发酵液中总糖，还原糖，葡萄糖的快速检测方案(其它生化设备)

葡萄糖作为人体的基本元素和最基本的医药原料，其作用和用途十分广泛。尤其是随着广大人民生活水平的提高，葡萄糖作为蔗糖的替代用糖应用于食品行业，为葡萄糖的应用开拓了更广阔的领域。 1. 优化补料策略 以金霉素为例；近年的研究发现，在生物系统中存在混沌现象，发酵初期的微小变化可能使发酵过程呈现出多态性和不稳定性。所以，通过控制前期适宜的菌体生长速率(即比生长速率u =1/X·dX/dt)对整个发酵过程是至关重要的。若u太小，将会使菌体生长缓慢，对数生长期过长，菌体不能良好生长，酶活力不强，产物产率低；若u太大，菌体生长快，使代谢过于激烈，在中前期使氧耗过大以及因菌浓很高使发酵液粘稠导致氧传递能力下降，易产生溶氧降至临界氧浓度以下，影响菌体的正常代谢和产物形成，同时菌体活力过早减弱，也使金霉素效价偏低。因此优化培养基的成分，控制补料速率及其其有关工艺参数，是金霉素发酵过程的一个关键因素。利用葡萄糖分析仪可以随时监测发酵液中糖浓度，为优化补料流加策略提供详实的数据支撑。 表1 补料发酵中添加的各种营养物 产品 补料 产品 补料 蛋白酶 葡萄糖和蛋白胨 灰黄霉素 葡萄糖 单细胞蛋白 甲醇 新生霉素 各种碳源和氮源 β淀粉酶 淀粉 假丝菌素 葡萄糖 β葡萄糖酶 淀粉 赤霉素 葡萄糖 青霉素酰胺酶苯乙酸钠 利福霉素 脂肪酸、葡萄糖 纤维素酶 葡萄糖 核黄素 蜜糖、葡萄糖 谷氨酸 氨水、尿索、乙醇 维生素B 葡萄糖 苯丙氨酸 葡萄糖 乙醇 葡萄糖 赖氨酸 乙醇、尿 乙二醇 甲苯 酪氨酸 苯酚 丙酮和丁醇 麦芽汁 色氨酸 甘油、乙醇、葡萄糖聚-3-羟基丁醇 葡萄糖 柠檬酸 铵盐 木糖醇 碳源 乳酸 葡萄糖 甘油 可发酵的糖、碳酸钙 葡萄糖酸 碳酸钙、氢氧化钙 酵母 麦芽汁、氮源 青霉素 苯乙酸、葡萄糖 大肠杆菌 葡萄糖 链霉素 葡萄糖、硫酸铵 苏云金杆菌 葡萄糖 土霉素 花生油、豆油 生长激素 酵母抽提物 金霉素 葡萄糖 β胡萝卜索 葡萄糖 头孢菌素C 葡萄糖、蛋氨酸 肌苷 糖液 四环素 葡萄糖 红曲色素 葡萄糖 维生素B 发酵糖 亚麻酸 糖液 干扰索 葡萄糖 溶葡球菌酶 葡萄糖、无机盐 洁霉素 葡萄糖 人参皂苷和多糖糖液 2. 精确控制发酵过程糖浓度的利器 多年来已知当培养基中有葡萄糖存在时，微生物利用乳糖的能力即受抑制。葡萄糖能够干扰 乳糖降解酶―一半乳糖苷酶的形成。这种“葡萄糖效应”不仅影响半乳糖苷酶，而且对细菌、酵母与霉菌中其它碳源的分解所涉及的分解代谢酶亦有普遍的影响，例如葡萄糖对盐霉素生物合成有严重的阻遏效应，利用葡萄糖生物传感器分析仪可以快速准确稳定的检测葡萄糖浓度，很好的控制抗生素代谢过程中的阻遏效应，提高单位效价。 salinomycin titer 30.00 未使用葡萄糖分析仪前的糖浓度曲线 使用葡萄糖分析仪后的糖浓度曲线 3. 在高密度培养中的应用 为了提高菌体或代谢产物的最终发酵密度，需要优化高密度培养每一步表达方式和方法。微生物培养过程中生长慢的原因不仅与培养方式有关，也与所用培养基、坪培养体积有直接关系。 