渗透压对黑曲霉发酵生产葡萄碳酸钠的影响

摘要

葡萄糖酸钠(sodium gluconate)是一种多羟基酸,目前己广泛应用于化工、食品、医药、轻工等行业.工业上葡萄糖酸钠的生产多以黑曲霉为菌株采取批发酵法,其中关键性底物葡萄糖在发酵开始时一次性加入发酵液中.低的初始糖浓度可能会降低发酵最终的产率和得率,过高初始糖浓度可能会导致发酵过程的渗透压过大,从而对发酵过程产生影响.因此,为确定最佳初始渗透压,即最佳初始葡萄糖浓度,本文首先在摇瓶上考察了不同初始渗透压对黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠的影响,并确定了最佳初始渗透压,然后在5-L发酵罐上进行了验证.结果表明,摇瓶上随初始渗透压的增加,平均耗糖速率和葡萄糖酸钠产率都先逐渐增大而后减小,初始渗透压1800mOsm/kg两者都达到最大,分别约是600mOsm/kg的2.6倍和3.25倍.发酵期间初始渗透压2800mOsm/kg的最大GOD总活性约是600mOsm/kg的13.8倍,这可能是因为低渗对葡萄糖氧化酶(GOD)活性有抑制作用,而高渗会诱导GOD活性.5-L发酵结果与摇瓶发酵相似,其中,1800mOsm/kg发酵OUR为58.8mmol/L/h,得率高达1.182±0.012(g/g),这与目前工业上的酸钠种子发酵转至正常批发酵的得率相当.综合考虑葡萄糖消耗速率、GOD活性、酸钠产率和得率及氧气消耗速率(OUR)、二氧化碳产生速率(CER)等参数,黑曲霉种子直接发酵生产葡萄糖酸钠的最佳初始渗透压约为1800mOsm/kg,相应的初始糖浓度为350g/L,目前这一结果已用于企业规模生产葡萄糖酸钠.