一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法
【專利摘要】本發明公開了一種以葡萄糖為原料，利用包埋法固定后的葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶混合液，進行生產制備葡萄糖酸鈉的方法。該生產方法的優點在于：（1）利用海藻酸鈉包埋固定葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶；（2）生產過程中酶能夠回收持續反應節約酶用量；本發明的葡萄糖酸鈉含量99%以上。本發明生產工藝簡單，酶可回收，產品后處理簡單，更適合于工業化生產。
【專利說明】一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生產葡萄糖酸鈉生產的【技術領域】，具體涉及一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法。
【背景技術】
[0002]葡萄糖酸鈉又稱五羥基己酸鈉，是一種白色或淡黃色結晶粉末，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚。它是一種用途極廣的多羥基有機酸鹽，是葡萄糖的深加工產品，也是制備葡萄糖酸內酯、葡萄糖酸鹽(鋅、銅、亞鐵鹽)等的基礎原料，在食品工業可用作營養增補劑、固化劑、緩沖劑等。該產品無毒、熱穩定性好、無潮解性，且原料來源廣泛，由于其優良的螯合性能而被廣泛用于水質處理、電鍍、金屬與非金屬的表面清洗及水泥生產等多種工業部門，在化工、食品、醫藥、輕工等行業有著廣泛的用途。特別在水泥外加劑方面，隨著城市高層建筑和城市攪拌站的發展，葡萄糖酸鈉作為減水劑和緩凝劑使用，取得了良好的效果，世界范圍內推廣迅速，得到廣泛應用。在醫藥方面，鈉對維持細胞外滲透壓和容量、調節酸堿平衡、發揮神經肌肉的正常功能具有重要的作用，可有效防止低鈉綜合癥的發生。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種工藝簡單、酶利用率高的利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法。
[0004]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法，包括以下步驟:(1)將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液與海藻酸鈉溶液混合，混合酶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1:10-1:5，然后滴入CaCl2溶液中固化形成微球；(2)將葡萄糖溶解，制成質量濃度為30%-35%的葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到發酵罐中，葡萄糖溶液的加入量為發酵罐體積的3/5?4/5，保持葡萄糖溶液的溫度為30°C -40°C,通入空氣 0.2vvm-0.5vvm (air volume/culture volume/min,通氣比)、通入時間30min-60min，待溶氧穩定后校正溶氧電極為100% ; (3)停止通氣，泄壓，添加步驟(I)制得的固定化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量為6kg-8kg/t葡萄糖；(4)向發酵罐內通入空氣，保持發酵罐的罐壓為0.14MPa-0.16MPa;用蠕動泵向發酵罐中泵入質量分數為30%-32%的氫氧化鈉溶液，控制發酵罐內的溫度為34°C -36°C，保持pH在5.2-5.7 ; (5)當發酵罐內中葡萄糖含量(質量)降到0.8%以下時，反應完成；(6)將反應液直接過濾，回收固定化的酶混合微球投入發酵灌繼續投料進行生產，然后將反應液濃縮、結晶、離心干燥得到結晶葡萄糖酸鈉。
[0005]所述步驟(I)中葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液的總質量濃度為109Γ30%，葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的質量比為1-2:1 ;海藻酸鈉溶液質量濃度為0.5%-1.5%。
[0006]所述步驟(I)中CaCl2溶液的質量濃度為1%_2%。
[0007]葡萄糖在有氧條件下可被氧化酶氧化為葡糖糖內酯和雙氧水，葡萄糖內酯與水反應生成葡萄糖酸，葡萄糖酸與氫氧化鈉反應生成葡萄糖酸鈉。
[0008]本發明產生的有益效果是，由于雙氧水的存在影響葡萄糖的氧化，所以利用過氧化氫酶分解為水和氧，促進了葡萄糖的氧化；通過對固化后的酶混合微球的回收，提高了酶的利用率，降低了生產成本。
[0009]
【專利附圖】
【附圖說明】
圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護環境范圍不限于此。
[0011]實施例1
如圖1所示，一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法，包括以下步驟:(I)將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液(葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液的總質量濃度為10%，萄糖氧化酶和過氧化氫酶的質量比為1:1)與海藻酸鈉溶液(質量濃度為0.5%)混合，混合酶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1:10，然后滴入CaCl2溶液(質量濃度為1%)中固化形成酶混合微球；(2)將葡萄糖溶解，制成質量濃度為30%的葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到發酵罐中，葡萄糖溶液的加入量為發酵罐體積的2/3，保持葡萄糖溶液的溫度為30°C，通入空氣0.2vvm、通入時間30min，待溶氧穩定后校正溶氧電極為100% ；(3)停止通氣，泄壓，添加步驟(I)制得的固化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量為6kg/t葡萄糖；(4)向發酵罐內通入空氣，保持發酵罐的罐壓為0.14MPa ;用蠕動泵向發酵罐中泵入質量分數為30%的氫氧化鈉溶液，控制發酵罐內的溫度為34°C，保持pH為5.2 ; (5)當發酵罐內中葡萄糖含量(質量)降到0.8%以下時，反應完成；(6)將反應液直接過濾，回收固定化的酶混合微球投入發酵灌繼續投料進行生產，然后將反應液濃縮、結晶、離心干燥得到結晶葡萄糖酸鈉，制備的葡萄糖酸鈉含量99%以上。
