文档介绍：该【黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠实习报告 】是由【夜紫儿】上传分享，文档一共【19】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠实习报告 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。名目
前言 2
葡萄糖酸钠概述 2
葡萄糖酸钠的制备工艺 4
制备方法的比较 6
葡萄糖酸钠的进展史 6
试验材料 7
菌种 7
培育基 7
主要试剂 8
主要仪器 8
试验方法 8
发酵培育 8
检测 8
DNS 测定总糖和复原糖 8
氨基氮的测定 10
菌浓测定：离心体积和干重 11
葡萄糖酸钠含量的测定 11
试验结果与争论 12
葡萄糖含量 12
总糖和复原糖含量 12
氨基氮 13
葡萄糖酸钠 14
菌体浓度的测定 15
菌体生长状况 15
在线检测 16
5 展望 19
前言
葡萄糖酸钠概述
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。其分子式为 C6H11O7Na ，相对分子质量为 。葡萄糖酸钠是葡萄糖的深加工产品，也是制备葡萄糖酸内酯、葡萄糖酸盐(锌、铜、
亚铁盐) 等的根底原料。该产品热稳定性好，无潮解性，由于其优良的螯合性能而被广泛用于水质处理、电镀、金属与非金属的外表清洗及水泥生产等多种工业部门，在化工、食品、医药、轻工等行业有着广泛的用途。工业级的葡萄糖酸钠是建筑工业上混凝土的塑化剂，食品级的葡萄糖酸可作为食品德业的酸味剂。另外葡萄糖酸钠的毒性和腐蚀性微小，能与某些二价或三价金属离子形成水溶性络合物，因此在医疗和化工行业作为清洗剂被利用。美国及日本等国在20 世纪 50
年月就开头工业化生产，我国自 1955 年由轻工业部上海工业试验所试制葡萄糖酸成功后进展快速，目前全国已有几十家葡糖酸。葡萄糖酸钠的主要用途有：
用作钢铁外表清洗剂
钢铁外表如需要镀钵、镀铬、镀锡、镀镍以适应特别用途时，如制造马口铁， 镀锌板，外表镀铬〔电度〕等，其钢坯外表均需经过严格清洗，使镀层物与钢铁外表结实结合，这时候其清洗药剂中添加葡萄糖酸钠将会到达格外抱负的效果。这一点已经被国际上制造马口铁的大公司所证明。
用作水泥掺合剂
水泥中添加肯定数量葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，即推迟混凝土的最初与最终凝固时期，例如添加 %的葡萄糖酸钠， 可将 混凝土的初凝 固时间延长 10 倍以上，也就是将混凝土的可塑时间从几小时延长至几天，而不影响其牢 度。可塑性与延缓最初凝固时间在混凝土作业中是格外重要的问题，如在高温度季节施工及大型的工程作业中，延缓最初凝固时间则是个难题，葡萄糖酸钠可圆满解 决这个问题。另外高温时胶接油井是比较困难的，添加了葡萄糖酸钠后的混凝土在 170℃高温下，在几个小时内可塑，因此也能圆满解决上述问题。因此葡萄糖酸 钠作为水泥掺合剂在国外已大量应用于重要的建筑工程，如中东的大量桥梁工程中。但是我们国内在这方面应用也还
未推广应用，据说有在造纸废水中提炼纤维素磺 酸钠，其效果与葡萄糖酸钠根本是不行相提并论的。
此外还可在电镀，胶卷制造工业中应用
作为一种多羟基羧酸型优良的缓蚀阻垢剂葡萄糖酸钠，由于具有上述诸多特异性质，如能在应用技术上肯下功夫，必将会被开发成一个很大的产业。
葡萄糖酸钠在建筑工业中的应用
