度、一定电流密度下恒电流电解。
葡萄糖酸的发酵
发酵过程中的杂菌污染问题
原因
发酵设备、管道、培养基等未彻底灭 菌，或者操作过程中存在交叉污染。
解决方案
加强发酵前后的清洁和消毒工作，确 保设备、管道和培养基的无菌状态； 定期对发酵液进行检测，发现杂菌污 染及时采取措施处理。
产物分离纯化难度大的问题
原因
目标产物与其他杂质在性质上相近，难以通过常规的分离方法将其完全分离。
葡萄糖酸的发酵
• 葡萄糖酸的发酵概述 • 葡萄糖酸的发酵过程 • 葡萄糖酸发酵的优化与改进 • 葡萄糖酸发酵的挑战与解决方案 • 葡萄糖酸发酵的发展趋势与展望
目录
01
葡萄糖酸的发酵概述
葡萄糖酸发酵的定义
01
葡萄糖酸发酵是指利用微生物将葡萄糖转化为葡萄糖酸的过程。
02
葡萄糖酸发酵是工业上大规模生产葡萄糖酸的重要途径。
光合生物转化
利用光合微生物将葡萄糖 转化为葡萄糖酸，实现太 阳能的利用和生物产物的 合成。
拓展葡萄糖酸发酵的应用领域
食品添加剂
葡萄糖酸作为食品添加剂，可用于提高食品的酸度和口感，延长 食品的保质期。
化工原料
葡萄糖酸可用于合成多种有机酸和酯类化合物，作为化工原料广 泛应用于医药、农药、染料等领域。
环境治理
发酵条件的优化
温度
选择适宜的温度范围，以提高菌株的生长和 发酵活性。
pH值
控制发酵液的pH值，以适应菌株的最佳生 长和代谢条件。
溶氧
优化溶氧条件，以满足菌株在发酵过程中的 需氧需求。
碳源和氮源
选择适当的碳源和氮源，以满足菌株的生长 和葡萄糖酸发酵的需求。
产物分离纯化的改进
高效分离技术
采用高效液相色谱、离子交换色谱等技术， 实现葡萄糖酸的快速分离和纯化。