發(fā)酵生產(chǎn)中還原糖和葡萄糖檢測指標的分析

1、發(fā)酵生產(chǎn)中還原糖和葡萄糖檢測指標的分析史建國 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，濟南， 250014)摘 要 采用還原糖測定法和葡萄糖酶電極測定法，對谷氨酸發(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行了測定，對其變化的特點 和意義進行了研究。 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% ；還原糖測定儀用于發(fā)酵后期還原 糖測定，精密度(RSD )為2.21 ,對發(fā)酵后期的精確控制具有一定的應(yīng) 用價值。關(guān)鍵詞 還原糖，葡萄糖，發(fā)酵過程控

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。糖的檢測是生產(chǎn)過程控制的常規(guī)生化指標1 。近年來，還原糖測定儀和葡萄糖測定儀已在發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用，并逐步取代傳統(tǒng)的 手工滴定法，實現(xiàn)了還原糖和葡萄糖快速、準確的儀器化分析，大大減 少了人為測定的誤差 2、3。但由于測定原理和方法的不同，使測定結(jié)果出 現(xiàn)了差異。本文對多年來在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中測定的還原糖和葡萄糖結(jié) 果進行了總結(jié)，對還原糖和葡萄糖檢測指標進行了比較和分析，對發(fā)酵 生產(chǎn)中儀器分析方法的應(yīng)用特點和意義進行了探討。1 材料和方法1.1 實驗材料淀粉水解液糖化液為蓮花集團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 實驗方法1.2.1 還原糖測定1) 斐林試劑滴定法采用國家標準測定法( GB/T 5009.7 1985)2） 還原糖測定儀采用山東科學(xué)院生物中心提供的SGD-m型還原糖測定儀。該儀器測定原理同還原糖斐林試劑滴定法。測定方法如下：接通電源（220V）,按“開/關(guān)”鍵，自動啟動準備 程序；用微量注 射器將標準品注入反應(yīng)池，完成后自動定標；測定時，用微量注射器將被測樣品注入反應(yīng)池，儀器自動完成測定過程，并顯示和打印測定值。1.2.2 葡萄糖測定采用山東省科學(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。 測定方法如下：儀器開機后，進樣器取25 L 用微量進樣器取 定值。自動進入 清洗過程 。當(dāng)儀器出現(xiàn)進樣指令后，用微量 標準溶液注入反應(yīng)池，儀器自動顯示校正結(jié)果。測定時，25 L樣品液注入反應(yīng)池，20s后儀器自動顯示或打印測 2 結(jié)果與討論2.1 淀粉糖樣品中還原糖和葡萄糖測定將糖化車間送檢的淀粉糖化液分別稀釋。還原糖測定時稀釋糖濃度至 1%以內(nèi)，采用費林氏劑滴定法測定；葡萄糖測定稀釋至0.1% 以內(nèi)，1）。采用葡萄糖酶電極分析儀測定。測定值乘以稀釋倍數(shù)為測定結(jié)果（表該試驗

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)量標準衡量基本一致。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定對常規(guī)糖質(zhì)量控制標具有 一定的應(yīng)用價值。表1淀粉糖液中還原糖和葡萄糖測定結(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)酵過程還原糖和葡萄糖的測定將發(fā)酵液分別稀釋，采用斐林氏劑滴定法測定還原糖；采用葡萄糖酶電極分析儀測定葡萄糖。測定值乘以稀釋倍數(shù)為測定結(jié)果。根據(jù)發(fā)酵 時間順序，取不同發(fā)酵罐在同一發(fā)酵時間上測定結(jié)果的平均值進行比較 分析，結(jié)果見表 2。表2發(fā)酵過程葡萄糖和還原糖含量的測定結(jié)果時間（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)酵開始時，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)下進行。說明在

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

9、以直接測定，不需樣品的稀釋，而且測定結(jié)果準確，相 對誤差不超過 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，人為測定誤差一般在1 %)2.21%。0.20.5 %之間。對于一個100噸的發(fā)酵罐，放罐前 0.5%的測定誤差意味著約有400公斤的還原糖進入下游過程，不僅造成原料的損失，也影響后 提取效率，對后期污水處理也帶來不穩(wěn)定控制因素。因此，發(fā)酵后期控 制過程需要對還原糖進行精確的測定。第一作者：博士研究員參考文獻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. 電極法測定食品中葡萄糖含量的研究 J. 營養(yǎng)學(xué)報 , 1998,(20)2:229 2333 史建國, 馬耀宏, 張利群等 . 還原糖快速測定技術(shù)在谷氨酸發(fā)酵過程中的應(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