其它有機(jī)酸發(fā)酵工藝衣康酸

1、4其他有機(jī)酸發(fā)酵工藝學(xué)其他有機(jī)酸發(fā)酵工藝學(xué)4.1衣康酸的發(fā)酵生產(chǎn)衣康酸的發(fā)酵生產(chǎn)4.1.1概述概述4.1.2衣康酸的性質(zhì)和用途衣康酸的性質(zhì)和用途4.1.3衣康酸生產(chǎn)的原理和微生物育種衣康酸生產(chǎn)的原理和微生物育種4.1.4衣康酸生產(chǎn)方法工藝衣康酸生產(chǎn)方法工藝4.1.5衣康酸的提取工藝衣康酸的提取工藝4.1衣康酸的發(fā)酵生產(chǎn)衣康酸的發(fā)酵生產(chǎn)4.1.1概述概述衣康酸衣康酸(Itaconic acid)又稱為又稱為甲叉丁二酸甲叉丁二酸、亞甲基亞甲基琥珀酸琥珀酸最早是由最早是由Baup于于1836年在研究檸檬酸年在研究檸檬酸175的熱分的熱分解產(chǎn)物時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到的解產(chǎn)物時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到的 20世紀(jì)世紀(jì)20年代末

2、，日本學(xué)者木下廣野年代末，日本學(xué)者木下廣野鹽水浸漬的酸梅汁中分離出一種能耐高滲透鹽水浸漬的酸梅汁中分離出一種能耐高滲透能利用蔗糖、葡萄糖產(chǎn)生衣康酸的青綠色曲霉，并定能利用蔗糖、葡萄糖產(chǎn)生衣康酸的青綠色曲霉，并定名為衣康酸曲霉名為衣康酸曲霉20世紀(jì)世紀(jì)30年代末，年代末，Calam、Oxford和和Ratajakk等人先等人先后報(bào)道了利用土曲霉為菌種將葡萄糖發(fā)酵生成衣康酸，后報(bào)道了利用土曲霉為菌種將葡萄糖發(fā)酵生成衣康酸，1945年。年。Lockwood分離出了適合表面培養(yǎng)的土曲霉分離出了適合表面培養(yǎng)的土曲霉(Asp.terreus265)，對糖轉(zhuǎn)化率達(dá)，對糖轉(zhuǎn)化率達(dá)30%50%, NRRL196

3、0 轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率47.3%。1970年年10月，日本靜岡縣磐圖化學(xué)公司建立了一座年月，日本靜岡縣磐圖化學(xué)公司建立了一座年產(chǎn)產(chǎn)1000t衣康酸的工廠，成為當(dāng)時(shí)最大的衣康酸生產(chǎn)公衣康酸的工廠，成為當(dāng)時(shí)最大的衣康酸生產(chǎn)公司司(該公司目前生產(chǎn)能力為該公司目前生產(chǎn)能力為1500ta。1977年，日本筑波大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系宣布以木屑水解液年，日本筑波大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系宣布以木屑水解液為主要碳源，采用土曲霉為主要碳源，采用土曲霉K26為菌種發(fā)酵制備衣康酸為菌種發(fā)酵制備衣康酸獲得成功，其產(chǎn)量達(dá)獲得成功，其產(chǎn)量達(dá)4.75，對糖轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)，對糖轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)54.920世紀(jì)世紀(jì)80年代以來衣康酸的研究得到迅速發(fā)展，更

4、年代以來衣康酸的研究得到迅速發(fā)展，更多的微生物如假絲酵母多的微生物如假絲酵母M31、黑曲霉、黑曲霉P-1等被發(fā)現(xiàn)能夠等被發(fā)現(xiàn)能夠產(chǎn)生衣康酸。產(chǎn)生衣康酸。Horitsu等用聚丙烯酰胺凝膠包埋土曲霉生產(chǎn)衣康酸在等用聚丙烯酰胺凝膠包埋土曲霉生產(chǎn)衣康酸在連續(xù)的發(fā)酵柱中產(chǎn)酸速率為連續(xù)的發(fā)酵柱中產(chǎn)酸速率為60mg/h。HKautola等以海藻酸鈣凝膠包埋土曲霉等以海藻酸鈣凝膠包埋土曲霉NRRL1960的的孢子或用孢子或用Celite R-626瓊脂凝膠塊固定化菌體，在間歇深瓊脂凝膠塊固定化菌體，在間歇深層發(fā)酵中最高葡萄糖轉(zhuǎn)化率為層發(fā)酵中最高葡萄糖轉(zhuǎn)化率為54.5，容積產(chǎn)率是，容積產(chǎn)率是320mg(Lh)；