混凝土是一种组合物料，由水泥、集料、掺合剂和水制成。混凝土是全部人工制造的物料中最大量的。混凝土中四分之三是集料，然而在混凝土中最具活性的成分是 水泥浆。混凝土的性质和性能主要打算于水泥浆的性质。混凝土中的掺合剂能供给一些有益的作用如加速凝固，延缓凝固，使空气成气泡状存在，削减用水量和增加 塑性等等。通常在水泥中同时使用数种掺合剂，各种不同的掺合剂在一些应用中能相互强化。葡萄糖酸钠可以作为掺合剂用在混凝土中，它在混凝土中的功能如下：减水剂和缓凝剂葡萄糖酸钠一般是单独使用，但是也可以与其它缓凝剂如碳水化合物和磷酸盐协作起来使用。葡萄糖酸钠是一种结晶的粉末。是在妥当规定和掌握的条件下生产出来的。此化合物是化学纯的并且无腐蚀性。质量是恒定的。这些特点能保证它在应用中有牢靠的和重复性的结果。
葡萄糖酸钠作为减水剂
通过参加减水剂，水对水泥比〔W/C〕能够减小。 通过参加葡萄糖酸钠能够获得如下的效果： 1、 增进工作性 在水对水泥比〔W/C〕不变的状况下，参加葡萄糖酸钠能增进工作性。这时，葡萄糖酸钠是起增塑剂的作用。在葡萄糖酸钠加量在 %以下时，其改进工作性 的程度与参加量成正比。2、增进强度 当水泥含量保持不变而混凝土中的水含量可降低〔即 W/C 降低〕。当葡萄糖酸钠的参加量为 %时，加水量可削减 10%。 3、 降低水泥含量 水和水泥含量以同比例降低，W/C 比保持不变。此时，葡萄糖酸钠作为水泥减量剂。 一般状况下，以下两方面对混凝土的性能说很为重要：收缩和产生热量。
葡萄糖酸钠作为缓凝剂
葡萄糖酸钠能够显著延缓混凝土的起始的和终了的凝固时间。%以下时，起始凝固时间的对数与配加量成正比例关系，即配加量加一倍， 起始凝固 的时间延迟到十倍，这就使能工作的时间从很少几个小时延长到几天而无损于强度。 特别是在热天和需要放置的时间较长时，这是一项重要的优点。
用作玻璃瓶专用清洗剂
饮料工业，食品工业，酿造工业的日数以亿万计的玻璃瓶，如汽水瓶，啤酒瓶，牛奶瓶，罐头瓶，酱油瓶，酒瓶等，其清洗工作是一项格外重要的事情，清洗剂的药 剂配方是一项难度较高的技术工作。目前国内尚未消灭一种比较抱负的药剂。主要存在问题有：去垢力不强，易堵塞洗瓶机的喷咀及管路；对瓶贴及瓶颈铁锈去染力 不抱负；洗后微量残留物对食用安全性不抱负〔如磷酸盐残留〕；洗涤水排放成公害〔不能符合国家规定之标准〕。如在其玻璃瓶清洗剂的药剂配方中改用葡萄糖酸 钠为主体，则上述问题均能迎刃而解。〔八十年月已在上海汽水厂，上海啤酒厂做大型试验，有鉴定证明〕这方面的应用国内尚未开发，假设形成市场，潜力很大。
用作水质稳定剂
由于葡萄糖酸钠具有优异的缓蚀阻垢作用，所以被广泛用于水质稳定剂，例如作为石油化工企业循环冷却水系统，低压锅炉，内燃机冷却水系统等处理药剂。由于它 有以下特异优点： ⑴具有明显的协调效应。适用于钼、硅、磷、钨、亚硝酸盐等配方，由于协调效应影响，缓蚀效果大大提高。 ⑵缓蚀率随温度上升而增加。一般缓蚀剂随着温度上升而缓蚀率下降，甚至完全失去作用。但葡萄糖酸钠恰恰相反，缓蚀率在肯定范围内随温度上升而提高，例如对 炭钢等材质的试验中，温度从77℃F 于上升到 120℃F，其缓冲率平均提高5%以上。所以葡萄糖酸钠这种奇异的特性，对较高温度的体系或从低温到高温的变 温体系 ，作缓蚀剂使用 是格外抱负。 ⑶阻垢力量强：对钙，镁，铁盐具有很强的络合力量， 所以阻垢力量很强，特别对 Fe3+有极好的螯合作用，甚至在全 PH 范围内部有作用。 ⑷灭公害。使用葡萄糖酸钠作为循环冷却水缓蚀阻垢剂，到达灭公害，这是目前所使用的其他缓蚀阻垢剂无法比较的优点。
用于医药方面
