Биохимическая схема биосинтеза

Механизм образования глюконовой кислоты связан с окислением глюкозы кислородом при участии фермента глюкозооксидазы (Е):

При этом вначале образуется в-D-глюконо-д-лактон, который затем гидролизуется до глюконовой кислоты.

Наиболее близким по технической сущности является способ, заключающийся в выращивании посевного материала из спор Asp. niger, в присутствии минеральных солей и кукурузного экстракта, содержащих марганец, и последующей ферментации глюкозы до солей глюконовой кислоты при pH от 6 до 7, аэрации менее 0,5 объема воздуха на 1 объем среды в мин .

В посевную среду вводят кукурузный экстракт и минеральные соли, содержащие марганец, ферментацию ведут на глюкозе или глюкозосодержащем сиропе в режиме периодической, непрерывной или отъемно-доливной ферментации при поддержании pH от 5 до 7 и аэрации, не превышающей 0,5 объема воздуха на 1 объем питательной среды в мин.

После наработки достаточного количества глюконата и окончании утилизации последней порции сахара около 9 частей ферментированного раствора вместе с биомассой вытесняют из реактора на стадию выделения и очистки глюконата, Для выделения и очистки глюконата отъемы и основной ферментированный раствор после первой фазы биосинтеза нагревают до 60−80oC, выдерживают 30 мин, доводят pH до 6,5−7,2. Биомассу отделяют, фильтрат обрабатывают активированным углем, фильтруют. Очищенный раствор упаривают в вакууме, медленно охлаждают. Выделившиеся кристаллы соли отделяют и сушат. Получают глюконаты реактивной, пищевой или фармакопейной чистоты с выходом по сахару на ферментации от 85 до 95%.

В реактор объемом 100 л, снабженный мешалкой и системой подачи стерильного воздуха, вводят: 300 г глюкозы, 90 г кукурузного экстракта, 14 г сульфата магния, 4 г сульфата марганца, 15 г однозамещенного фосфата калия, 30 г диаммонийфосфата и 10 л артезианской воды. Доводят pH фосфорной кислотой до величин от 5 до 6. Стерилизуют при 125oC 30 мин, охлаждают до 36−38oC и засевают взвесью 0,5 г спор Asp. Niger.

Подращивание посевного материала ведут в течение 24 ч при 37−38oC, аэрации 0,1 — 0,5 объема воздуха на 1 объем среды в мин. Стерильно вводят 80 л сиропа глюкозы с содержанием 100−350 г/л. Биосинтез глюконата ведут при 34 — 36oC, аэрации около 0,1 объема воздуха на 1 объем среды в мин, поддерживая pH от 6 до 6,5 мелом, известью.

После окончания утилизации глюкозы ферментацию ведут непрерывным или отъемно-доливным методом, руководствуясь результатами анализа остаточного сахара и глюконата и поддерживая pH соответствующими нейтрализующими агентами.