不同葡萄糖浓度下乳酸菌的生长情况 4. 在蔗糖检测中的应用 原理：在β一果糖苷酶(βFS)催化下，蔗糖被酶解为葡萄糖和果糖。葡萄糖氧化酶(GOD)在有氧条件下，催化β一D一葡萄糖(葡萄糖水溶液状态)氧化，生成D―葡萄糖酸-8一内酯和过氧化氢。 (1)前处理 1.按发酵罐无菌操作取样大约10毫升，取5ml放入离心管，离心除去菌体。 2.用微量移液管取1.00mL 上述离心上清液置于试管中，加入1.0mL β果果糖苷酶试剂溶液，摇匀，在36±1℃水浴锅中恒温 20min。 (2)结果分析 取分析纯蔗糖，80度烘干至恒重，配置不同梯度的蔗糖标准液，按照不同的处理用葡萄糖分析仪进行检测。 5g/L 2.5g/L 1g/L 0.5g/L 水解前结果 0 0 0 0 酶解后结果 2.35 1.36 0.48 0.29 3 酶解后蔗糖浓度与实际浓度的相关性分析 5. 在麦芽糖检测中的应用 麦芽糖(Ci2H220n)，一种产生ATP 的主要来源，是食物中淀粉水解的主要双糖.麦芽糖是淀粉、糖原、糊精等大分子多糖类物质在β-淀粉酶催化下的主要水解产物。在发酵、食品等工业中有重要应用。 原理：麦芽糖包括两分子葡萄糖通过 a-1，4-糖苷键连接，可被a-D-糖苷酶水解生成2分子葡萄糖。葡萄糖氧化酶(GOD)在有氧条件下，催化β一D-葡萄糖(葡萄糖水溶液状态)氧化，生成D―葡萄糖酸-8一内酯和过氧化氢。 (1)前处理 1.按发酵罐无菌操作取样大约10毫升，取5ml放入离心管，离心除去菌体。 2.用微量移液管取 1.00mL 上述离心上清液置于试管中，加入1.0mL a-D-糖苷酶试剂溶液，摇匀，在36±1℃水浴锅中恒温 20min。 (2)结果分析 取分析纯麦芽糖，80度烘干至恒重，配置不同梯度的麦芽糖标准液，按照不同的处理用葡萄糖分析仪进行检测。 5g/L 2.5g/L 1g/L 0.5g/L 水解前结果 0 0 0 0 酶解后结果 9.5 4.55 1. 85 0. 88 图表标题 酶解后麦芽糖浓度与实际浓度的相关性分析 6. 发酵液总糖的检测 发酵过程是个复杂动态的多变过程，菌种不同培养基配方千变万化。碳源作为发酵、表达中的重要能量和前体物质具有重要的功能。根据代谢产物的不同碳源的差异十分明显， _般初级代谢产物选择单糖作为碳源，次级代谢产物选择多糖作为碳源。发酵、表达过程常用的碳源有淀粉酶解后的液糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、木糖等等。多糖一般会检测总糖还原糖，单糖碳源一-般只检测还原糖。 原理：麦芽糖包括两分子葡萄糖通过 a-1，4-糖苷键连接，可被α-D-糖苷酶水解生成2分子葡萄糖。在β一果糖苷酶(βFS)催化下，蔗糖被酶解为葡萄糖和果糖。葡萄糖氧化酶(GOD)在有氧条件下，催化β一D一葡萄糖(葡萄糖水溶液状态)氧化，生成D―葡萄糖酸-8一内酯和过氧化氢。 (1)前处理 1.按发酵罐无菌操作取样大约10毫升，取5ml放入离心管，离心除去菌体。 2.用微量移液管取5.00mL 上述离心上清液置于试管中，加入5.0ml 浓盐酸，煮沸15分钟后，迅速冷却，中和，定容至50ml。 (2)结果分析 取分析纯麦芽糖、葡萄糖、蔗糖80度烘干至恒重，配置不同梯度的总糖标准液，按照不同的处理用葡萄糖分析仪进行检测。 葡萄糖3g/L+麦 芽糖7 g/L， 1：1 混合 葡萄糖7g/L+麦 芽糖3 g/L，1：1 混合 葡萄糖3g/L+蔗 糖7g/L， 1：1混合 麦芽糖7g/L+蔗 糖3g/L，1：1混 合 菲林滴定结果 水解前结果 16.2 13.5 2.8 13.8 水解解后结 果 16.6 13.2 17.3 19.6 葡萄糖分析仪结果 水解前结果 3 6.9 3.1 0 水解后结果 17.2 12.8 6.7 15.7 葡萄糖作为人体的基本元素和最基本的医药原料，其作用和用途十分广泛。尤其是随着广大人民生活水平的提高，葡萄糖作为蔗糖的替代用糖应用于食品行业，为葡萄糖的应用开拓了更广阔的领域。1.     优化补料策略以金霉素为例；近年的研究发现，在生物系统中存在混沌现象，发酵初期的微小变化可能使发酵过程呈现出多态性和不稳定性。所以,通过控制前期适宜的菌体生长速率( 即比生长速率 μ = 1/X· dX / dt) 对整个发酵过程是至关重要的。若μ太小，将会使菌体生长缓慢，对数生长期过长，菌体不能良好生长，酶活力不强，产物产率低；若μ太大 , 菌体生长快,使代谢过于激烈，在中前期使氧耗过大以及因菌浓很高使发酵液粘稠导致氧传递能力下降,易产生溶氧降至临界氧浓度以下，影响菌体的正常代谢和产物形成，同时菌体活力过早减弱， 也使金霉素效价偏低。因此优化培养基的成分,控制补料速率及其它有关工艺参数,是金霉素发酵过程的一个关键因素。利用葡萄糖分析仪可以随时监测发酵液中糖浓度，为优化补料流加策略提供详实的数据支撑。2.     精确控制发酵过程糖浓度的利器多年来已知当培养基中有葡萄糖存在时,微生物利用乳糖的能力即受抑制。葡萄糖能够干扰乳糖降解酶—一半乳糖苷酶的形成。这种“葡萄糖效应”不仅影响半乳糖 苷酶,而且对细菌、酵母与霉菌中其它碳源的分解所涉及的分解代谢酶亦有普遍的影响，例如葡萄糖对盐霉素生物合成有严重的阻遏效应，利用葡萄糖生物传感器分析仪可以快速准确稳定的检测葡萄糖浓度，很好的控制抗生素代谢过程中的阻遏效应，提高单位效价。未使用葡萄糖分析仪前的糖浓度曲线使用葡萄糖分析仪后的糖浓度曲线3.     在高密度培养中的应用为了提高菌体或代谢产物的最终发酵密度, 需要优化高密度培养每一步表达方式和方法。 微生物培养过程中生长慢的原因不仅与培养方式有关, 也与所用培养基、 培养体积有直接关系。不同葡萄糖浓度下乳酸菌的生长情况4.     在蔗糖检测中的应用原理：在β－果糖苷酶(β－FS)催化下，蔗糖被酶解为葡萄糖和果糖。葡萄糖氧化酶(GOD) 在有氧条件下，催化 β－D－葡萄糖(葡萄糖水溶液状态)氧化，生成D －葡萄糖酸－δ－内酯和过氧化氢。（1）前处理1.按发酵罐无菌操作取样大约10毫升，取5ml放入离心管，离心除去菌体。2. 用微量移液管取1.00mL上述离心上清液置于试管中，加入1.0mL β－果糖苷酶试剂溶液，摇匀，在36±1℃水浴锅中恒温20min。