CN102080106B - 双酶法制取葡萄糖酸锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种葡萄糖酸锌的生产工艺，生产步骤如下：1.将葡萄糖配制成10-25%(W/V)的浓度放入反应罐内；2.向反应罐内先加入氧化锌，加入量占葡萄糖干基的45-50%，然后加入过氧化氢酶，加入量占葡萄糖干基的0.3-1.2%，再加入葡萄糖氧化酶，加入量占葡萄糖干基的0.5-1.5%；3.向反应罐内通入无菌空气，通气量(VVm)为0.6-1.2，搅拌速度为450-500r/min，酶反应温度为32-39℃；4.经过25-40小时的反应，当反应液中还原糖浓度降为0时，结束反应；5.将反应液进行灭酶、脱色、浓缩至干物质浓度为20-40%时，降温结晶，然后经分离、干燥得到成品葡萄糖酸锌。本发明的优点在于，工艺简单，通过本法生产的葡萄糖酸锌产品纯度高并符合当前国家对企业节能环保的要求。
Description
技术领域
本发明属于酶法生产葡萄糖酸锌的技术领域，尤其涉及用双酶法制取葡萄糖酸锌的方法。
背景技术
锌是人体必需的微量元素之一，能增强机体免疫力，促进儿童的生长发育。而葡萄糖酸锌是补锌剂中最具优势的产品。葡萄糖酸锌还被广泛应用于化妆品中。葡萄糖酸锌为白色结晶或颗粒状粉末；易溶于水，不溶于乙醇，氯仿和***。
传统的葡萄糖酸锌的生产方法一般有两种，一种是利用黑曲霉通过好氧发酵工艺，生成葡萄糖酸然后中和生成葡萄糖酸锌；另一种是以葡萄糖为原料通过催化剂氧化法生成葡萄糖酸然后中和生产葡萄糖酸锌。
黑曲霉发酵法生产葡萄糖酸锌，需要对糖质原料进行灭菌，因此会造成发酵液脱色困难；发酵配料需要添加多种营养盐，引入杂质，会造成提纯成本上升。而且所得葡萄糖酸锌产品纯度较低。且需要先发酵生成葡萄糖酸钙，然后以葡萄糖酸钙作为中间体制取葡萄糖酸锌，工艺路线复杂，需要用硫酸与葡萄糖酸钙反应生成硫酸钙和葡萄糖酸，需要离交成本极高，且所采用的添加剂对人体有害。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种生产葡萄糖酸锌的新方法，不仅提高了葡萄糖酸锌产品的纯度，而且达到了高效、低耗、优质、节能和环保的目的。该方法所有的原料均符合食品卫生的要求，产品安全可靠。通过该方法生产的产品葡萄糖酸锌完全符合国家标准(医药级标准)。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：本发明采取的方法具体操作分为以下步骤：
(1)、将葡萄糖母液脱色，配制成10-25 %(W/V)的浓度；
(2)、向反应罐内先加入氧化锌，加入量为葡萄糖干基的45-50%(W/W)，然后加入过氧化氢酶，加入量为葡萄糖干基的0.3-1.2 %(W/W)，再加入葡萄糖氧化酶，加入量为葡萄糖干基的0.5-1.5 %(W/W)，加入过氧化氢酶1-10分钟后，再加入葡萄糖氧化酶。反应温度为32-39 ℃；葡萄糖氧化酶的酶学分类号为E.C.1.1.3.4。过氧化氢酶的酶学分类号为EC 1.11.1.6；
(3)、向反应罐内通入无菌空气，通气量(VVm)为0.6-1.2，搅拌速度为450-500r/min，酶反应温度为32-39 ℃，反应罐压力保持在0.1-0.2MPa，酶反应过程中的PH控制在5.0-8.0；
(4)、反应周期为25-40小时，当反应液中还原糖浓度降为0时，结束反应，酶反应结束后对反应液进行灭酶、脱色、浓缩至干物质浓度为20-40%时，降温结晶，然后经分离、干燥得到成品葡萄糖酸锌，所述的葡萄糖酸锌结晶工艺是将浓缩后料液的过饱和度维持在1.3-2.0，由55-60℃以1-2℃/小时的速率降至25-30℃，降温结晶周期为20-24小时。
本发明的反应原理为：
2 G ·H2O + ZnO→Zn G2 + CO2 ↑+ H2O
本发明的有益效果是：利用酶法生产葡萄糖酸锌的新方法，具体是以葡萄糖为原料，采用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶直接催化生成葡萄糖酸，并与氧化锌反应生成葡萄糖酸锌。本法工艺简单，通过本法生产的葡萄糖酸锌产品纯度高，符合当前国家对企业节能环保的目标。
附图说明
附图1 本发明的工艺流程图。
附图2 本发明的葡萄糖酸锌形成机理。
具体实施方式
实施例1：