5、居乃琥、王孝憲采用固定化土曲霉居乃琥、王孝憲采用固定化土曲霉NRRLl960，以葡萄糖，以葡萄糖為原料連續(xù)發(fā)酵利用交替接觸空氣和液體的固定化細(xì)胞為原料連續(xù)發(fā)酵利用交替接觸空氣和液體的固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)衣康酸，最高容積產(chǎn)率為生物反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)衣康酸，最高容積產(chǎn)率為0.73gg(Lh)最高衣康酸質(zhì)量濃度為最高衣康酸質(zhì)量濃度為18.2g/L。到到20世紀(jì)世紀(jì)90年代末，我國已有年代末，我國已有10多家衣康酸多家衣康酸生產(chǎn)廠生產(chǎn)廠我國衣康酸產(chǎn)業(yè)化體系初步形成。我國衣康酸產(chǎn)業(yè)化體系初步形成。1992年，云南天力生物發(fā)酵廠宣布建成國內(nèi)年，云南天力生物發(fā)酵廠宣布建成國內(nèi)首條年產(chǎn)首條年產(chǎn)300t衣康

6、酸生產(chǎn)線。衣康酸生產(chǎn)線。1994年該廠又在此基礎(chǔ)上建成年產(chǎn)年該廠又在此基礎(chǔ)上建成年產(chǎn)2000t衣衣康酸生產(chǎn)線，以白糖為原料，在康酸生產(chǎn)線，以白糖為原料，在300m3氣升氣升式發(fā)酵罐中產(chǎn)酸式發(fā)酵罐中產(chǎn)酸50g/L以上，對糖轉(zhuǎn)化率大于以上，對糖轉(zhuǎn)化率大于50，收率，收率60，發(fā)酵周期，發(fā)酵周期50h。四川成都拉克公司、浙江江山國光生物化工四川成都拉克公司、浙江江山國光生物化工公司、廣東雷州衣康酸公司，公司、廣東雷州衣康酸公司，4.1.2衣康酸的性質(zhì)和用途衣康酸的性質(zhì)和用途4.1.2.1衣康酸的性質(zhì)衣康酸是一種不飽和二元酸，分子式為衣康酸是一種不飽和二元酸，分子式為C5H6O4,分分子量為子量為13

7、0.1，結(jié)構(gòu)式為：，結(jié)構(gòu)式為：純衣康酸是一種純衣康酸是一種白色粉末狀白色粉末狀結(jié)晶或無色晶體結(jié)晶或無色晶體，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)167168結(jié)晶產(chǎn)品不易吸潮，即使在結(jié)晶產(chǎn)品不易吸潮，即使在高溫條件下也不結(jié)塊，高溫條件下也不結(jié)塊，在在真空條件下加熱升華真空條件下加熱升華。易溶于易溶于水水和其他和其他有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑。衣康酸的部分物理化學(xué)性質(zhì)衣康酸的部分物理化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)性質(zhì)數(shù)值數(shù)值性質(zhì)性質(zhì)數(shù)值數(shù)值熔點(diǎn)熔點(diǎn)167168燃燒熱燃燒熱MJ/moL1.98晶體密度晶體密度Kg/m31.490.01生成熱生成熱KJ/moL840相對密度相對密度Kg/m31.63毒性（毒性（LD50）mg/Kg4000水中解離常水中解

8、離常數(shù)數(shù)K1=1.5010-4K2=2.2010-6衣康酸在水中的溶解度衣康酸在水中的溶解度溫度溫度溶解度溶解度（g/dL）溫度溫度溶解度溶解度（g/dL）105.95029.2208.36045.9259.57072.62812衣康酸由于分子內(nèi)存在一個(gè)不飽和雙鍵和兩個(gè)活潑的羧基，使其能夠發(fā)生很多化學(xué)反應(yīng)，其中最重要的是衣康酸的酯化反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)的脂化反應(yīng)能夠產(chǎn)生衣康酸二酯，且產(chǎn)率很高，衣康酸可以和丙烯酸以不同的比例，于8020的水性介質(zhì)中共聚可以制得分子量在5002，000，000之間的共聚物。衣康酸分子內(nèi)的雙鍵可以和鹵素起定量的加成反應(yīng)，是測定衣康酸的基礎(chǔ)。衣康酸和胺類反應(yīng)生成的N-羥基吡咯烷