调整人体内酸碱平衡，以恢复神经正常作用，亦可基于同样目的， 用于食品添加剂。
葡萄糖酸钠的制备工艺
目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有生物发酵法、相化学氧化法、 电解氧化法、 多相催化氧化法。
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， 其中较普遍承受的是黑曲霉菌发酵制葡萄糖酸钠工艺。
该方法是在 240-300g/L 的葡萄糖溶液中参加肯定量的养分物质，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，调整发鞘夜 pH 值维持在 - ，温度保持在32 - 34OC 。发酵过程中滴加消泡剂， 以消退发酵过程中所产生的泡沫。 整个发酵过程约需 20h，当残糖降至 1g/L 时可以认为发酵完毕。菌体与发酵液分别后，发酵液经真空浓缩、结晶可得葡萄糖酸钠晶体， 或经喷雾枯燥后制得葡萄糖酸钠粉状产品。该方法具有发酵速度快、发酵过程易于掌握、产品易提取等特点，但同时也有肯定缺陷，如产品色泽不易掌握、无菌化要求程度高等。
均相化学氧化法
结晶葡萄糖加水溶解后参加催化剂，掌握肯定的温度，滴加次氯酸钠溶液， 同时滴加离子膜液碱来掌握反响体系的 p H 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响终点，然后过滤，将反响液浓缩，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展提纯，可得葡萄糖酸钠含量在 95%( 质量分数)以上的产品。
承受次氯酸钠氧化法生产葡萄糖酸钠具有转化率高、工艺过程简洁、本钱低的优点，但是其中间步骤多，副产物多，产物难于分别， 因此在应用上受到了限制。
高树桐等在国外改进的次氯酸钠氧化法的根底上，又进展了改进，提高了物料浓度并在室温进展反响，具备了工业化生产的条件。于 1989 年 10 月在石家庄东华化工厂建成了 100t/a 中试装置，收率在 90%左右。但是副产物氯化钠混在产品中，不易分别。为此必需将氧化后的反响液用酸酸化，使生成的葡萄糖酸钠转化为内酷，蒸出水后再用有机溶剂萃取，使氯化钠与内醋分别，然后再用碱中和， 使内醋转化为葡萄糖酸钠。流程繁琐，本钱较高。
电解氧化法
该方法是在电解槽中参加肯定浓度的葡萄糖溶液，再参加适宜的电解质，在肯定温度、肯定电流密度下恒电流电解。其工业参数确实定因参加电解质的不同而异。例如，以溴化钠为电解质时， 葡萄糖浓度为 %(质量分数)温度掌握在40℃，电流密度为 1 A .dm-2 ， 电解质浓度为 2%(质量分数)，电解过程中碳酸钠可一次性参加。电解完毕后电解液经浓缩、结晶，可得葡萄糖酸钠晶体。
电解氧化法虽然抑制了生物发酵法和均相化学氧化法的某些缺点，但在工业生产中能耗大，不易掌握，因此工业化生产中很少承受。
多相催化氧化法
配制肯定量的葡萄糖溶液参加于四口 烧瓶中， 称取适量催化剂参加到此烧瓶中，恒温。向溶液中通入空气，并不断滴加肯定浓度的 NaOH 溶液来维持肯定的 pH 值。反响后的溶液经冷却、抽滤〔催化剂回收)，滤液减压蒸馏浓缩、结晶，风干后得到葡萄糖酸钠晶体。
该法工艺简洁，反响平稳，易于掌握，反响条件温顺，其葡萄糖转化率在95%左右。缺点是所用催化剂在循环使用肯定次数后，催化效率下降，使葡萄糖转化率降低，反响时间延长甚至根本无催化活性， 催化剂必需报废更，相应提高了单位产品催化剂耗量，也使葡萄糖酸钠产品生产本钱较高。由此可见，催化剂性能的好坏是使用此法的关键。催化氧化法还是目前国内葡萄糖酸钠生产的主要方法，其产量占到 80%以上。
