一种酶法生产葡萄糖酸钠的工艺方法技术

本发明专利技术提供了一种高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法，包括：在以葡萄糖为原料的反应罐中，加入过氧化氢酶与葡萄糖氧化酶进行酶促反应；并流加葡萄糖氧化酶，使反应液中葡萄糖氧化酶的酶活维持在2000U/ml‑2500U/ml，当葡萄糖含量低于3g/L的时候结束反应；结晶、分离、干燥，获得葡萄糖酸钠成品。本发明专利技术的方法相对于现有技术酶添加量而言，至少可以降低10％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生化工程领域，具体涉及一种酶法生产葡萄糖酸钠的工艺方法。
技术介绍
葡萄糖酸钠别名D-葡萄糖酸钠，在工业上用途十分广泛，可应用于食品、医药、化工、水处理等行业，在混凝土行业用作高效缓凝剂、高效减水剂等等。目前，葡萄糖酸钠的生产方法主要有微生物发酵法、电解法和催化氧化法、双酶法等方法。由于微生物法的条件温和，节能明显而被广泛采用。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，其过程是发酵罐加入大量培养基后，接入种子液进行发酵，其发酵控制的方法主要是控制菌体浓度、pH、温度、发酵罐转速、溶解氧浓度(DO)、残糖、浓度等方面，随着优良菌种的选育已经可以耐受较高的底物浓度，但是由于大量培养基的加入以及副产物给后期的提取带来很大麻烦，直接影响到产品的质量和转化率。因为每批发酵都要维持一定的菌体浓度，并且是每进行一批发酵都要培养一批菌种，菌体培养和发酵过程中消耗葡萄糖，使发酵收率降低。而采用酶法生产葡萄糖酸钠，是通过向葡萄糖中加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，在一定条件下葡萄糖经葡萄糖氧化酶催化与氧气和水反应生成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解成水和氧气，葡萄糖酸和氢氧化钠反应生成葡萄糖酸钠。酶法优点是转化效率高，生产时间短，产品纯度高，工艺简单。酶法生产葡萄糖酸钠目前的缺点是酶要另外生产，酶成本较高，而且酶法生产葡萄糖酸钠过程中酶活会降低，当降低到一定程度反应就会停止，所以酶添加量较大。例如，以目前本领域酶法生产主要公司诺维信公司为例，该公司生产酶添加量为葡萄糖氧化酶3.5kg/T干物、过氧化氢酶3.5kg/T干物。综上所述，目前本领域缺乏酶法生产葡萄糖酸钠的优化方法，即迫切需要一种节省酶添加量，降低生产成本，同时又提高生产速率的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法，包括以下步骤：1)、在反应罐中加入葡萄糖；2)、在反应罐中加入过氧化氢酶与葡萄糖氧化酶进行酶促反应；3)、流加葡萄糖氧化酶，使反应液中葡萄糖氧化酶的酶活维持在2000U/ml-2500U/ml，当葡萄糖含量低于3g/L的时候结束反应；4)灭酶，将获得的葡萄糖酸钠脱色、过滤、结晶、分离、干燥，获得葡萄糖酸钠成品。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤1)中所述葡萄糖为300g/L-350g/L。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤1)中还加入了消泡剂。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤2)中加入的所述过氧化氢酶的酶活为37.5万U/ml，所述葡萄糖氧化酶的酶活为873.6万U/ml。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤2)的条件为流加35％的氢氧化钠控制PH5.5-6.0，控制转速和风量维持罐内溶氧30％-40％。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤3)中控制葡萄糖氧化酶的酶活在2000U/ml-2500U/ml的方法为当酶活降低到2100U/ml-2600U/ml的时候开始流加葡萄糖氧化酶(87.36万U/ml)。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤4)中所述灭酶的条件为升温80℃灭酶30min。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤4)中所述脱色为使用活性炭脱色。优选地，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法中，所述步骤4)中所述过滤的方法为板框过滤除杂质；所述结晶的方法为105-115℃浓缩至70％以上含量，冷却结晶；所述分离的方法为分离机将晶体与液体分离；所述干燥的方法为流化床干燥。