檸檬酸發(fā)酵原理

檸檬酸發(fā)酵原理第一頁，共十四頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容檸檬酸簡介菌種制備過程黑曲霉發(fā)酵檸檬酸的機(jī)制檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的分離提取第二頁，共十四頁，2022年，8月28日

檸檬酸簡介檸檬酸是一種重要的有機(jī)酸，又名枸櫞酸，無色晶體，常含一分子結(jié)晶水，無臭，有很強(qiáng)的酸味，易溶于水。用途：用于香料或作為飲料的酸化劑，在食品和醫(yī)學(xué)上用作多價(jià)螯合劑，也是化學(xué)中間體。檸檬酸與鈣離子結(jié)合則成可溶性絡(luò)合物，能緩解鈣離子促使血液凝固的作用，可預(yù)防和治療高血壓和心肌梗死。所以可以起抗凝血作用。所以檸檬酸鈉和草酸鈉被稱為抗凝血?jiǎng)?。檸檬酸促進(jìn)脂肪分解，快速實(shí)現(xiàn)減肥。第三頁，共十四頁，2022年，8月28日菌種制備過程工業(yè)生產(chǎn)幾乎都是用黑曲霉作為生產(chǎn)菌黑曲霉產(chǎn)酸量高，轉(zhuǎn)化率也高。且能利用多種碳源，因而是檸檬酸生產(chǎn)的最好菌種。菌源、平板涂布分離、挑選單菌落、單菌落小試管（6天）、鑒定（測酸、鏡檢）、制作一代小試管、一代鑒定、制作二代茄子瓶、二代鑒定、制作麩[fū]曲、鑒定、儲(chǔ)藏第四頁，共十四頁，2022年，8月28日黑曲霉發(fā)酵檸檬酸的機(jī)制

總述：萄葡糖首先通過糖酵解（EMP）／磷酸戊糖途徑（HMP）得到磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸，然后經(jīng)過一個(gè)不完整的三羧酸循環(huán)（TCA）達(dá)到檸檬酸的積累。第五頁，共十四頁，2022年，8月28日淀粉葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸乙酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富馬酸CO2Fe2+CO2CO2第六頁，共十四頁，2022年，8月28日思考EMP、HMP、TCA存在大多數(shù)真核生物細(xì)胞中，但是為什么黑曲霉能夠大量積累檸檬酸呢？第七頁，共十四頁，2022年，8月28日黑曲霉如何積累檸檬酸黑曲霉耐酸，耐低PH。黑曲霉發(fā)酵檸檬過程中，在發(fā)酵初期，發(fā)酵液中萄葡糖含量較高，而高濃度的萄葡糖正是黑曲霉α-酮戊二酸脫氫酶合成的抑制物，這樣一來TCA循環(huán)就中斷了，酸度得到積累（注意此時(shí)積累的是酸度而不僅是檸檬酸），但是當(dāng)酸度積累到PH≤2.0時(shí)，催化檸檬酸<>順烏頭酸<>異檸檬酸正逆反應(yīng)的順烏頭酸水合酶，不表現(xiàn)出活力，這樣TCA循環(huán)在合成檸檬酸之后就不會(huì)向后繼續(xù)反應(yīng)，從而達(dá)到檸檬的積累。第八頁，共十四頁，2022年，8月28日檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)原料：碳源主要有廢糖蜜、蔗糖及淀粉質(zhì)原料。氮源對檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)特別重要，氨、氫氧化氨或磷酸銨可大量提高產(chǎn)量。一些金屬離子如鉬、銅、鋅或鈣等對檸檬酸合成有抑制作用。一些非離解性的表面活性劑，可以在發(fā)酵中使菌絲均勻分散于培養(yǎng)液中，利于提高產(chǎn)量。第九頁，共十四頁，2022年，8月28日液體通風(fēng)發(fā)酵圖1檸檬酸深層發(fā)酵工藝流程發(fā)酵條件：培養(yǎng)基為18%的薯干粉，滅菌前加入0.05%的淀粉酶；發(fā)酵溫度為32攝氏度，12h前通風(fēng)量1：0.1，12h后的通風(fēng)量1：0.2，一般發(fā)酵周期為112—120h。第十頁，共十四頁，2022年，8月28日檸檬酸的分離

提取鈣鹽法：發(fā)酵液中的檸檬酸變成鈣鹽沉淀，然后用硫酸將檸檬酸鈣置換出游離的檸檬酸，生成的硫酸鈣沉淀出來，最后將檸檬酸進(jìn)一步純化結(jié)晶。第十一頁，共十四頁，2022年，8月28日檸檬酸鈣的生成：發(fā)酵結(jié)束后濾去菌絲，濾液按總酸量的70%加入碳酸鈣粉進(jìn)行中和，隨后煮沸檸檬酸鈣沉淀出來，在95℃以上高溫時(shí)檸檬酸鈣溶解度低，而其他有機(jī)酸的鈣鹽溶解度高，熱水洗滌干凈。硫酸置換反應(yīng)：將洗凈的檸檬酸加水?dāng)嚦珊隣?，在攪拌下加入濃硫酸，溫?0℃以上，硫酸與鈣離子形成硫酸鈣沉淀下來，將檸檬酸置換出來。硫酸的用量約為加入碳酸鈣的85%-90%。嚴(yán)格控制溫度。脫色：得到純凈的晶體，首先須除去色素，活性炭脫色和打孔樹脂脫色。第十二頁，共十四頁，2022年，8月28日去除陽離子雜質(zhì)：樹脂進(jìn)行離子交換，當(dāng)有pH的溶液流出時(shí)，表示已有檸檬酸流出，開始收集。濃縮：減壓濃縮結(jié)晶：緩慢攪拌缺點(diǎn)：勞