9、酮是重要的化合物。 衣康酸的同分異構(gòu)體衣康酸的同分異構(gòu)體衣康酸有兩種同分異構(gòu)體，即檸康酸和中康酸，在酸性、衣康酸有兩種同分異構(gòu)體，即檸康酸和中康酸，在酸性、中性和弱堿性條件下，衣康酸是穩(wěn)定的。中性和弱堿性條件下，衣康酸是穩(wěn)定的。 但在強(qiáng)堿性但在強(qiáng)堿性條件下，條件下，3種異構(gòu)體可以相互轉(zhuǎn)化。種異構(gòu)體可以相互轉(zhuǎn)化。4.1.2.2 衣康酸的用途衣康酸的用途4.1.2.2衣康酸的用途（1）衣康酸和丙烯酸共聚物的應(yīng)用以衣康酸和丙烯酸共聚生成的乳膠可用于皮革的涂層，增加皮革的可塑性，作為汽車、電器涂料，粘著力加強(qiáng)，色澤美觀，不易受外界條件的影響，加入多價(jià)金屬氧化物交聯(lián)的衣康酸，丙烯酸制成的牙科粘和劑具有良

10、好的抗壓性能和黏結(jié)強(qiáng)度及生理適應(yīng)性。以不同比例的衣康酸，丙烯酸共聚物可制備多種不同用途的聚合物，如無菌食品包裝材料等。 （2）新型高效除）新型高效除臭劑的應(yīng)用臭劑的應(yīng)用以衣康酸及其聚以衣康酸及其聚合物為原料，添合物為原料，添加少量天然物制加少量天然物制成的除臭劑反應(yīng)成的除臭劑反應(yīng)活性高，活性高，依賴于分子內(nèi)活依賴于分子內(nèi)活潑的雙鍵和兩個(gè)潑的雙鍵和兩個(gè)羧基，可以與氨，羧基，可以與氨，胺類等堿性惡臭胺類等堿性惡臭物或硫化氫等酸物或硫化氫等酸性惡臭物反應(yīng)，性惡臭物反應(yīng)，達(dá)到除臭的目的。達(dá)到除臭的目的。（3）在藥物合成中的應(yīng)用）在藥物合成中的應(yīng)用衣康酸與衣康酸與甲苯胺甲苯胺環(huán)縮反應(yīng)，再用環(huán)縮反應(yīng)，再用

11、甲醇甲醇酯化制成酯化制成1-(4-甲苯甲苯基基)-5-氧氧-3-吡啶羧酸甲酯吡啶羧酸甲酯，在，在氫硼化鈉氫硼化鈉作用下生成經(jīng)甲基作用下生成經(jīng)甲基衍生物，再用衍生物，再用甲基磺酰氯甲基磺酰氯酯化生成酯化生成甲磺酰酯甲磺酰酯，進(jìn)一步用經(jīng)，進(jìn)一步用經(jīng)基基苯甲酸酯苯甲酸酯進(jìn)行醚化、皂化、脫酯化等系列反應(yīng)，可制成進(jìn)行醚化、皂化、脫酯化等系列反應(yīng)，可制成411甲基苯基甲基苯基-2-吡咯烷酮吡咯烷酮-4-基基-甲氧基苯甲酸。甲氧基苯甲酸。該品在生物體內(nèi)與輔酶該品在生物體內(nèi)與輔酶A酯化，有極強(qiáng)的酯化，有極強(qiáng)的抑制膽固醇合成抑制膽固醇合成酶酶和和脂肪酸合成酶脂肪酸合成酶的作用，從而抑制人體內(nèi)的脂肪酸和膽的作用，

12、從而抑制人體內(nèi)的脂肪酸和膽固醇的合成，是預(yù)防相治療動(dòng)脈硬化、糖尿病等多尿病和固醇的合成，是預(yù)防相治療動(dòng)脈硬化、糖尿病等多尿病和肥胖病的新藥肥胖病的新藥（4）在紡織行業(yè)的應(yīng)用）在紡織行業(yè)的應(yīng)用無水衣康酸可與蠶絲蛋白中的無水衣康酸可與蠶絲蛋白中的絲氨酸絲氨酸和羊毛蛋白中和羊毛蛋白中賴氨酸、賴氨酸、精氨酸及酯氨酸精氨酸及酯氨酸分子反應(yīng)形成直鏈化合物，分子反應(yīng)形成直鏈化合物，對纖維本身無不良影響，可大大改善蛋白質(zhì)纖維的防皺性、對纖維本身無不良影響，可大大改善蛋白質(zhì)纖維的防皺性、耐熱性和熱穩(wěn)定性，而吸濕性顯著降低。耐熱性和熱穩(wěn)定性，而吸濕性顯著降低。（5）在造紙行業(yè)的應(yīng)用）在造紙行業(yè)的應(yīng)用聚丙烯酰胺稱為

