发酵生产中还原糖和葡萄糖检测指标的分析

1、发酵生产中还原糖和葡萄糖检测指标的分析史建国 杨俊慧 孟庆军 杨艳 马耀宏 张利群山东省科学院生物研究所，济南， 250014)摘 要 采用还原糖测定法和葡萄糖酶电极测定法，对谷氨酸发酵生产 上淀粉糖原料和发酵液中还原糖和葡萄糖进行了测定，对其变化的特点 和意义进行了研究。 结果表明： 淀粉糖液中葡萄糖 / 还原糖比值变化从 80% - 94.2% ；发酵过程中，谷氨酸生产菌首先消耗葡萄糖，发酵28h ，葡萄糖含量接近零，而还原糖含量为 1.0% ；还原糖测定仪用于发酵后期还原 糖测定，精密度(RSD )为2.21 ,对发酵后期的精确控制具有一定的应 用价值。关键词 还原糖，葡萄糖，发酵过程控

2、制微生物发酵生产中常以淀粉为基本原料，经水解生成还原糖或葡萄 糖，供发酵使用。糖的检测是生产过程控制的常规生化指标1 。近年来，还原糖测定仪和葡萄糖测定仪已在发酵生产中应用，并逐步取代传统的 手工滴定法，实现了还原糖和葡萄糖快速、准确的仪器化分析，大大减 少了人为测定的误差 2、3。但由于测定原理和方法的不同，使测定结果出 现了差异。本文对多年来在谷氨酸发酵生产中测定的还原糖和葡萄糖结 果进行了总结，对还原糖和葡萄糖检测指标进行了比较和分析，对发酵 生产中仪器分析方法的应用特点和意义进行了探讨。1 材料和方法1.1 实验材料淀粉水解液糖化液为莲花集团不同的糖化车间的送检样品；谷氨酸 发酵液为菱

3、花集团三分厂送检样品；化学试剂均为分析纯，用蒸馏水配 制。1.2 实验方法1.2.1 还原糖测定1) 斐林试剂滴定法采用国家标准测定法( GB/T 5009.7 1985)2） 还原糖测定仪采用山东科学院生物中心提供的SGD-m型还原糖测定仪。该仪器测定原理同还原糖斐林试剂滴定法。测定方法如下：接通电源（220V）,按“开/关”键，自动启动准备 程序；用微量注 射器将标准品注入反应池，完成后自动定标；测定时，用微量注射器将被测样品注入反应池，仪器自动完成测定过程，并显示和打印测定值。1.2.2 葡萄糖测定采用山东省科学院生物研究所提供的 SBA-40 型谷氨酸 -葡萄糖双功 能分析仪。其原理是

4、葡萄糖氧化酶（GOD）在有氧条件下催化葡萄糖，在过氧化氢型电极 上 产生电流。该电流值与葡萄糖的浓度 有线性比例 关 系。 测定方法如下：仪器开机后，进样器取25 L 用微量进样器取 定值。自动进入 清洗过程 。当仪器出现进样指令后，用微量 标准溶液注入反应池，仪器自动显示校正结果。测定时，25 L样品液注入反应池，20s后仪器自动显示或打印测 2 结果与讨论2.1 淀粉糖样品中还原糖和葡萄糖测定将糖化车间送检的淀粉糖化液分别稀释。还原糖测定时稀释糖浓度至 1%以内，采用费林氏剂滴定法测定；葡萄糖测定稀释至0.1% 以内，1）。采用葡萄糖酶电极分析仪测定。测定值乘以稀释倍数为测定结果（表该试验

5、所提供的糖化样品DE值都在95以上，且颜色浅，透光率好，按常规质量标准衡量基本一致。但样品中葡萄糖/ 还原糖值变化较大。由11、12表 1 可以看出：葡萄糖 /还原糖比值变化从80% - 94.2% ；其中，号样品还原糖含量差别仅有0.2%，而葡萄糖 / 还原糖比值相差 8%以上。因此，采用发酵生产中葡萄糖和还原糖的测定对常规糖质量控制标具有 一定的应用价值。表1淀粉糖液中还原糖和葡萄糖测定结果样品还原糖（%葡萄糖（%葡萄糖/还原糖（%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发酵过程还原糖和葡萄糖的测定将发酵液分别稀释，采用斐林氏剂滴定法测定还原糖；采用葡萄糖酶电极分析仪测定葡萄糖。测定值乘以稀释倍数为测定结果。根据发酵 时间顺序，取不同发酵罐在同一发酵时间上测定结果的平均值进行比较 分析，结果见表 2。表2发酵过程葡萄糖和还原糖含量的测定结果时间（h）还原糖（%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：发酵开始时，发酵液中还原糖含量高于葡萄糖 1.09% ;葡萄糖/还原糖为92%;在0-8h之间，还原糖代谢速率为0.215% ,葡萄糖为0.225% ; 8h以后，谷氨酸发酵代谢速率明显提高，在10 - 24h，还原糖与葡萄糖平均代谢速率基本相同，在0.8%左右。26h以后，发酵进入后酵期，还原糖和葡萄糖消耗速率下降。在发酵28h，葡萄糖含量接近零，而还原糖含量为1.0% 0 28h以后，发酵是在葡萄糖为零的状态下进行。说明在

8、发酵过程中，菌体首先消耗葡萄糖，葡萄糖是谷氨酸生产 菌的优势碳源和能源。因此，发酵原料中葡萄糖含量的测定具有重要的 意义。但对于发酵后期控制，还原糖指标的测定更为重要。2.3发酵后期还原糖的测定采用还原糖测定仪对谷氨酸发酵后期样品进行测定。用微量进样器吸取500卩L样品，不经稀释直接进行测定。连续测定8次，结果见表 3 0表3 发酵后期还原糖测定结果0.3780.0082.21测定值() 0.369 0.373 0.371 0.378 0.392 0.389 0.377 0.374 0.376 平均值（）标准差（S）RSD(%)由以上结果可以看出，对于发酵后期样品（还原糖含量小于还原糖测定仪可

9、以直接测定，不需样品的稀释，而且测定结果准确，相 对误差不超过 0.1 %，般在 0.05 %以内，精密度（RSD% ）为 目前，发酵生产中常用斐林试剂手工滴定法，人为测定误差一般在1 %)2.21%。0.20.5 %之间。对于一个100吨的发酵罐，放罐前 0.5%的测定误差意味着约有400公斤的还原糖进入下游过程，不仅造成原料的损失，也影响后 提取效率，对后期污水处理也带来不稳定控制因素。因此，发酵后期控 制过程需要对还原糖进行精确的测定。第一作者：博士研究员参考文献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 孙士青, 李智红. 电极法测定食品中葡萄糖含量的研究 J. 营养学报 , 1998,(20)2:229 2333 史建国, 马耀宏, 张利群等 . 还原糖快速测定技术在谷氨酸发酵过程中的应 用J.食品与发酵工业，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