制备方法的比较
葡萄糖氧化制备葡萄糖酸钠的 4 种方法，目前在中国均有广泛争论。在工业化生产上，生物发酵法和多相催化氧化法应用较多。其中多相催化氧化法具有工艺过程简洁、反响条件温顺(各种气-液-固三相混合的反响器在常压均可承受， 反响温度一般掌握在 60 ℃以下)反响时间短、转化率高、三废少且易处理的特点， 此法关键是催化剂的性能及循环使用的次数。只要选择适宜的催化剂体系，通过催化剂屡次套用，抑制贵重金属价格昂贵和催化剂失活的缺点，多相催化氧化法将具有较大的优越性和应用潜力。
葡萄糖酸钠生产作为一种传统行业，其主要生产方法有发酵法，电解氧化法及催化氧化法。其中发酵法有真菌发酵法，细菌发酵法，细菌发酵以及固定细胞发酵法等。目前行业中普遍承受的是承受的是黑曲霉发酵制葡萄糖酸钠的工艺。葡萄糖酸钠由葡萄糖经葡萄糖糖化酶催化生成葡萄糖酸再经氢氧化钠中和生成。生产过程中多承受黑曲霉，以葡萄糖为底物进展发酵生产。从化学反响方程式来看在合成途径中生成一分子 FADH2，FADH2 在呼吸链中以氧为受体被氧化。在葡萄糖酸快速合成的过程中需要氧的供给。
葡萄糖酸钠的进展史
葡萄糖酸钠行业作为兴产业，进展迅猛，有报道称：2025-2025 年国内葡萄糖酸钠行业的产量保持了 %的复合增长率，中国已成为全球重要的生产国和出口国。中国目前有超过四十家葡萄糖酸钠生产企业，大局部分布在玉米主产区，主要产地分布在山东、浙江、河南、湖北、广东、江苏、江西、 安徽等地。年总产能超过 60 万吨 ，不包括广东、浙江等南方地区葡萄糖酸钠水剂产品，
如计算在内将会超过 70 万吨。仅山东就超过 7 家，全部承受发酵法生产，总产能超过 40 万吨，浙江也超过 7 家，少数承受发酵法生产，总产能超过 10 万吨左右。 其他省份生产厂家较少，规模小，大多承受多相催化氧化法，以生产水剂产品为主。
微生物发酵法生产葡萄糖酸钠在我国进展于 60 年月，当时上海微生物争论所上了我国第一家微生物生产该产品技术，当时主要是作为口服葡萄糖酸钙等食品级产品生产；1955 年轻工业部上海工业是试验所陈陶等选出黑曲霉 360，以葡萄糖为碳源转化率 %，以后山东华制药厂投入工业化生产；60 年月江苏大丰、浙江温州、江西赣南、浙江仙居也间续投产；1992 年上海工业微生物所孙智凤等高糖发酵葡萄糖酸中试成功[19]。进入 21 世纪初，产品应用争论很活泼， 应用效果格外显著。2025 年 5 月，青岛科海改造衣康酸生产线，以淀粉原料承受发酵工艺单效蒸发装置生产 2 万吨葡萄糖酸钠；2025 年 10 月，山东凯翔与山东省食品发酵工业争论设计院合作承受发酵工艺和多效蒸发技术建成 3 万吨葡 萄糖酸钠生产线，2025 年扩至 5 万吨，蒸发技术已申请国家专利并获授权，技术指标和质量指标处于；2025 年济南华明承受发酵法投产 2 万吨生产线；2025 年开头西王集团在赖氨酸生产线上改建 20 万吨葡萄糖酸钠； 2025--2025 年德州福洋、兖州百盛相继投产 5 万吨葡萄糖酸钠生产线 。这一时期内，其他省份，发酵法上马葡萄糖酸钠的企业极少。至此，山东省内以淀粉、淀粉乳为原料发酵法生产葡萄糖酸钠的总产能超过 40 万吨，占全国产量的半壁江山。
为了对黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠进展过程放大，本试验在 50 L 发酵罐中以黑曲霉作为菌种发酵生产葡萄糖酸钠。
