【正文】 一個分子，一個分子地切下葡萄糖單位， ? （ 2）在葡萄糖單位之間的 C1—O—C4中C1—O鍵切斷。 ? （ 3）此酶也能水解支淀粉分子中的 α1， 6糖苷鍵，可以將直鏈淀粉和支淀粉全部轉(zhuǎn)變成葡萄糖。但速度較慢。 ?工業(yè)上使用的糖化酶制劑往往不很純 ，如含有 α淀粉酶 ， 以及轉(zhuǎn)移葡萄糖甙酶 ， 它催化麥芽糖含成非發(fā)酵性的帶有 α1， 6鍵分支的低聚糖 ， 因此在糖化酶制劑中必須將此酶除 。 ? ?工業(yè)生產(chǎn)使用的糖化酶主要來自 曲霉（ Aspergillus）根霉（ Rhizopus）和擬內(nèi)孢霉（ Endomgees） 。這三種酶都能水解淀粉為葡萄糖，達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。由于來自不同的微生物，酶的性質(zhì)也不盡相同。 ?（ 1）曲霉類 ? 能夠產(chǎn)生糖化酶的微生物。屬于曲霉類的有 黑曲霉（ Aspergillus niger）、臭曲霉 （ Aspergillus foetsidus）的變異株、海棗曲霉（ Aspergillus Phoenicis）、宇佐美曲霉（ Aspergillus usamie）、泡盛酒曲霉（ Aspergillusawamori）、紅曲霉（ Monascas）。 ?（ 2）根霉 產(chǎn)糖化酶較高的常用生產(chǎn)菌有 雪白根霉 （ Rhiaopus niveus）、龔氏根霉（ Rhizopus Cohis）、杭州根霉（ Rhizopus Hangchou）、酒釀根霉（ Rhizopus Chiuniang）福氏根霉（ Rhizopus formoneubis）等。 ? ?糖化酶加入通常為 100單位 /g/干淀粉 ?糖化時的 pH值控制在 ?糖化開始攪拌 15min，然后靜置保溫 ?保持反應(yīng)溫度 45℃ ?糖化時間一般在 24h左右 ?糖液的還原糖含量可達(dá) 30%左右 ? DE值可達(dá)到 96%以上。 ?如果加大糖化酶的用量，或糖化中途追加糖化酶，可以縮短糖化時間，最短糖化時間為 6h。糖化結(jié)束，升溫至100℃ 保持 5min，以滅酶?？梢圆辉僦泻汀⒚撋瓦^濾，直接供發(fā)酵配料使用。 第八節(jié) 糖蜜的前處理 一 、 糖蜜的來源與特點 糖蜜是甘蔗或甜菜糖廠的一種副產(chǎn)物 ,又稱桔水 。 ? 糖蜜可分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜 。甘蔗糖蜜是以甘蔗為原料的糖廠的一種副產(chǎn)物。我國南方各省位于亞熱帶 ,溫度、氣候溫和 ,適于種植甘蔗 ,如廣東、廣西、福建、四川和臺灣等省均盛產(chǎn)甘蔗 ,甘蔗糖廠林立 ,甘蔗糖蜜的產(chǎn)量也較大 ,甘蔗糖蜜的產(chǎn)量約為原料甘蔗的 %~3%。甘蔗糖蜜中含有 30%~36%的蔗糖與 20%的轉(zhuǎn)化糖。甜菜以東北、西北、華北等地區(qū)為主 ,甜菜糖蜜為甜菜糖蜜廠的一種副產(chǎn)物 ,它的產(chǎn)量約為甜菜的 3%~4%。目前 ,我國黑龍江、遼寧、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū) ,都興建了不少甜菜糖廠。 ? 甜菜糖蜜與甘蔗糖蜜的主要區(qū)別是甜菜中轉(zhuǎn)化糖含量極少 ,而蔗糖較多 ,甘蕉糖蜜中轉(zhuǎn)化糖較多 ,總糖量則兩者較接近 ,如表213所示。甘蔗糖蜜呈微酸性 ,pH ,而甜菜糖蜜則呈微堿性 ,pH 。甜菜糖蜜中總氮量較甘蔗糖蜜豐富。 ? 從表 212可見 ,糖蜜中干物質(zhì)的濃度很大 ,約在 80~90Bu含糖分 50%以上 ,含 5%~12%的膠體物質(zhì) ,含灰分 10%~12%?如果不進(jìn)行預(yù)處理則微生物是無法生長和發(fā)酵的。近年來 ,由于制糖技術(shù)提高 ,糖蜜的純度大大降低 ,糖蜜中可發(fā)酵性糖減少 ,非發(fā)酵性糖增加 ,膠體物質(zhì)和灰分也顯著增加 ,因而糖蜜發(fā)酵前的處理更顯得重要。 ? 表 212 甘蔗糖蜜與甜菜糖密的成分 ? 二 、 糖蜜前處理的方法 ? 