配制20 %(质量体积比W/V)的葡萄糖溶液6000 ml，加入280 g 氧化锌，调节PH为7.0， 先后加入葡萄糖干物质质量百分含量0.8%的过氧化氢酶和1.0%的葡萄糖氧化酶，设定酶反应温度为35℃，通入无菌空气，控制通气量为1:1v/v/min，反应罐压力保持在0.1MPa，反应周期为40小时，当反应液中还原糖浓度降为0时，结束反应。
将反应液升温至95℃灭酶，按0.1%(W:V)加入活性炭于60 ℃下脱色1小时，过滤得滤液，在真空度为0.095MPa条件下，60℃蒸发，至于干物质量百分比为22%停止。由60℃以1.5℃/小时 的速率降至24℃，降温结晶周期为24小时，用离心机分离得葡萄糖酸锌晶体。所得晶体在80℃下，烘干4小时，得成品葡萄糖酸锌。将母液真空浓缩至干物质量百分比为30%进行二次结晶，干燥后所得葡萄糖酸锌。两次结晶共制取葡萄糖酸锌1180 g，基于原料中葡萄糖质量的收率为98.3 %，所得葡萄糖酸锌纯度为99.4%。
实施例2：
配制15 %(质量体积比W/V)的葡萄糖溶液6000 ml，加入220 g 氧化锌，调节PH为7.0，先后加入葡萄糖干物质质量百分比为0.8%的过氧化氢酶和1.0%的葡萄糖氧化酶，设定酶反应温度为35℃。通入无菌空气，控制通气量为1:1v/v/min，反应罐压力保持在0.1MPa，反应周期为35小时，当反应液中还原糖浓度降为0时，结束反应。
将反应液升温至于95℃灭酶，按0.1%(W:V)加入活性炭于60℃下脱色1小时，过滤得滤液，在真空度为0.095MPa条件下，60℃蒸发，至于干物质量百分比为20%停止。由60℃以1.5℃/小时 的速率降至24℃，降温结晶周期为24小时，用离心机分离得葡萄糖酸锌晶体。所得晶体在80℃下，烘干4小时，得成品葡萄糖酸锌。将母液真空浓缩至干物质量百分比为30%进行二次结晶，干燥后所得葡萄糖酸锌。两次结晶共制取葡萄糖酸锌686.4 g，基于原料中葡萄糖质量的收率为98.0%。所得葡萄糖酸锌纯度为99.6%。
实施例3：
配制15 %(质量体积比W/V)的葡萄糖溶液6000 ml，加入220 g 氧化锌，调节PH为7.0，先后加入葡萄糖干物质质量百分比为0.8%的过氧化氢酶和1.0%的葡萄糖氧化酶，设定酶反应温度为35℃。通入无菌空气，控制通气量为1:1v/v/min，反应罐压力保持在0.2MPa，反应周期为25小时，当反应液中还原糖浓度降为0时，结束反应。
将反应液升温至于95℃灭酶，按0.1%(W:V)加入活性炭于60℃下脱色1小时，过滤得滤液，在真空度为0.095MPa条件下，60℃蒸发，至于干物质量百分比为20%停止。由60℃以1.5℃/小时 的速率降至24℃，降温结晶周期为24小时，用离心机分离得葡萄糖酸锌晶体。所得晶体在80℃下，烘干4小时，得成品葡萄糖酸锌。将母液真空浓缩至干物质量百分比为30%进行二次结晶，干燥后所得葡萄糖酸锌。两次结晶共制取葡萄糖酸锌686.4 g，基于原料中葡萄糖质量的收率为98.5 %，所得葡萄糖酸锌纯度为99.6%。
Claims (5)
1.一种双酶法制取葡萄糖酸锌的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)、将结晶葡萄糖配制成10-25 %(W/V)的浓度放入反应罐内；
(2)、向反应罐内先加入氧化锌，加入量为葡萄糖干基的45-50%(W/W)，然后加入过氧化氢酶，加入量为葡萄糖干基的0.3-1.2 %(W/W)，再加入葡萄糖氧化酶，加入量为葡萄糖干基的0.5-1.5 %(W/W)，反应温度为32-39 ℃；
(3)、向反应罐内通入无菌空气，通气量(VVm)为0.6-1.2，搅拌速度为450-500r/min，酶反应温度为32-39 ℃；
(4)、反应周期为25-40小时，当反应液中还原糖浓度降为0时，结束反应，酶反应结束后对反应液进行灭酶、脱色、浓缩至干物质浓度为20-40%时，降温结晶，然后经分离、干燥得到成品葡萄糖酸锌。
2.根据权利要求1所述的一种双酶法制取葡萄糖酸锌方法，其特征在于：在所述的步骤（2）中，加入过氧化氢酶1-10分钟后，再加入葡萄糖氧化酶。
3.根据权利要求1所述的一种双酶法制取葡萄糖酸锌方法，其特征在于：反应罐压力保持在0.1-0.2MPa。
4.根据权利要求1所述的一种双酶法制取葡萄糖酸锌方法，其特征在于：所述步骤（3）中的酶反应过程中的PH控制在5.0-8.0。
5. 根据权利要求1所述的一种双酶法制取葡萄糖酸锌方法，其特征在于：所述的步骤（4）是葡萄糖酸锌结晶工艺是由55-60℃以1-2℃/小时的速率降至25-30℃，降温结晶周期为20-24小时。
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