（2）结果分析取分析纯蔗糖，80度烘干至恒重，配置不同梯度的蔗糖标准液,按照不同的处理用葡萄糖分析仪进行检测。5g/L2.5g/L1g/L0.5g/L水解前结果0000酶解后结果2.351.360.480.29酶解后蔗糖浓度与实际浓度的相关性分析5.     在麦芽糖检测中的应用麦芽糖（C12H22O11），一种产生ATP的主要来源，是食物中淀粉水解的主要双糖.麦芽糖是淀粉、糖原、糊精等大分子多糖类物质在β-淀粉酶催化下的主要水解产物。在发酵、食品等工业中有重要应用。原理：麦芽糖包括两分子葡萄糖通过α-1，4-糖苷键连接，可被α-D-糖苷酶水解生成2分子葡萄糖。葡萄糖氧化酶(GOD) 在有氧条件下，催化 β－D－葡萄糖(葡萄糖水溶液状态)氧化，生成D －葡萄糖酸－δ－内酯和过氧化氢。（1）前处理1.按发酵罐无菌操作取样大约10毫升，取5ml放入离心管，离心除去菌体。2. 用微量移液管取1.00mL上述离心上清液置于试管中，加入1.0mL α-D-糖苷酶试剂溶液，摇匀，在36±1℃水浴锅中恒温20min。（2）结果分析取分析纯麦芽糖，80度烘干至恒重，配置不同梯度的麦芽糖标准液,按照不同的处理用葡萄糖分析仪进行检测。  5g/L2.5g/L1g/L0.5g/L水解前结果0000酶解后结果9.54.551.850.88酶解后麦芽糖浓度与实际浓度的相关性分析6.     发酵液总糖的检测发酵过程是个复杂动态的多变过程，菌种不同培养基配方千变万化。碳源作为发酵、表达中的重要能量和前体物质具有重要的功能。根据代谢产物的不同碳源的差异十分明显，一般初级代谢产物选择单糖作为碳源，次级代谢产物选择多糖作为碳源。发酵、表达过程常用的碳源有淀粉酶解后的液糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、木糖等等。多糖一般会检测总糖还原糖，单糖碳源一般只检测还原糖。原理：麦芽糖包括两分子葡萄糖通过α-1，4-糖苷键连接，可被α-D-糖苷酶水解生成2分子葡萄糖。在β－果糖苷酶(β－FS)催化下，蔗糖被酶解为葡萄糖和果糖。葡萄糖氧化酶(GOD) 在有氧条件下，催化 β－D－葡萄糖(葡萄糖水溶液状态)氧化，生成D －葡萄糖酸－δ－内酯和过氧化氢。（1）前处理1.按发酵罐无菌操作取样大约10毫升，取5ml放入离心管，离心除去菌体。2. 用微量移液管取5.00mL上述离心上清液置于试管中，加入5.0mL 浓盐酸，煮沸15分钟后，迅速冷却，中和，定容至50ml。（2）结果分析取分析纯麦芽糖、葡萄糖、蔗糖80度烘干至恒重，配置不同梯度的总糖标准液,按照不同的处理用葡萄糖分析仪进行检测。葡萄糖3g/L+麦芽糖7  g/L，1:1混合葡萄糖7g/L+麦芽糖3  g/L，1:1混合葡萄糖3g/L+蔗糖7  g/L，1:1混合麦芽糖7g/L+蔗糖3  g/L，1:1混合菲林滴定结果水解前结果 16.213.52.813.8水解解后结果16.613.217.319.6葡萄糖分析仪结果 水解前结果36.93.10水解后结果17.212.86.715.7