必須進(jìn)行預(yù)處理： 稀釋 、 酸化 、 滅菌及澄清 等過程 , ? 常用的方法有下面幾種 。 ? ? 又稱冷酸通風(fēng)處理法 ,將糖蜜加水稀釋至 5０ Bx左右 ,加入 %~%濃硫酸 ,通入壓縮空氣 lh,靜止澄清 8h,取出上清液作為制備糖液用。 通風(fēng)一方面可趕走 S02或 N02等有害氣體以及揮發(fā)性酸和其他揮發(fā)物質(zhì) ,另一方面可增加糖液中的含氧量 ,提高糖液的溶氧系數(shù) ,以利微生物的生長和繁殖。 ? 。 ? 第一階段先用 60℃ 溫水將糖蜜稀釋至55~58Bx同時添加濃硫酸調(diào)整酸度 5~6。 ,進(jìn)行酸化 ,然后靜止 5~6h。第二階段則將己酸化的糖液再稀釋到培養(yǎng)所需的濃度。 ? 此外 ,我國某廠采用 熱酸通風(fēng)沉淀法 ,其過程如下： ? 糖蜜加水稀釋到濃度為 40%,然后加入一定量的硫酸 ,將 pH調(diào)節(jié)重 4~,放入澄清槽加熱 80~90C ,通風(fēng) 30min。通風(fēng)后保溫70~80C ,靜止澄清 8~12!h,然后取出表面清液冷卻 ,以后處理可按發(fā)酵工藝要求進(jìn)行 z所得沉淀物可再加 4~5倍水?dāng)嚢?,然后靜止澄清 4~5h,所得澄清液可用作下次稀釋糖蜜用水 ,殘渣則棄去。 ? ? 添加聚丙烯釀膠 (PAM)絮凝劑來作稀糖液的澄清處理 ,可大大縮短澄清時間。聚丙烯酷膠是由約 4萬個丙酌膠單位 CH2=CHCONH2組成的 ,它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為 ? 三 、 谷氨酸發(fā)酵的糖蜜預(yù)處理 ? 一般谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基以含生物素1~5μ g/L為適宜 ,而糖蜜中的生物素含量為 1~l0μ g/g,一般甘煎糖蜜的生物素含量為 1~10μ g/g,甜菜糖蜜的生物素含量為~ g/g,如配成含糖 10%的培養(yǎng)基 ,每升培養(yǎng)基的生物素含量將 達(dá) 8~2022μ g,顯然不適于谷氨酸的發(fā)酵。 ? 解決這個問題的主要方法包括 ? 糖蜜預(yù)處理法 ? 添加化學(xué)藥劑法 ? 追加糖蜜法 ? 油酸缺陷型變異株 ? ? 此方法是發(fā)酵前將糖蜜先經(jīng)過處理以除去其中過量的生物素 ,處理方法有 活性碳 、樹脂及亞硝酸等 。 ? 。 ? (1)活性碳處理法 ? 單用活性碳處理時 ,用碳量為糖蜜的30%~40%,如果先用漂白粉處理 ,再經(jīng)活性碳處理 ,用碳量為糖蜜的 10%~20%。具體方法是先將糖蜜適當(dāng)稀釋后 ,用漂白粉處理 (或通入氯氣 )后用堿調(diào) pH ,加入活性碳 ,60℃ 加熱 lh,進(jìn)行過濾 ,即得精制糖蜜。 ? (2)樹脂處理法 ? 甜菜糖蜜可用非離子型的脫色樹脂處理 ,以吸附生物素。 ? (3)亞硝酸處理法 ? 此法是用亞硝酸處理糖蜜以破壞生物素。先將糖蜜稀釋至含糖 10%~30%,再加入亞硝酸鹽和礦酸 ,亞硝酸鹽的用量依糖蜜的氨基態(tài)氮 ,氨態(tài)氮和生物素濃度而定 ,一般為糖分的 %~%,礦酸的用量以能使亞硝酸從亞硝酸鹽游離而出為準(zhǔn) ,但以稍過量為好。 ? 一般糖蜜原料中的礦酸濃度為~,pH ~ ,加入亞硝酸鹽和礦酸后放置一段時間 ,使發(fā)生反應(yīng) ,一般置于 0~l℃ (不超過 50℃ )， 30min至24h,但在酸性條件下時間過長生物素可能復(fù)活 ,因此 ,適當(dāng)放置后 ,用堿調(diào) pH ~,用 NH3為中和劑較好。 ? ? 根據(jù)生物素對谷氨酸發(fā)酵的影響 ,主要是影響菌體細(xì)胞對谷氨酸的滲透性 ,當(dāng)生物素豐富時 ,菌體的細(xì)胞膜形成完整 ,使谷氨酸不能滲透出菌體外 。 同樣 ,可以采用其他的化學(xué)藥劑改變細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu) ,增加細(xì)胞膜對谷氨酸的滲透性 ,而不必控制生物素的含量 ,可以 添加青霉素或表面活性劑 。 ? (1)添加青霉素法 ? 