柠檬酸发酵原理

1、柠檬酸发酵原理第1页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四主要内容柠檬酸简介菌种制备过程黑曲霉发酵柠檬酸的机制柠檬酸的发酵生产柠檬酸的分离 提取第2页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四 柠檬酸简介柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，无色晶体，常含一分子结晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水。用途： 用于香料或作为饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，也是化学中间体。 柠檬酸与钙离子结合则成可溶性络合物，能缓解钙离子促使血液凝固的作用，可预防和治疗高血压和心肌梗死。所以可以起抗凝血作用。所以柠檬酸钠和草酸钠被称为抗凝血剂。柠檬酸促进脂肪分解，快速实现减肥

2、。第3页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四菌种制备过程工业生产几乎都是用黑曲霉作为生产菌 黑曲霉产酸量高，转化率也高。且能利用多种碳源，因而是柠檬酸生产的最好菌种。菌源、平板涂布分离、挑选单菌落 、单菌落小试管（6天）、鉴定（测酸、镜检）、制作一代小试管、一代鉴定、制作二代茄子瓶、二代鉴定、制作麸f曲、鉴定、储藏第4页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四黑曲霉发酵柠檬酸的机制 总述：萄葡糖首先通过糖酵解（EMP）磷酸戊糖途径（HMP）得到磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸，然后经过一个不完整的三羧酸循环（TCA）达到柠檬酸的积累。第5页，共14页，2022年，5月2

3、0日，4点59分，星期四淀粉葡萄糖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苹果酸草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸-酮戊二酸琥珀酸富马酸CO2Fe2+CO2CO2第6页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四思考 EMP、HMP、TCA存在大多数真核生物细胞中，但是为什么黑曲霉能够大量积累柠檬酸呢？第7页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四黑曲霉如何积累柠檬酸 黑曲霉耐酸，耐低PH。 黑曲霉发酵柠檬过程中，在发酵初期，发酵液中萄葡糖含量较高，而高浓度的萄葡糖正是黑曲霉-酮戊二酸脱氢酶合成的抑制物，这样一来TCA循环就中断了，酸度得到积累（

4、注意此时积累的是酸度而不仅是柠檬酸），但是当酸度积累到PH2.0时，催化柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸正逆反应的顺乌头酸水合酶，不表现出活力，这样TCA循环在合成柠檬酸之后就不会向后继续反应，从而达到柠檬的积累。 第8页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四柠檬酸的发酵生产原料：碳源主要有废糖蜜、蔗糖及淀粉质原料。氮源对柠檬酸的发酵生产特别重要，氨、氢氧化氨或磷酸铵可大量提高产量。一些金属离子如钼、铜、锌或钙等对柠檬酸合成有抑制作用。一些非离解性的表面活性剂，可以在发酵中使菌丝均匀分散于培养液中，利于提高产量。第9页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四液体通风发酵图1

5、 柠檬酸深层发酵工艺流程发酵条件：培养基为18%的薯干粉，灭菌前加入0.05%的淀粉酶；发酵温度为32摄氏度，12h前通风量1：0.1，12h后的通风量1：0.2，一般发酵周期为112120h。第10页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四柠檬酸的分离提取钙盐法：发酵液中的柠檬酸变成钙盐沉淀，然后用硫酸将柠檬酸钙置换出游离的柠檬酸，生成的硫酸钙沉淀出来，最后将柠檬酸进一步纯化结晶。第11页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四柠檬酸钙的生成：发酵结束后滤去菌丝，滤液按总酸量的70% 加入碳酸钙粉进行中和，随后煮沸柠檬酸钙沉淀出来，在95以上高温时柠檬酸钙 溶解度低，而其他有机酸的钙盐溶解度高，热水洗涤干净。硫酸置换反应：将洗净的柠檬酸加水搅成糊状，在搅拌下加入浓硫酸，温度80以上，硫酸与钙离子形成硫酸钙沉淀下来，将柠檬酸置换出来。硫酸的用量约为加入碳酸钙的85%-90%。严格控制温度。脱色：得到纯净的晶体，首先须除去色素，活性炭脱色和打孔树脂脱色。第12页，共14页，2022年，5月20日，4点59分，星期四去除阳离子杂质：树脂进行离子交换，当有pH的溶液流出时，表示已有柠檬酸流出，开始收集。浓缩：减压浓缩结晶：缓慢搅拌 缺点：劳动强度大，设备易腐蚀，提取率仅