發(fā)酵生產(chǎn)中還原糖和葡萄糖檢測(cè)指標(biāo)的分析

1、發(fā)酵生產(chǎn)中還原糖和葡萄糖檢測(cè)指標(biāo)的分析史建國(guó) 楊俊慧 孟慶軍 楊艷 馬耀宏 張利群山東省科學(xué)院生物研究所，濟(jì)南， 250014)摘 要 采用還原糖測(cè)定法和葡萄糖酶電極測(cè)定法，對(duì)谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn) 上淀粉糖原料和發(fā)酵液中還原糖和葡萄糖進(jìn)行了測(cè)定，對(duì)其變化的特點(diǎn) 和意義進(jìn)行了研究。 結(jié)果表明： 淀粉糖液中葡萄糖 / 還原糖比值變化從 80% - 94.2% ；發(fā)酵過(guò)程中，谷氨酸生產(chǎn)菌首先消耗葡萄糖，發(fā)酵28h ，葡萄糖含量接近零，而還原糖含量為 1.0% ；還原糖測(cè)定儀用于發(fā)酵后期還原 糖測(cè)定，精密度(RSD )為2.21 ,對(duì)發(fā)酵后期的精確控制具有一定的應(yīng) 用價(jià)值。關(guān)鍵詞 還原糖，葡萄糖，發(fā)酵過(guò)程控

2、制微生物發(fā)酵生產(chǎn)中常以淀粉為基本原料，經(jīng)水解生成還原糖或葡萄 糖，供發(fā)酵使用。糖的檢測(cè)是生產(chǎn)過(guò)程控制的常規(guī)生化指標(biāo)1 。近年來(lái)，還原糖測(cè)定儀和葡萄糖測(cè)定儀已在發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用，并逐步取代傳統(tǒng)的 手工滴定法，實(shí)現(xiàn)了還原糖和葡萄糖快速、準(zhǔn)確的儀器化分析，大大減 少了人為測(cè)定的誤差 2、3。但由于測(cè)定原理和方法的不同，使測(cè)定結(jié)果出 現(xiàn)了差異。本文對(duì)多年來(lái)在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中測(cè)定的還原糖和葡萄糖結(jié) 果進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)還原糖和葡萄糖檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行了比較和分析，對(duì)發(fā)酵 生產(chǎn)中儀器分析方法的應(yīng)用特點(diǎn)和意義進(jìn)行了探討。1 材料和方法1.1 實(shí)驗(yàn)材料淀粉水解液糖化液為蓮花集團(tuán)不同的糖化車間的送檢樣品；谷氨酸 發(fā)酵液為菱

3、花集團(tuán)三分廠送檢樣品；化學(xué)試劑均為分析純，用蒸餾水配 制。1.2 實(shí)驗(yàn)方法1.2.1 還原糖測(cè)定1) 斐林試劑滴定法采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定法( GB/T 5009.7 1985)2） 還原糖測(cè)定儀采用山東科學(xué)院生物中心提供的SGD-m型還原糖測(cè)定儀。該儀器測(cè)定原理同還原糖斐林試劑滴定法。測(cè)定方法如下：接通電源（220V）,按“開(kāi)/關(guān)”鍵，自動(dòng)啟動(dòng)準(zhǔn)備 程序；用微量注 射器將標(biāo)準(zhǔn)品注入反應(yīng)池，完成后自動(dòng)定標(biāo)；測(cè)定時(shí)，用微量注射器將被測(cè)樣品注入反應(yīng)池，儀器自動(dòng)完成測(cè)定過(guò)程，并顯示和打印測(cè)定值。1.2.2 葡萄糖測(cè)定采用山東省科學(xué)院生物研究所提供的 SBA-40 型谷氨酸 -葡萄糖雙功 能分析儀。其原理是

4、葡萄糖氧化酶（GOD）在有氧條件下催化葡萄糖，在過(guò)氧化氫型電極 上 產(chǎn)生電流。該電流值與葡萄糖的濃度 有線性比例 關(guān) 系。 測(cè)定方法如下：儀器開(kāi)機(jī)后，進(jìn)樣器取25 L 用微量進(jìn)樣器取 定值。自動(dòng)進(jìn)入 清洗過(guò)程 。當(dāng)儀器出現(xiàn)進(jìn)樣指令后，用微量 標(biāo)準(zhǔn)溶液注入反應(yīng)池，儀器自動(dòng)顯示校正結(jié)果。測(cè)定時(shí)，25 L樣品液注入反應(yīng)池，20s后儀器自動(dòng)顯示或打印測(cè) 2 結(jié)果與討論2.1 淀粉糖樣品中還原糖和葡萄糖測(cè)定將糖化車間送檢的淀粉糖化液分別稀釋。還原糖測(cè)定時(shí)稀釋糖濃度至 1%以內(nèi)，采用費(fèi)林氏劑滴定法測(cè)定；葡萄糖測(cè)定稀釋至0.1% 以內(nèi)，1）。采用葡萄糖酶電極分析儀測(cè)定。測(cè)定值乘以稀釋倍數(shù)為測(cè)定結(jié)果（表該試驗(yàn)

5、所提供的糖化樣品DE值都在95以上，且顏色淺，透光率好，按常規(guī)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)衡量基本一致。但樣品中葡萄糖/ 還原糖值變化較大。由11、12表 1 可以看出：葡萄糖 /還原糖比值變化從80% - 94.2% ；其中，號(hào)樣品還原糖含量差別僅有0.2%，而葡萄糖 / 還原糖比值相差 8%以上。因此，采用發(fā)酵生產(chǎn)中葡萄糖和還原糖的測(cè)定對(duì)常規(guī)糖質(zhì)量控制標(biāo)具有 一定的應(yīng)用價(jià)值。表1淀粉糖液中還原糖和葡萄糖測(cè)定結(jié)果樣品還原糖（%葡萄糖（%葡萄糖/還原糖（%134.031.4793.0233.031.194.2332.530.2593.1431.529.092.1527.025.7595.4625.523.692.

