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    葡萄糖檢測在發酵工業中的應用

    作者:總管理員   時間:2021-11-19 11:53:42  來源:未知   瀏覽{dede:myad name='這是電話'/}:
     葡萄糖為很多發酵品種直接或間接的優質碳源,因此在沈陽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系、葡萄糖阻遏及葡萄糖檢測方法等方面進行重點討論,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生反應的糖稱為還原糖(reducing sugar),凡不能與上述試劑發生反應的糖稱為非還原糖(non reducing sugar),糖苷不能發生上述反應。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,但它們都可以通過水解生成相應的還原性單糖。

            由于發酵過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。

    葡萄糖在發酵中的應用

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

            葡萄糖在滅菌時要防止發生美拉德反應同,因為一旦出現這種反應,生成的紅色或黑色物質會對發酵結果產生嚴重的影響。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)和氨基化合物(氨基酸和蛋白質)間的反應,經過復雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑精或稱擬黑素,所以又稱羰胺反應。
    葡萄糖效應

            葡萄糖效應又稱葡萄糖阻遏或分解代謝產生阻遏作用:沈陽葡萄糖或某些容易利用的碳源,其分解代謝產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蛋白不能與啟動子結合,RNA聚合酶不能與乳糖的啟動基因結合,以至轉錄不能發生,直到葡萄糖被利用完后,乳糖操縱子才進行轉錄,形成利用乳糖的酶,這種現象稱葡萄糖效應。

    葡萄糖檢測方法

            發酵過程常見沈陽葡萄糖檢測方法,如菲林滴定法、氧化酶一偶聯比色法(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銅離子還原為一價銅離子,反應終點可以 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:手工操作,過程復雜,受到多種因素干擾,但是成本較低,所以目前仍為多數企業采用。

    通過原理可以分析出本方法檢測結果其實是還原糖,而非絕對的葡萄糖量。

    氧化酶一偶聯比色法

         GOD-POD法即沈陽葡萄糖氧化酶法,可以用來測定葡萄糖。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,并釋放過氧化氫。過氧化物酶(peroxidase,POD)在色原性氧受體存在時將過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化合物,即Trinder反應。紅色醌類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。由于可自動化操作,因此未來也可能應用于發酵液的檢測。
    HPLC法

            莫海濤等建立了同時測定沈陽葡萄糖、蔗糖、麥芽糖和乳糖的高效液相色譜方法。樣品經水超聲波浸取,采用Hypersil NH2柱分離,流動相為乙晴/水(二者體積比為80:20),用激光蒸發光散射檢測器檢測。結果表明:四者的線性范圍分別為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檢測的準確度和專一性更高。

    旋光度法

            在沈陽葡萄糖濃度與旋光度值的線性關系的考察中,精密稱取適量經98~100℃干燥至恒重的純葡萄糖,加水溶解并稀釋,按照旋光光度法測定,旋光度a對濃度C回歸,得到的回歸方程。結果表明:當葡萄糖質量濃度為15.58~103.84 g/L時,具有良好的線性關系。
    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催化作用下生成過氧化氫,過氧化氫在過氧化物酶(HRP)的催化作用下,將2價還原態電介質Os氧化成Os3+,氧化態電介質Os3+在較低工作電壓下被還原,產生的還原電流與被測沈陽葡萄糖濃度呈線性關系,通過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,由于多羥基化合物極性大、沸點高,直接進樣分析無法進行,所以多采用硅醚化試劑與羥基反應,生成易揮發、低極性、高穩定性的三甲基硅醚衍生物,再進行氣相色譜分析。

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

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