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葡萄糖為很多發(fā)酵品種直接或間接的優(yōu)質(zhì)碳源，因此在沈陽葡萄糖代謝和調(diào)控方面有很多研究和成果。本文在葡萄糖與還原糖的關(guān)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(qū)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(chǎn)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(fā)生反應的糖稱為還原糖（reducing sugar)，凡不能與上述試劑發(fā)生反應的糖稱為非還原糖（non reducing sugar），糖苷不能發(fā)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(fā)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(qū)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(fā)酵中的應用
沈陽葡萄糖是很多發(fā)酵產(chǎn)物的主要碳源，葡萄糖的調(diào)控必需符合菌種的代謝特點，防止出現(xiàn)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(fā)酵液中的濃度。在發(fā)酵前期，如果葡萄糖濃度太高，容易對菌體生長產(chǎn)生阻遏、抑制和限制作用；在發(fā)酵后期，如果葡萄糖濃度過低，則會限制菌體生長和產(chǎn)物合成。因此目前工業(yè)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(xiàn)葡萄糖的穩(wěn)定控制，取得良好的性結(jié)果。
葡萄糖在滅菌時要防止發(fā)生美拉德反應同，因為一旦出現(xiàn)這種反應，生成的紅色或黑色物質(zhì)會對發(fā)酵結(jié)果產(chǎn)生嚴重的影響。所謂美拉德反應是一種非酶褐變現(xiàn)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(zhì)）間的反應，經(jīng)過復雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)物阻遏某些誘導酶體系編碼的基因轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。如大腸埃希氏菌培養(yǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)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(nèi)cAMP含量降低，未結(jié)合cAMP的CAP蛋白不能與啟動子結(jié)合，RNA聚合酶不能與乳糖的啟動基因結(jié)合，以至轉(zhuǎn)錄不能發(fā)生，直到葡萄糖被利用完后，乳糖操縱子才進行轉(zhuǎn)錄，形成利用乳糖的酶，這種現(xiàn)象稱葡萄糖效應。
葡萄糖檢測方法
發(fā)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(lián)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(jù)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(shù)企業(yè)采用。
通過原理可以分析出本方法檢測結(jié)果其實是還原糖，而非絕對的葡萄糖量。
氧化酶一偶聯(lián)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(fā)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(jīng)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(fā)光散射檢測器檢測。結(jié)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(guān)系的考察中，精密稱取適量經(jīng)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(jié)果表明：當葡萄糖質(zhì)量濃度為15.58～103.84 g／L時，具有良好的線性關(guān)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(tài)電介質(zhì)Os氧化成Os3+，氧化態(tài)電介質(zhì)Os3+在較低工作電壓下被還原，產(chǎn)生的還原電流與被測沈陽葡萄糖濃度呈線性關(guān)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(fā)、低極性、高穩(wěn)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(guān)鍵參數(shù)，不同的菌種適合不同的調(diào)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(yè)可根據(jù)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(qū)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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