[0012]實施例2
如圖1所示，一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法，包括以下步驟:(1)將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液(葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液的總質量濃度為30%，萄糖氧化酶和過氧化氫酶的質量比為2:1)與海藻酸鈉溶液(質量濃度為1.5%)混合，混合酶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1:5，然后滴入CaCl2溶液(質量濃度為2%)中固化形成酶混合微球；(2)將葡萄糖溶解，制成質量濃度為35%的葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到發酵罐中，葡萄糖溶液的加入量為發酵罐體積的3/5，保持葡萄糖溶液的溫度為40°C，通入空氣0.5vvm、通入時間60min，待溶氧穩定后校正溶氧電極為100% ；(3)停止通氣，泄壓，添加步驟(I)制得的固化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量為8kg/t葡萄糖；(4)向發酵罐內通入空氣，保持發酵罐的罐壓為0.16MPa ;用蠕動泵向發酵罐中泵入質量分數為32%的氫氧化鈉溶液，控制發酵罐內的溫度為36°C，保持pH在5.7 ; (5)當發酵罐內中葡萄糖含量(質量)降到0.8%以下時，反應完成；(6)將反應液直接過濾，回收固定化的酶混合微球投入發酵灌繼續投料進行生產，然后將反應液濃縮、結晶、離心干燥得到結晶葡萄糖酸鈉，葡萄糖酸鈉含量99%以上。
[0013]實施例3 如圖1所示，一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法，包括以下步驟:(I)將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液(葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液的總質量濃度為20%，萄糖氧化酶和過氧化氫酶的質量比為1.5:1)與海藻酸鈉溶液(質量濃度為1%)混合，混合酶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1:8，然后滴入CaCl2溶液(質量濃度為1.5%)中固化形成酶混合微球；(2)將葡萄糖溶解，制成質量濃度為32%的葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到發酵罐中，葡萄糖溶液的加入量為發酵罐體積的4/5，保持葡萄糖溶液的溫度為35°C，通入空氣0.35vvm、通入時間45min，待溶氧穩定后校正溶氧電極為100% ；(3)停止通氣，泄壓，添加步驟(I)制得的固定化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量為7kg/t葡萄糖；(4)向發酵罐內通入空氣，保持發酵罐的罐壓為0.15MPa ;用蠕動泵向發酵罐中泵入質量分數為31%的氫氧化鈉溶液，控制發酵罐內的溫度為35°C，保持pH在5.5 ; (5)當發酵罐內中葡萄糖含量(質量)降到0.8%以下時，反應完成；(6)將反應液直接過濾，回收固定化的酶混合微球投入發酵灌繼續投料進行生產，然后將反應液濃縮、結晶、離心干燥得到結晶葡萄糖酸鈉，葡萄糖酸鈉含量99%以上。
【權利要求】
1.一種利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液與海藻酸鈉溶液混合，混合酶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1:10-1:5，然后滴入CaCl2溶液中固化形成酶混合微球；(2)將葡萄糖溶解，制成質量濃度為30%-35%的葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到發酵罐中，葡萄糖溶液的加入量為發酵罐體積的3/5?4/5，保持葡萄糖溶液的溫度為30°C _40°C，通入空氣0.2vvm-0.5vvm、通入時間30min-60min，待溶氧穩定后校正溶氧電極為100% ;(3)停止通氣，泄壓，添加步驟(I)制得的固化后的酶混合微球，酶混合微球的加入量為6kg-8kg/t葡萄糖；(4)向發酵罐內通入空氣，保持發酵罐的罐壓為0.14MPa-0.16MPa ;用蠕動泵向發酵罐中泵入質量分數為30%-32%的氫氧化鈉溶液，控制發酵罐內的溫度為34°C -36°C，保持pH在5.2-5.7 ; (5)當發酵罐內中葡萄糖含量降到0.8%以下時，反應完成；(6)將反應液直接過濾，回收固定化的酶混合微球投入發酵灌繼續投料進行生產，然后將反應液濃縮、結晶、離心干燥得到結晶葡萄糖酸鈉。
2.如權利要求1所述的利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的生產方法，其特征在于，所述步驟(I)中葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的混合酶液的總質量濃度為109Γ30%，葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的質量比為1-2:1 ;海藻酸鈉溶液質量濃度為0.5%-1.5%。
3.如權利要求1所述的利用固定化酶制備葡萄糖酸鈉的生產方法，其特征在于，所述步驟(I)中CaCl2溶液的質量濃度為1%_2%。
【文檔編號】C12P7/58GK104263766SQ201410439491
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】張兵團, 周效杰, 陸啟明, 李錦 , 王曉飛, 史昊, 朱瑞青, 羅文杰, 從浩, 鞏舒琪, 翁東東 申請人:鄲城財鑫糖業有限責任公司