13、標(biāo)準(zhǔn)造紙助劑，衣康酸作為陰性聚丙烯酰胺稱為標(biāo)準(zhǔn)造紙助劑，衣康酸作為陰性單體合成的聚丙烯酰胺除了可以作為助濾劑以外，單體合成的聚丙烯酰胺除了可以作為助濾劑以外，還可以作為紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，還可以作為紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，與使用普通的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑相比，能夠使紙張強(qiáng)度與使用普通的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑相比，能夠使紙張強(qiáng)度獲得較大程度的提高，且紙張均勻平整，品質(zhì)優(yōu)獲得較大程度的提高，且紙張均勻平整，品質(zhì)優(yōu)良。良。與丁苯乳膠配制成新型水溶液，用具有較強(qiáng)支持與丁苯乳膠配制成新型水溶液，用具有較強(qiáng)支持力的白土等作為填充劑，能與紙張形成牢固的膜力的白土等作為填充劑，能與紙張形成牢固的膜層，可使紙張變得強(qiáng)韌，并對油墨具有很強(qiáng)的粘層，可使紙張

14、變得強(qiáng)韌，并對油墨具有很強(qiáng)的粘著力，使印刷出來的圖案鮮艷美觀。著力，使印刷出來的圖案鮮艷美觀。（6）在其他行業(yè)的應(yīng)用 衣康酸二雙烷共聚體作為原油的流動(dòng)點(diǎn)下降劑、衣康酸二雙烷共聚體作為原油的流動(dòng)點(diǎn)下降劑、可使原油流動(dòng)溫度由可使原油流動(dòng)溫度由24下降至下降至1；衣康酸與月桂酸衣康酸與月桂酸氨乙基乙醇胺的縮合反應(yīng)生成咪氨乙基乙醇胺的縮合反應(yīng)生成咪唑啉衍生物是生產(chǎn)化妝品的有用試劑；唑啉衍生物是生產(chǎn)化妝品的有用試劑；衣康酸與芳香二胺生成的吡咯烷酮衍生物是潤滑劑衣康酸與芳香二胺生成的吡咯烷酮衍生物是潤滑劑和增稠劑；和增稠劑；與其他各種胺生成的吡咯烷酮衍生物可用于洗滌劑、與其他各種胺生成的吡咯烷酮衍生物可用

15、于洗滌劑、醫(yī)藥和除草劑之中。醫(yī)藥和除草劑之中。衣康酸及其酯類具有廣泛的用途，是化學(xué)合成工業(yè)衣康酸及其酯類具有廣泛的用途，是化學(xué)合成工業(yè)的重要原輔材料也是化工原料生產(chǎn)中的重要中間的重要原輔材料也是化工原料生產(chǎn)中的重要中間體，具有廣泛的開發(fā)前景。體，具有廣泛的開發(fā)前景。國外衣康酸的消費(fèi)構(gòu)成國外衣康酸的消費(fèi)構(gòu)成 用途用途比例比例 %樹脂行業(yè)樹脂行業(yè)53化纖行業(yè)化纖行業(yè)17.8離子交換樹脂離子交換樹脂 8鍋爐清洗劑鍋爐清洗劑 1增塑劑增塑劑 7牙科材料牙科材料 、人造寶石、特種透鏡、人造寶石、特種透鏡 10.2時(shí)間 19951998200020052010需求量 （萬噸 ） 2.673.454.055

16、.508.14 19952010年世界衣康酸需求情況預(yù)測年世界衣康酸需求情況預(yù)測 4.1.3衣康酸生產(chǎn)的原理和微生物育種衣康酸生產(chǎn)的原理和微生物育種4.1.3.1.發(fā)酵原理關(guān)于衣康酸生物合成途徑已有很多研究，由于研究的菌種、培養(yǎng)方法、檢測手段和分析角度不同，所得的結(jié)論也不完全一致。所以衣康酸的生物合成機(jī)理至今尚無統(tǒng)一的看法。Bentley等認(rèn)為，葡萄糖經(jīng)糖酵解等認(rèn)為，葡萄糖經(jīng)糖酵解(EMP)途經(jīng)和三羧酸循環(huán)途經(jīng)和三羧酸循環(huán)(TCA)合成檸檬酸之后再脫水脫羧生成衣康酸；合成檸檬酸之后再脫水脫羧生成衣康酸；也有人認(rèn)為可能直接由乙酰也有人認(rèn)為可能直接由乙酰CoA和丙酮酸和丙酮酸合成檸蘋酸，再由檸蘋酸

