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        葡萄糖檢測在發(fā)酵工業(yè)中的應用

        作者:總管理員   時(shí)間:2021-11-19 11:53:42  來(lái)源:未知   瀏覽{dede:myad name='這是電話(huà)'/}:次
         葡萄糖為很多發(fā)酵品種直接或間接的優(yōu)質(zhì)碳源,因此在沈陽(yáng)葡萄糖代謝和調控方面有很多研究和成果。本文在葡萄糖與還原糖的關(guān)系、葡萄糖阻遏及葡萄糖檢測方法等方面進(jìn)行重點(diǎn)討論,希望能給大家提供一些幫助。

        還原糖與非還原糖的區別

                斐林試劑以及由檸檬酸、硫酸銅與氫氧化鈉配制的本尼迪特試劑(班氏試劑)常與醛糖及酮糖在水浴加熱的條件下反應產(chǎn)生氧化亞銅磚紅色沉淀,即試劑本身被還原,所以凡能與上述試劑發(fā)生反應的糖稱(chēng)為還原糖(reducing sugar),凡不能與上述試劑發(fā)生反應的糖稱(chēng)為非還原糖(non reducing sugar),糖苷不能發(fā)生上述反應。葡萄糖分子中含有游離醛基,果糖分子中含有游離酮基,乳糖和麥芽糖分子中含有游離的醛基,故它們都是還原糖。

                非還原性糖有蔗糖、淀粉、纖維素等,但它們都可以通過(guò)水解生成相應的還原性單糖。

                由于發(fā)酵過(guò)程多使用葡萄糖或者由葡萄糖聚合成的多糖,因此不區別還原糖與葡萄糖,比如使用菲林滴定法檢測葡萄糖和總糖。

        葡萄糖在發(fā)酵中的應用

                沈陽(yáng)葡萄糖是很多發(fā)酵產(chǎn)物的主要碳源,葡萄糖的調控必需符合菌種的代謝特點(diǎn),防止出現因為沈陽(yáng)葡萄糖濃度偏大或偏小的情況,即,要嚴格控制其在發(fā)酵液中的濃度。在發(fā)酵前期,如果葡萄糖濃度太高,容易對菌體生長(cháng)產(chǎn)生阻遏、抑制和限制作用;在發(fā)酵后期,如果葡萄糖濃度過(guò)低,則會(huì )限制菌體生長(cháng)和產(chǎn)物合成。因此目前工業(yè)中常使用過(guò)程流加葡萄糖,輔助在線(xiàn)檢測葡萄糖濃度,從而實(shí)現葡萄糖的穩定控制,取得良好的性結果。

                葡萄糖在滅菌時(shí)要防止發(fā)生美拉德反應同,因為一旦出現這種反應,生成的紅色或黑色物質(zhì)會(huì )對發(fā)酵結果產(chǎn)生嚴重的影響。所謂美拉德反應是一種非酶褐變現象,原理是:羰基化合物(還原糖類(lèi))和氨基化合物(氨基酸和蛋白質(zhì))間的反應,經(jīng)過(guò)復雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類(lèi)黑精或稱(chēng)擬黑素,所以又稱(chēng)羰胺反應。
        葡萄糖效應

                葡萄糖效應又稱(chēng)葡萄糖阻遏或分解代謝產(chǎn)生阻遏作用:沈陽(yáng)葡萄糖或某些容易利用的碳源,其分解代謝產(chǎn)物阻遏某些誘導酶體系編碼的基因轉錄的現象。如大腸埃希氏菌培養在含葡萄糖和乳糖的培養基上,在葡萄糖沒(méi)有被利用完之前,乳糖操縱子就一直被阻遏,乳糖不能被利用,這是因為葡萄糖的分解物引起細胞內cAMP含量降低,未結合cAMP的CAP蛋白不能與啟動(dòng)子結合,RNA聚合酶不能與乳糖的啟動(dòng)基因結合,以至轉錄不能發(fā)生,直到葡萄糖被利用完后,乳糖操縱子才進(jìn)行轉錄,形成利用乳糖的酶,這種現象稱(chēng)葡萄糖效應。

        葡萄糖檢測方法

                發(fā)酵過(guò)程常見(jiàn)沈陽(yáng)葡萄糖檢測方法,如菲林滴定法、氧化酶一偶聯(lián)比色法(GOD POD法) 、氣相色譜法 、高效液相色譜法,旋光法、生物傳感器法。