试验材料
菌种
黑曲霉 Aspergillus niger
培育基
发酵培育基〔25 L〕：玉米粉糖化液 140 g/l，玉米浆 ， KH2PO4 g/l， (NH4)2HPO4 g/l， MgSO4 g/L， polyether defoamer ml/l
培育基糊化、液化、糖化后灭菌，可防止培育基结团。
补料培育基 〔8L〕：350 g/l 葡萄糖， g/l KH2PO4， g/l (NH4)2HPO4，
g/l MgSO4
主要试剂
玉米粉、玉米浆为市售。
MgS04·7H20、KH2P04 、(NH4)2HPO4 为国产分析纯。
主要仪器
电子天平 上海周密科学仪器天平仪器厂
真空枯燥箱 上海第三器厂 紫外可见分光光度计 上海第三器厂 真空泵 巩义市英峪予华仪器厂
安捷伦液相色谱仪 美国 Agilent 公司
台式恒温摇床 江苏太仓市试验设备厂电热式压力蒸汽消毒器 无锡其次医疗器械厂 超净工作台 苏州空气净化设备厂
pH 计 北京 Hanna 公司
W501 升降恒温水浴锅 上海申顺生物科技高压液相
试验方法
发酵培育
将茄子瓶斜面用 50 mL 无菌水洗下，以 %的接种量接入培育基，其他掌握条件参考过程中具体掌握参数。
检测
DNS 测定总糖和复原糖葡萄糖标准液〔1 g/L〕
预先将分析纯葡萄糖置 80℃烘箱内约 12 小时。准确称取 g 葡萄糖于烧杯中，用蒸馏水溶解后，移至 500 mL 容量瓶中，定容，摇匀，备用。
3，5-二硝基水杨酸试剂〔DNS 试剂〕
将 g 3，5-二硝基水杨酸溶于 200 mL 2N NaOH 溶液中〔不适宜用高温促溶〕，接着参加 500 mL 含 130 g 酒石酸钾钠的溶液，混匀。再参加 5 g 结晶酚和 5g 亚硫酸钠，搅拌溶解后，定容至 1000 mL。暗处保存备用。
复原糖测定 DNS 法操作规程
复原糖 测定加稀释样液 ml
补水到 ml DNS ml
沸水浴显色 min 冷却后补水到 ml 550nm ABS
1
5
10
总糖测定
总糖 测定
加稀释样液 ml
补水到 ml 1
加盐酸〔6M〕 ml 5
沸水浴 min
冷却加氢氧化钠(6M)
ml
加 DNS ml
沸水浴显色 min 冷却后补水到 ml 550 nm ABS
20
5
10
样品稀释到 %含量进展测定
C% = (Ai+) ´
1 ´ ´ D
V取
Ai ： 测得的吸光度
V 取 ：稀释后样品测定时的取样量
D ：样液的稀释倍数
氨基氮的测定
试验原理
氨基酸具有两性性质，不能直接用酸碱滴定，但与甲醛反响后使氨基封闭而羧基的酸性增加，可用强碱滴定。氨基酸与甲醛反响生成二羟甲基氨基酸，这个反响是中和法测定氨基酸和定量的依据，称为甲醛滴定法(formol titration)。
R-CH-COOH + 2HCHO NH2
R-CH-COO- + H+ N(CH2-OH)2
试剂配制
Ⅰ、%甲基红指示剂： g 指示剂溶于 100 mL 60%乙醇中。Ⅱ、%酚酞指示剂： g 指示剂溶于 100 mL 60%乙醇中。Ⅲ、0. 05 N 氢氧化钠标准溶液的配制与标定
A、配制
称取氢氧化钠 2 g，加煮沸的冷蒸馏水至 1000 mL。B、标定
准确称取 105℃枯燥至恒重的苯甲酸氢钾基准物 g，加蒸馏水至250 mL，即为 N 苯甲酸氢钾标准溶液。准确吸取苯甲酸氢钾标准溶液 10 mL， 加酚酞指示剂 2~3 滴，用 N 氢氧化钠溶液滴定至粉红色。
C、计算
NNaOH =×10/VNaOH
N-氢氧化钠标准溶液浓度