17、失水而生成衣康合成檸蘋酸，再由檸蘋酸失水而生成衣康酸；酸；上述兩條途徑實(shí)際是交叉的，第一條途徑到檸上述兩條途徑實(shí)際是交叉的，第一條途徑到檸檬酸時(shí)可脫羧形成檸蘋酸而走第二條途徑。因檬酸時(shí)可脫羧形成檸蘋酸而走第二條途徑。因此總的反應(yīng)式都為：此總的反應(yīng)式都為：對糖的理論轉(zhuǎn)化率為對糖的理論轉(zhuǎn)化率為72% Shimt等人認(rèn)為，乙酸和琥珀酸先縮合成三等人認(rèn)為，乙酸和琥珀酸先縮合成三羧酸，再脫氫脫羧，生成衣康酸。羧酸，再脫氫脫羧，生成衣康酸。對糖的理論轉(zhuǎn)化率為對糖的理論轉(zhuǎn)化率為48%從文獻(xiàn)報(bào)道來看，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率在從文獻(xiàn)報(bào)道來看，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率在40以上者以上者很多，達(dá)很多，達(dá)50以上者也不少，從我國中試研以上者也

18、不少，從我國中試研究及生產(chǎn)情況來看，轉(zhuǎn)化率均在究及生產(chǎn)情況來看，轉(zhuǎn)化率均在50以上。以上。故前兩種途徑占優(yōu)勢的可能性較大。故前兩種途徑占優(yōu)勢的可能性較大。4.1.3.2發(fā)酵微生物能產(chǎn)生衣康酸的微生物種類：土曲霉(Asp.terrus)、衣康酸曲霉(AspItaconicus)假絲酵母(Candida species)、紅酵母(Rhodotrorula)、黑粉菌(Ustilago jeae)、桑卷擔(dān)菌(Helicobasidium mompa)查爾斯青霉(Penicillum charlesii)黑曲霉(Asp.niger)。衣康酸生產(chǎn)菌誘變選育衣康酸生產(chǎn)菌誘變選育生產(chǎn)衣康酸的微生物篩選法：（1

19、）形態(tài)篩選法 根據(jù)以往育種工作的經(jīng)驗(yàn)，對突變菌落的形態(tài)有針對性地篩選。(2)指示劑顯色法，將誘變株移植在合有0.01溴甲酚綠指示劑的瓊脂平板上培養(yǎng)，根據(jù)透明圈直徑的大小來篩選突變株。(3)“濃縮”過濾篩選法 將經(jīng)誘變的細(xì)胞懸浮液移于以衣康酸為惟一碳源的合成培養(yǎng)基中，30-37靜置培養(yǎng)1824h經(jīng)曲層薄宣紙過濾，濾去菌絲，濾液經(jīng)稀釋后在瓊脂平板上分離、篩選。這種方法的主要目的是篩選不能利用衣康酸的突變株，從而提高衣康酸產(chǎn)量。(4)標(biāo)記篩選法 有的科研人員在含1LiCl抗性平板中篩選出優(yōu)良的菌株。也有人利用單氟乙酸為烏頭酸水合酶的專一性抑制劑，在單氟乙酸抗性平板中挑選出的菌落烏頭酸水合酶活性較高，

20、從而獲得高產(chǎn)衣康酸菌種。4.1. 4衣康酸生產(chǎn)方法工藝衣康酸生產(chǎn)方法工藝4.1.4.1化學(xué)合成法化學(xué)合成法美國美國Pfizer公司和日本電氣化學(xué)公司曾經(jīng)研究開發(fā)公司和日本電氣化學(xué)公司曾經(jīng)研究開發(fā)以丁二酸酐或丁二酸酯為原料，以不同的催化劑與以丁二酸酐或丁二酸酯為原料，以不同的催化劑與甲醛反應(yīng)生成擰康酸，在加熱異構(gòu)化得到衣康酸。甲醛反應(yīng)生成擰康酸，在加熱異構(gòu)化得到衣康酸。美國美國Pfizer 公司以檸檬酸為原料，在公司以檸檬酸為原料，在480汽化，汽化，噴霧進(jìn)料，以負(fù)載的磷酸鹽為催化劑，在噴霧進(jìn)料，以負(fù)載的磷酸鹽為催化劑，在290340反應(yīng)得到檸康酸，轉(zhuǎn)化率達(dá)反應(yīng)得到檸康酸，轉(zhuǎn)化率達(dá)82%，然后加