        菲林滴定法 

               原理:還原糖可以將菲林試劑中的二價(jià)銅離子還原為一價(jià)銅離子,反應終點(diǎn)可以 由次甲基蘭指示(藍色消失形成磚紅色),根據一定量的菲林試劑完全還原所需的還原糖量,可計算加入樣品中的還原糖的含量。

        1.試劑 菲林試劑甲液:稱(chēng)取69.3g硫酸銅晶體,用蒸餾水溶解,定容至1000ml 菲林試劑乙液:稱(chēng)取346g酒石酸鉀鈉,100g氫氧化鈉,用蒸餾水溶解定容至1000ml 次甲基藍溶液:1g次甲基藍溶于100ml水 

        2.儀器 水浴鍋。

        特點(diǎn):手工操作,過(guò)程復雜,受到多種因素干擾,但是成本較低,所以目前仍為多數企業(yè)采用。

        通過(guò)原理可以分析出本方法檢測結果其實(shí)是還原糖,而非絕對的葡萄糖量。

        氧化酶一偶聯(lián)比色法

             GOD-POD法即沈陽(yáng)葡萄糖氧化酶法,可以用來(lái)測定葡萄糖。葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)利用氧和水將葡萄糖氧化為葡萄糖酸,并釋放過(guò)氧化氫。過(guò)氧化物酶(peroxidase,POD)在色原性氧受體存在時(shí)將過(guò)氧化氫分解為水和氧,并使色原性氧受體4-氨基安替比林和酚去氫縮合為紅色醌類(lèi)化合物,即Trinder反應。紅色醌類(lèi)化合物的生成量與葡萄糖含量成正比。這一方法目前在臨床上用于診斷糖尿病。由于可自動(dòng)化操作,因此未來(lái)也可能應用于發(fā)酵液的檢測。
        HPLC法

                莫海濤等建立了同時(shí)測定沈陽(yáng)葡萄糖、蔗糖、麥芽糖和乳糖的高效液相色譜方法。樣品經(jīng)水超聲波浸取,采用Hypersil NH2柱分離,流動(dòng)相為乙晴/水(二者體積比為80:20),用激光蒸發(fā)光散射檢測器檢測。結果表明:四者的線(xiàn)性范圍分別為15~1 000,20--1500,15~1000,12~1 000mg/L,檢出限為4.5~6.0 mg/L,樣品的加標平均回收率為92.9%~99.0%,相對標準偏差為1.9%~3.5%。與前者相比,HPLC檢測的準確度和專(zhuān)一性更高。

        旋光度法

                在沈陽(yáng)葡萄糖濃度與旋光度值的線(xiàn)性關(guān)系的考察中,精密稱(chēng)取適量經(jīng)98~100℃干燥至恒重的純葡萄糖,加水溶解并稀釋?zhuān)凑招夤舛确y定,旋光度a對濃度C回歸,得到的回歸方程。結果表明:當葡萄糖質(zhì)量濃度為15.58~103.84 g/L時(shí),具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。
        生物傳感器法

                葡萄糖生物傳感器的工作原理如下:葡萄糖首先在GOD催化作用下生成過(guò)氧化氫,過(guò)氧化氫在過(guò)氧化物酶(HRP)的催化作用下,將2價(jià)還原態(tài)電介質(zhì)Os氧化成Os3+,氧化態(tài)電介質(zhì)Os3+在較低工作電壓下被還原,產(chǎn)生的還原電流與被測沈陽(yáng)葡萄糖濃度呈線(xiàn)性關(guān)系,通過(guò)檢測還原電流即可得到對應葡萄糖濃度。

        氣相色譜法

                采用氣相色譜分析萄萄糖等多羥基化合物時(shí),由于多羥基化合物極性大、沸點(diǎn)高,直接進(jìn)樣分析無(wú)法進(jìn)行,所以多采用硅醚化試劑與羥基反應,生成易揮發(fā)、低極性、高穩定性的三甲基硅醚衍生物,再進(jìn)行氣相色譜分析。

                 沈陽(yáng)葡萄糖應該與 pH、溫度、溶解氧等作為關(guān)鍵參數,不同的菌種適合不同的調控策略,但是無(wú)論何種策略,都需要正確的檢測出濃度。本文列舉了多種檢測方法,企業(yè)可根據實(shí)際情況選擇某一檢測方法,同時(shí)為了保證檢測的正確性,可以在過(guò)程中安排1~2個(gè)有值的肓樣。本文從還原糖與葡萄糖的區別,葡萄糖效應,葡萄糖檢測方法進(jìn)行了綜述,希望對大家有所幫助。

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