6、6719.618.092.0818.817.492.6917.615.688.61016.014.087.51115.213.488.21215.012.080.01313.611.886.82.2發(fā)酵過(guò)程還原糖和葡萄糖的測(cè)定將發(fā)酵液分別稀釋，采用斐林氏劑滴定法測(cè)定還原糖；采用葡萄糖酶電極分析儀測(cè)定葡萄糖。測(cè)定值乘以稀釋倍數(shù)為測(cè)定結(jié)果。根據(jù)發(fā)酵 時(shí)間順序，取不同發(fā)酵罐在同一發(fā)酵時(shí)間上測(cè)定結(jié)果的平均值進(jìn)行比較 分析，結(jié)果見(jiàn)表 2。表2發(fā)酵過(guò)程葡萄糖和還原糖含量的測(cè)定結(jié)果時(shí)間（h）還原糖（%葡萄糖（%015.213.9614.413.0813.511.91011.810.41210.28.9148

7、.37.2166.45.4185.44.3204.33.2223.01.9241.81.0261.50.5281.00.1300.80.1320.30.1由表2可以看出：發(fā)酵開(kāi)始時(shí)，發(fā)酵液中還原糖含量高于葡萄糖 1.09% ;葡萄糖/還原糖為92%;在0-8h之間，還原糖代謝速率為0.215% ,葡萄糖為0.225% ; 8h以后，谷氨酸發(fā)酵代謝速率明顯提高，在10 - 24h，還原糖與葡萄糖平均代謝速率基本相同，在0.8%左右。26h以后，發(fā)酵進(jìn)入后酵期，還原糖和葡萄糖消耗速率下降。在發(fā)酵28h，葡萄糖含量接近零，而還原糖含量為1.0% 0 28h以后，發(fā)酵是在葡萄糖為零的狀態(tài)下進(jìn)行。說(shuō)明在

8、發(fā)酵過(guò)程中，菌體首先消耗葡萄糖，葡萄糖是谷氨酸生產(chǎn) 菌的優(yōu)勢(shì)碳源和能源。因此，發(fā)酵原料中葡萄糖含量的測(cè)定具有重要的 意義。但對(duì)于發(fā)酵后期控制，還原糖指標(biāo)的測(cè)定更為重要。2.3發(fā)酵后期還原糖的測(cè)定采用還原糖測(cè)定儀對(duì)谷氨酸發(fā)酵后期樣品進(jìn)行測(cè)定。用微量進(jìn)樣器吸取500卩L樣品，不經(jīng)稀釋直接進(jìn)行測(cè)定。連續(xù)測(cè)定8次，結(jié)果見(jiàn)表 3 0表3 發(fā)酵后期還原糖測(cè)定結(jié)果0.3780.0082.21測(cè)定值() 0.369 0.373 0.371 0.378 0.392 0.389 0.377 0.374 0.376 平均值（）標(biāo)準(zhǔn)差（S）RSD(%)由以上結(jié)果可以看出，對(duì)于發(fā)酵后期樣品（還原糖含量小于還原糖測(cè)定儀可

9、以直接測(cè)定，不需樣品的稀釋，而且測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，相 對(duì)誤差不超過(guò) 0.1 %，般在 0.05 %以內(nèi)，精密度（RSD% ）為 目前，發(fā)酵生產(chǎn)中常用斐林試劑手工滴定法，人為測(cè)定誤差一般在1 %)2.21%。0.20.5 %之間。對(duì)于一個(gè)100噸的發(fā)酵罐，放罐前 0.5%的測(cè)定誤差意味著約有400公斤的還原糖進(jìn)入下游過(guò)程，不僅造成原料的損失，也影響后 提取效率，對(duì)后期污水處理也帶來(lái)不穩(wěn)定控制因素。因此，發(fā)酵后期控 制過(guò)程需要對(duì)還原糖進(jìn)行精確的測(cè)定。第一作者：博士研究員參考文獻(xiàn)Filho. Flow1 Andre Fernando Oliveira, Orlando Fatibello- inject

10、ion spectrophotometric determination of reducing sugarsreactor in a domestic microwaveusing a focalized coiledovenJ. Talanta, 1999,50:899 9042 孫士青, 李智紅. 電極法測(cè)定食品中葡萄糖含量的研究 J. 營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào) , 1998,(20)2:229 2333 史建國(guó), 馬耀宏, 張利群等 . 還原糖快速測(cè)定技術(shù)在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng) 用J.食品與發(fā)酵工業(yè)，2003,29(11):107108Evaluation of Reducing Sugar and

11、Glucose for Fermentation Process ControlShi Jianguo Yang Junhui Meng Qingjun Yang Yan Ma YaohongZhang Liqun(Biology Research Institute of Shandong Academy of Sciences, Jinan, 250014, China)productsTheprocessABSTRACT The reducing sugar and glucose in starch sugar and fermentation liquids were determi

12、ned by using Fehling reagent method and glucose oxidase electrode respectively. significance of the two parameters for fermentation control were discussed. The results showed that the ratios of glucose and reducing sugar in different sugar products varied from 80% to 94.2%; During the fermentation period glucose was preferablywhereashigherwhichconsumed, reaching a very low concentration( 0.1%) at 28 h, the reducing sugar remained at a concentration of 1.0%. Reducing sugar in final fermentation stage