由上可知，本专利技术高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法，至少有以下优点：1)本专利技术的方法可以大大节省酶添加量，降低生产成本；2)同时，又可以提高生产速率。3)本专利技术的方法相对于现有技术酶添加量而言(如葡萄糖氧化酶3.5kg/T干物、过氧化氢酶3.5kg/T干物)，至少可以降低10％。具体实施方式以下通过具体实施例进一步对本专利技术的技术方案进行说明，应理解以下仅为本专利技术的示例性说明，并不用于限制本专利技术权利要求的保护范围。实施例1：第一步，在50L罐中加入30L反应液其中葡萄糖含量300g/L，加入6ml的消泡剂；第二步，罐中分别加入过氧化氢酶31.5ml(添加量为3.5kg/T干物)、葡萄糖氧化酶10ml(罐内酶活大于2500U/ml)开始反应，流加35％的氢氧化钠控制PH5.5-6.0，控制转速和风量维持罐内溶氧30％-40％。第三步，流加葡萄糖氧化酶，检测反应液中葡萄糖氧化酶的含量，当酶活降低到2100U/ml的时候开始流加葡萄糖氧化酶(87.36万U/ml)使反应液中葡萄糖氧化酶的酶活维持在2000U/ml。当葡萄糖含量低于3g/L的时候结束反应。反应时长20小时，葡萄糖氧化酶总使用量为28ml(相当于添加量为3.1kg/T干物)。第四步、灭酶、脱色：升温80℃灭酶30min，活性炭脱色。第五步、过滤：板框过滤除杂质。第六步、结晶：105-115℃浓缩至质量含量70％以上，冷却结晶。第七步、分离、干燥：分离机将晶体与液体分离，然后流化床干燥，得葡萄糖酸钠成品。葡萄糖酸钠纯度为99.4％，收率为96.2％；与
技术介绍
中提到的对比例添加量(葡萄糖氧化酶3.5kg/T干物)相比，葡萄糖氧化酶添加量节约11％(添加量为3.1kg/T干物)。实施例2：第一步，在50L罐中加入30L反应液其中葡萄糖含量350g/L，加入6ml的消泡剂；第二步，罐中分别加入过氧化氢酶36.75m1(37.5万U/m1)、葡萄糖氧化酶10ml(罐内酶活大于2500U/m1)开始反应，流加35％的氢氧化钠控制PH5.5-6.0，控制转速和风量维持罐内溶氧30％-40％。第三步，流加葡萄糖氧化酶，检测反应液中葡萄糖氧化酶的含量，当酶活降低到2600U/ml的时候开始流加葡萄糖氧化酶(87.36万U/ml)使反应液中葡萄糖氧化酶的酶活维持在2500U/ml。当葡萄糖含量低于3g/L的时候结束反应。反应时长18.5小时，葡萄糖氧化酶总使用量为31ml(添加量为2.95kg/T干物)。第四步、灭酶、脱色：升温80℃灭酶30min，活性炭脱色。第五步、过滤：板框过滤除杂质。第六步、结晶：105-115℃浓缩至质量含量70％以上，冷却结晶。第七步、分离、干燥：分离机将晶体与液体分离，然后流化床干燥，得葡萄糖酸钠成品。葡萄糖酸钠纯度为99.5％，收率为96.8％，葡萄糖氧化酶添加量节约15.65％(与
技术介绍
中提到的对比例添加量3.5kg/T干物相比，葡萄糖氧化酶总使用量为2.95kg/T干物)。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法，包括以下步骤：1)、在反应罐中加入葡萄糖；2)、在反应罐中加入过氧化氢酶与葡萄糖氧化酶进行酶促反应；3)、流加葡萄糖氧化酶，使反应液中葡萄糖氧化酶的酶活维持在2000U/ml‑2500U/ml，当葡萄糖含量低于3g/L的时候结束反应；4)灭酶，将获得的葡萄糖酸钠脱色、过滤、结晶、分离、干燥，获得葡萄糖酸钠成品。

【技术特征摘要】
1.一种高效酶法生产葡萄糖酸钠的方法，包括以下步骤：1)、在反应罐中加入葡萄糖；2)、在反应罐中加入过氧化氢酶与葡萄糖氧化酶进行酶促反应；3)、流加葡萄糖氧化酶，使反应液中葡萄糖氧化酶的酶活维持在2000U/ml-2500U/ml，当葡萄糖含量低于3g/L的时候结束反应；4)灭酶，将获得的葡萄糖酸钠脱色、过滤、结晶、分离、干燥，获得葡萄糖酸钠成品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中所述葡萄糖为300g/L-350g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中还加入了消泡剂。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述消泡剂的量为0.2‰重量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中加入的所述过氧化氢酶的酶活为37.5万U/ml，所述葡萄糖氧化酶的酶活为873.6万U/ml。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，曹大鹏，方建，任峰，马春燕，高文学，
申请(专利权)人：山东福洋生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37