文档介绍：有机酸发酵工艺有机酸发酵工艺
张海龙
山东教育学院生物系
Shan Dong Institute of Education
第一章、柠檬酸
CH 2-COOH
HO-CH — COOH
第一节、概述
CH 2-COOH
•一、简介
–学名:3-羟基-3-羧基戊二酸
–是生物体主要代谢产物之一,在自然界分布广泛。
•主要存在于植物的果实中,尤其以未成熟者含酸量较
多。
•在动物中,柠檬酸存在于骨骼、肌肉、血液、乳汁、
唾液、汗、尿中,或者以游离态或金属盐的形式存在。
–主要以发酵法生产。
二、柠檬酸行业现状
•我国是世界第一生产和出口大国。
– ,品种不断延伸,集约化程度大幅提高。
– ,消耗一降再降,生产成本压缩到新的
水平。
– 。
– 、新材料、新设备的应用有了很多新的收获。
•柠檬酸行业亟待解决的课题:
– ,仍为当务之急。
– 。
– 。
– 。
三、柠檬酸类产品的应用
• 1、在食品工业的应用
–饮料、果酱与果冻、酿造酒、冰淇淋和人造奶油、腌制品、
罐头食品、豆制品及调味品、烟草。
• 2、在医药上的应用
–柠檬酸盐用于补充相应的元素时,具有溶解度高,生理宽容
度大,酸根直接被吸收代谢而无积留的优点。
–柠檬酸糖浆、柠檬酸铁铵、柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸铜、
柠檬酸镁等。
• 3、在化学工业的应用
–柠檬酸及其盐类和衍生物在化学工业中广泛用作缓冲剂、催
化剂、激活剂、增塑剂、螯合剂、清洗剂、吸附剂、稳定剂、
消泡剂等。
• 4、其他应用
四、发酵机
制
2C 6 H12 O6 + 3O2 → 2C6 H 8O7 + 4H 2O
• 1、柠檬酸
合成酶
• 2、顺乌头
酸酶
• 3、丙酮酸
酸化酶
• 3`、磷酸烯
醇式丙酮酸
羧化酶
柠檬酸积累机理
+
• 1、黑曲霉在缺锰培养基中,可提高 NH 4 浓度,高浓度
+
的 NH 4 可使柠檬酸磷酸果糖激酶( PFK)的抑制作用的
解除。
• 2、由组成性的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸。
• 3、控制含量,顺乌头酸水合酶活性低,从而使柠
檬酸积累。Fe2+
• 4、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰C平衡时柠檬酸:顺乌头酸:异oA柠檬酸=和CO2固定反应两个90:3:7
反应的平衡,以及柠檬酸合成酶不被调节,增强了合
成柠檬酸的能力。
• 5、柠檬酸积累增多,pH低,在低pH时,顺乌头酸水
合酶和异柠檬酸脱氢酶失活,进一步促进了柠檬酸的
积累。
第二节、柠檬酸发酵微生物及扩大培
养
一、生产菌种
•生产菌种:黑曲霉、酵母(解脂假丝酵母、季也蒙毕
赤酵母)。
•黑曲霉:
–属于半知菌纲,一般只进行无性繁殖。由孢子发芽开始到孢
子形成成熟为一个生活周期。
–在察氏琼脂上长成局限菌落,室温(24~26度)下培养
10~~3cm,由致密防中度疏松的白色防微
黄色基本菌系组成,菌落大部分在培养基内,着生丰富密集
的直立分生孢子梗。菌落典型为碳黑色,但有时也为深褐黑
色;反面通常无色,偶尔中心甚至全部呈淡黄色。有霉味,
不典型。分泌物无,或局限为微小液滴,无色。
二、菌种的扩大培养
•目的:获取大量高质量的分生孢子(孢子或干孢
子),所以又称为“干孢子生产”。
•对孢子的质量要求:
–形态整齐均一,无杂菌混入,发芽率高,发芽后生长速率适
当,产酸活力高,无退化现象。
•黑曲霉的扩大培养一般经过三个阶段,相应的阶段依
次称为一级、二级、和三级种子培养。扩大培养的工
艺流程和各级的培养方法因地而异,按照最终成品的
形式可以区分为麸曲生产和孢子生产。
也可用大量
•麸曲生产工艺流程斜面培养
原种⎯一级⎯⎯→斜面⎯二级⎯⎯→茄子瓶⎯三级⎯⎯→麸曲
•孢子生产工艺流程
原种⎯一级⎯⎯→斜面⎯二级⎯⎯→三角瓶⎯三级⎯⎯→铝盆→收集
•斜面培养:
– 32度,用于菌种保藏的斜面培养3~4天,直接
使用的培养5~6天。用于保藏的斜面只要一部
分出现成熟的颜色即可,而直接使用的需要全
部成熟,但不宜培养过度。
•二级扩大培养:
– 32度,液体表面培养7~10天,琼脂固体培养
6~7天。培养时观察到整个表面孢子着色均
匀,现出成熟特征的颜色即可。