21、熱，然后加熱220異構(gòu)化得到衣康酸。異構(gòu)化得到衣康酸。英國人英國人Calsson等以檸檬酸為原料在等以檸檬酸為原料在250高溫，高溫，34.5Mpa高壓下反應(yīng)生成衣康酸和檸康酸，反應(yīng)的高壓下反應(yīng)生成衣康酸和檸康酸，反應(yīng)的總選擇性超過了總選擇性超過了90%。4.1.4.2發(fā)酵法生產(chǎn)（1）深層分批發(fā)酵工藝）深層分批發(fā)酵工藝以淀粉為例，深層批發(fā)酵的工藝流程以淀粉為例，深層批發(fā)酵的工藝流程在深層批發(fā)酵中重要的工藝參數(shù)包括在深層批發(fā)酵中重要的工藝參數(shù)包括溫度，溫度，pH，接種量，接種量，通氣與攪拌速度通氣與攪拌速度等。等。土曲霉對土曲霉對溫度極為敏感溫度極為敏感，不但會(huì)影響衣康酸的積累，而且還，不但會(huì)影

22、響衣康酸的積累，而且還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)雜酸。會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)雜酸。土曲霉孢子培養(yǎng)溫度以土曲霉孢子培養(yǎng)溫度以(331)最佳最佳；一、二級種子培養(yǎng)；一、二級種子培養(yǎng)溫度以溫度以34為宜，為宜，pH對最終衣康酸的產(chǎn)量起著十分重要的作用。對最終衣康酸的產(chǎn)量起著十分重要的作用。pH在在1.8以下時(shí)，土曲霉幾乎不能生長和產(chǎn)酸；以下時(shí)，土曲霉幾乎不能生長和產(chǎn)酸；pH在在4.5以上時(shí)菌絲形成較大菌絲球有時(shí)直徑可達(dá)以上時(shí)菌絲形成較大菌絲球有時(shí)直徑可達(dá)56mm，同時(shí)幾乎不產(chǎn)酸。，同時(shí)幾乎不產(chǎn)酸。在在菌體生長高峰期應(yīng)維持菌體生長高峰期應(yīng)維持pH在在3.0左右左右，以獲得最大生長速，以獲得最大生長速率；率；一旦進(jìn)入一旦進(jìn)入產(chǎn)酸期，應(yīng)

23、控制產(chǎn)酸期，應(yīng)控制pH在在2.12.3范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。一級種子接種量保證培養(yǎng)液內(nèi)孢子數(shù)達(dá)一級種子接種量保證培養(yǎng)液內(nèi)孢子數(shù)達(dá)108109個(gè)個(gè)mL為為宜，二級種子接菌絲懸浮液宜，二級種子接菌絲懸浮液1214。在生產(chǎn)中如果通氣不足，則嚴(yán)重影響產(chǎn)酸速率及轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中如果通氣不足，則嚴(yán)重影響產(chǎn)酸速率及轉(zhuǎn)化 風(fēng)量風(fēng)量0.18m3/m3.min,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速8090r/min.（2）固定化細(xì)胞發(fā)酵工藝60年代，年代，Kobayashi提出了固定化技術(shù)連續(xù)生產(chǎn)衣康提出了固定化技術(shù)連續(xù)生產(chǎn)衣康酸的發(fā)酵工藝。尤其是進(jìn)酸的發(fā)酵工藝。尤其是進(jìn)20年來，利用包埋法固定年來，利用包埋法固定衣康酸生產(chǎn)菌的全細(xì)胞生產(chǎn)衣康酸技術(shù)的

24、研究比較衣康酸生產(chǎn)菌的全細(xì)胞生產(chǎn)衣康酸技術(shù)的研究比較活躍，固定化土曲霉菌體細(xì)胞使用的載體多為聚丙活躍，固定化土曲霉菌體細(xì)胞使用的載體多為聚丙烯酰胺凝膠。烯酰胺凝膠。1983年年Horitsu等人報(bào)道了用聚丙烯酰胺凝膠固定土等人報(bào)道了用聚丙烯酰胺凝膠固定土曲霉細(xì)胞生產(chǎn)衣康酸的方法，將固定化后的凝膠切曲霉細(xì)胞生產(chǎn)衣康酸的方法，將固定化后的凝膠切成成4 mm3的碎塊，取的碎塊，取40g凝膠裝入和間歇發(fā)酵同樣凝膠裝入和間歇發(fā)酵同樣的反應(yīng)柱，采用流速的反應(yīng)柱，采用流速4ml/h，35通氣通氣1.4L/min 連連續(xù)發(fā)酵續(xù)發(fā)酵15天后，衣康酸產(chǎn)生速率達(dá)到天后，衣康酸產(chǎn)生速率達(dá)到60mg/h,固定固定化細(xì)胞