在培養(yǎng)初期加入少量青霉素 ,在培養(yǎng)基中生物素豐富條件下 ,能大大提高谷氨酸產(chǎn)量。例如使用谷氨酸小球菌 轉(zhuǎn)化糖蜜的發(fā)酵 ,lL發(fā)酵液中加入無菌青霉素 G餌鹽 400單位 ,經(jīng)過 48h發(fā)酵 ,產(chǎn)酸達(dá)4%,不加青霉素的對照發(fā)酵 ,產(chǎn)酸量僅達(dá)%。 ? (2)添加表面活性劑法 ? 近年來添加表面活性劑于糖蜜原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的研究進(jìn)展很大 ,并用流加濃糖液法 ,可使發(fā)酵嚴(yán)酸達(dá) 8%~9%。 ? (3)添加抗氧劑法 ? 利用抗氧劑可以保持谷氨酸的生嚴(yán)能力 ,例如使用乳糖發(fā)酵短桿菌 № .2256進(jìn)行甘熊糖蜜發(fā)酵時 ,培養(yǎng) 5h后 ,添加 的 硫二甘膽酸 (Thiodiglycocholkacid),發(fā)酵20~30 h,谷氨酸對糖產(chǎn)率為 %,而對照僅為 %。 ? ? 1965年發(fā)現(xiàn)谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞生長達(dá)到最大值 ,谷氨酸生成酶系統(tǒng)完全形成時 ,縱然添加過量生物素也無礙于發(fā)酵 。 ? ? 根據(jù)生物素對谷氨酸發(fā)酵的影響的原因 ,采用人工誘變方法使生物素缺陷型菌株轉(zhuǎn)變?yōu)橛退崛毕菪突蚱渌麪I養(yǎng)缺陷型如組氨酸缺陷型 第九節(jié) 石油代糧發(fā)酵的原料 ? 一 、 石油代糧發(fā)酵的特點 ? 石油微生物幾乎能利用所有的石油成分 ,或?qū)⑵渫纬删w或某些產(chǎn)物。 ? 幾乎糖發(fā)酵的所有產(chǎn)物 ,都可由微生物發(fā)酵石油溜分來得到 (如表 214所示 )。 ? 利用石油產(chǎn)品醋酸作谷氨酸發(fā)酵原料 ,已在日本全面投產(chǎn) 。在我國除進(jìn)行石油微生物脫蠟 ,石蠟制造酵母蛋白外 ,.近年也開展了石油代糧發(fā)酵 ,正在進(jìn)行谷氨酸、抗生素、酶制劑、擰橡酸、反丁烯二酸的石油發(fā)酵 ,還進(jìn)行了維生素 B甘露醇的石油發(fā)酵的研究。 ? 表 214 石油代糧發(fā)酵產(chǎn)物 ? 用烴類作為基質(zhì)的特點： ? 需氧氣量為碳水化合物作基質(zhì)的幾倍 ? 繁殖時間長 ? 生長速度慢。 ? 發(fā)酵時產(chǎn)生的熱量比碳水化合物發(fā)酵時產(chǎn)生的熱量要大 ? 應(yīng)當(dāng)選育適應(yīng)高溫的菌種 ,這樣可以部分地解決發(fā)酵熱的問題。 ? 利用細(xì)菌進(jìn)行石油發(fā)酵產(chǎn)品分離較困難的 ? 石油代糧發(fā)酵除了以上的特點外 ,作為石油代糧發(fā)酵的產(chǎn)物首先要求保證安全而且無毒性 。 ? 二 、 石油代糧發(fā)酵原料的選擇 ? 石油代糧發(fā)酵所用原料 ,并非指原油 ,而是它的溜分 ,以正鏈烴、輕油、燈油用的較多。 ? 鏈烴比環(huán)烴易同化 ,直鏈烴比支鏈烴易同化 ,在飽和直鏈烴中以 C13～ 18最易同化 ,因此 ,C9以上的石蠟使用最普遍。 ? 石油化工產(chǎn)品如甲醇、乙醇、醋酸、乙二醇、丙二醇 ,甚至反丁烯二酸、安息香酸菜等都可作為發(fā)酵原料。 ? 由于醋酸容易從石油裂解的乙烯來合成 ,且發(fā)酵工藝、設(shè)備條件幾乎與糖質(zhì)發(fā)酵無異 ,因此 ,首先用在谷氨酸、賴氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)上。還有石油酵母菌體也可用作發(fā)酵生產(chǎn)維生素 B2和酶的碳、氮源，這是一種間接的石油發(fā)酵。 ? 一般認(rèn)為微生物氧化正烷烴的途徑 ， 是經(jīng)過單末端氧化與雙末端氧化生成脂肪酸 ， 然后用 β氧化開裂成醋酸 ， 再以乙酰輔酶 A的形式投入三羥酸循環(huán)而累積有關(guān)的有機(jī)酸類 。 對烴類代謝途徑與控制的進(jìn)一步了解 ， 將更有效地提高石油發(fā)酵的收率 。