25、半衰期為化細(xì)胞半衰期為10天。天。1986年我國居乃琥等人報(bào)道了利用多孔轉(zhuǎn)盤式反應(yīng)器年我國居乃琥等人報(bào)道了利用多孔轉(zhuǎn)盤式反應(yīng)器培養(yǎng)固定化土曲霉菌生產(chǎn)衣康酸的方法。使用的菌培養(yǎng)固定化土曲霉菌生產(chǎn)衣康酸的方法。使用的菌種為種為NRRL1960,在在36，pH3.0，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速8r/min,通氣通氣100ml/min的條件下連續(xù)發(fā)酵，流加速度在的條件下連續(xù)發(fā)酵，流加速度在60ml/h時(shí)，衣康酸的產(chǎn)生速率達(dá)時(shí)，衣康酸的產(chǎn)生速率達(dá)0.73g/L.h。但到目前為止，固定化細(xì)胞發(fā)酵工藝生產(chǎn)衣康酸的技但到目前為止，固定化細(xì)胞發(fā)酵工藝生產(chǎn)衣康酸的技術(shù)還僅限于實(shí)驗(yàn)室研究，尚無工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道術(shù)還僅限于實(shí)驗(yàn)

26、室研究，尚無工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道（3）補(bǔ)料分批發(fā)酵工藝根據(jù)衣康酸發(fā)酵過程底物消耗速率和代謝產(chǎn)物合成的根據(jù)衣康酸發(fā)酵過程底物消耗速率和代謝產(chǎn)物合成的關(guān)系，可以找出補(bǔ)料發(fā)酵的規(guī)律。關(guān)系，可以找出補(bǔ)料發(fā)酵的規(guī)律。例如例如Asp.terreus54-S-30，在，在200L氣升式反應(yīng)器中發(fā)氣升式反應(yīng)器中發(fā)酵，在酵，在3665h階段，衣康酸發(fā)酵進(jìn)入產(chǎn)酸期，在階段，衣康酸發(fā)酵進(jìn)入產(chǎn)酸期，在此階段，衣康酸的容積產(chǎn)率維持在此階段，衣康酸的容積產(chǎn)率維持在2.3g(Lh)，糖，糖的消耗速率也恒定在的消耗速率也恒定在3.9g(Lh)，糖酸轉(zhuǎn)化率維持，糖酸轉(zhuǎn)化率維持在在60。通過向培養(yǎng)系統(tǒng)中補(bǔ)充物料，可以使培養(yǎng)液底物濃度

27、通過向培養(yǎng)系統(tǒng)中補(bǔ)充物料，可以使培養(yǎng)液底物濃度較長時(shí)間保持在一定范圍，達(dá)到延長產(chǎn)酸期的目的。較長時(shí)間保持在一定范圍，達(dá)到延長產(chǎn)酸期的目的。從而提高容積產(chǎn)率、產(chǎn)物濃度和得率。從而提高容積產(chǎn)率、產(chǎn)物濃度和得率。4.1.5衣康酸的提取工藝衣康酸的提取工藝4.1.5.1濃縮結(jié)晶法濃縮結(jié)晶法主要工藝步驟概括為：主要工藝步驟概括為：發(fā)酵液預(yù)處理，脫色過濾，濃縮，結(jié)晶和重結(jié)晶，發(fā)酵液預(yù)處理，脫色過濾，濃縮，結(jié)晶和重結(jié)晶，干燥等幾個(gè)步驟。干燥等幾個(gè)步驟。發(fā)酵液預(yù)處理發(fā)酵液預(yù)處理一般加熱溫度為一般加熱溫度為7075；維持；維持15min，可以殺死，可以殺死菌體，防止衣康酸被分解代謝，使蛋白質(zhì)等肢體性菌體，防止衣

28、康酸被分解代謝，使蛋白質(zhì)等肢體性物質(zhì)變性凝固，有利于過濾；同時(shí)使菌體中的衣康物質(zhì)變性凝固，有利于過濾；同時(shí)使菌體中的衣康酸釋放出，以提高收率酸釋放出，以提高收率 。衣康酸濃度達(dá)衣康酸濃度達(dá)15以上時(shí)，為了防止衣康酸結(jié)晶，以上時(shí)，為了防止衣康酸結(jié)晶，必須對過濾設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱和保溫。必須對過濾設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱和保溫。 脫色過濾脫色過濾過濾主要是利用壓力差為推動(dòng)力來達(dá)到固液分離的目的。過濾主要是利用壓力差為推動(dòng)力來達(dá)到固液分離的目的。在衣康酸生產(chǎn)中通常使用粉狀活性炭，也可使用顆?；钚蕴考懊撋珮渲谝驴邓嵘a(chǎn)中通常使用粉狀活性炭，也可使用顆粒活性炭及脫色樹脂進(jìn)行脫色。進(jìn)行脫色。脫色后的過濾與發(fā)酵醪的過濾有所

29、不同，脫色后的過濾與發(fā)酵醪的過濾有所不同，一是活性炭易穿濾和堵塞濾孔所以在過濾前必須加入與活性炭等量的一是活性炭易穿濾和堵塞濾孔所以在過濾前必須加入與活性炭等量的助濾劑，以加強(qiáng)過濾效果。常用的助濾劑為硅藻土；助濾劑，以加強(qiáng)過濾效果。常用的助濾劑為硅藻土；二是衣康酸濃度達(dá)二是衣康酸濃度達(dá)15以上時(shí)，為了防止衣康酸結(jié)晶必須對過濾設(shè)備以上時(shí)，為了防止衣康酸結(jié)晶必須對過濾設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱和保溫。進(jìn)行預(yù)熱和保溫。濃縮濃縮在常溫下水溶液在常溫下水溶液(或?yàn)V液或?yàn)V液)中衣康酸濃度較低容易被微生物分解，所以中衣康酸濃度較低容易被微生物分解，所以應(yīng)立即濃縮，不宜停留時(shí)間過長。應(yīng)立即濃縮，不宜停留時(shí)間過長。在濃縮過程

30、中溫度不能過高，若在高溫下長時(shí)間加熱，衣康酸會(huì)發(fā)生部在濃縮過程中溫度不能過高，若在高溫下長時(shí)間加熱，衣康酸會(huì)發(fā)生部分分解或可能被破壞而變性；同時(shí)，殘留在溶液中的其他有機(jī)物在高溫分分解或可能被破壞而變性；同時(shí)，殘留在溶液中的其他有機(jī)物在高溫下也易分解，使?jié)饪s液色澤加深，粘度增加造成結(jié)晶困難，從而影響產(chǎn)下也易分解，使?jié)饪s液色澤加深，粘度增加造成結(jié)晶困難，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。品質(zhì)量。濃縮過程中真空度一般要在濃縮過程中真空度一般要在0.087MPa以上，料溫不超過以上，料溫不超過70。蒸汽壓。蒸汽壓力控制在力控制在0.2MPa以下，放料時(shí)酸度達(dá)以下，放料時(shí)酸度達(dá)4045。結(jié)晶及分離結(jié)晶及分離用用10以下

31、冷凍水降溫，控制溫度在以下冷凍水降溫，控制溫度在40 以下結(jié)以下結(jié)晶。晶?？杉尤牒Y選好的晶種促使結(jié)晶。可加入篩選好的晶種促使結(jié)晶。812小時(shí)后，溫度下降至小時(shí)后，溫度下降至15以下進(jìn)行離心分離以下進(jìn)行離心分離2530r/min.干燥干燥衣康酸的干燥是為了去除在晶體表面的游離水，一衣康酸的干燥是為了去除在晶體表面的游離水，一般般70 沸騰干燥。沸騰干燥。4.1.5.2其他提取方法(1)不溶性鹽沉淀法(2)溶劑萃取法(3)離子交換樹脂法(4)膜分離法(1)不溶性鹽沉淀法不溶性鹽沉淀法發(fā)酵液經(jīng)過過濾除去菌絲體后，加入適量的發(fā)酵液經(jīng)過過濾除去菌絲體后，加入適量的PbCO3形成衣康酸鉛沉淀，形成衣康酸鉛沉淀，分離沉淀再加入銨的碳酸鹽溶液，形成的分離沉淀再加入銨的碳酸鹽溶液，形成的PbCO3 可回收再利用，可回收再利用，衣康酸銨濃縮后，通過離子交換樹脂游離出衣康酸銨濃縮后，通過離子交換樹脂游離出衣康酸，在經(jīng)濃縮結(jié)晶，回收衣康酸。衣康酸，在經(jīng)濃縮結(jié)晶，回收衣康酸。(2)溶劑萃取法溶劑萃取法若發(fā)酵液中含有雜質(zhì)較高時(shí)，提取回收衣康酸采用若發(fā)酵液中含有雜質(zhì)較高時(shí)，提取回收衣康酸采用有機(jī)溶劑萃取法效果較好。有機(jī)溶劑萃取法效果較好。采用乙酸乙酯萃取法，在溶液中加采用乙酸乙酯萃取法，在溶液中加100200g/kg的