第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工程主要產(chǎn)品的工藝過程

1、發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程抗生素：抗生素：是生物在其生產(chǎn)活動過程中所產(chǎn)生，是生物在其生產(chǎn)活動過程中所產(chǎn)生，并能在低微濃度下有選擇性地并能在低微濃度下有選擇性地抑制或殺滅抑制或殺滅其他其他微生物或腫瘤細(xì)胞的微生物或腫瘤細(xì)胞的有機物有機物。歷史歷史19281928年，英國弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素年，英國弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素二戰(zhàn)期間，大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)二戰(zhàn)期間，大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)世界上最早用于臨床的抗菌素世界上最早用于臨床的抗菌素 第一節(jié)第一節(jié) 抗生素抗生素發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程發(fā)酵工

2、程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程青霉素生產(chǎn)中作出巨大貢獻(xiàn)者青霉素生產(chǎn)中作出巨大貢獻(xiàn)者根據(jù)抗生素的作用機制分類根據(jù)抗生素的作用機制分類 l 抑制細(xì)胞壁合成抑制細(xì)胞壁合成 ： 青霉素，頭孢菌素，桿菌肽青霉素，頭孢菌素，桿菌肽等；等；l 抑制細(xì)胞膜功能抑制細(xì)胞膜功能 ： 多粘菌素，短桿菌素等；多粘菌素，短桿菌素等；l 抑制蛋白質(zhì)合成抑制蛋白質(zhì)合成 ： 四環(huán)素，鏈霉素，卡那霉素，四環(huán)素，鏈霉素，卡那霉素，慶大霉素，紅霉素等慶大霉素，紅霉素等l 抑制核酸合成抑制核酸合成 ： 絲裂霉素，博來霉素，利福霉絲裂霉素，博來霉素，利福霉素，放線菌素等；素，放線

3、菌素等；l 抑制生物能作用：抗霉素等抑制生物能作用：抗霉素等 分類分類發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類-內(nèi)酰胺類：青霉素類和頭孢菌素類，內(nèi)酰胺類：青霉素類和頭孢菌素類，它們含有它們含有一個四元內(nèi)酰胺環(huán)，為目前最受重視的一類。一個四元內(nèi)酰胺環(huán)，為目前最受重視的一類。氨基糖苷類氨基糖苷類 ：包括鏈霉素、慶大霉素含有氨基糖包括鏈霉素、慶大霉素含有氨基糖苷類或氨基環(huán)醇。苷類或氨基環(huán)醇。大環(huán)內(nèi)酯類大環(huán)內(nèi)酯類

4、 ： 紅霉素、麥迪加霉紅霉素、麥迪加霉素素四環(huán)類四環(huán)類 ： 四環(huán)素、土霉素四環(huán)素、土霉素多肽類多肽類 ：多粘菌素：多粘菌素蒽環(huán)類抗生素：阿霉素、柔紅霉素屬于抗癌類抗蒽環(huán)類抗生素：阿霉素、柔紅霉素屬于抗癌類抗生素。生素。喹諾酮類抗生素，如環(huán)丙沙星、諾氟沙星。喹諾酮類抗生素，如環(huán)丙沙星、諾氟沙星。發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程產(chǎn)生菌的篩選產(chǎn)生菌的篩選抗菌性試驗抗菌性試驗提取、精制、鑒定提取、精制、鑒定毒性試驗毒性試驗藥理和臨床試驗藥理和臨床試驗生產(chǎn)前期研究生產(chǎn)前期研究發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵

5、工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 Agar diffusion assayagar plate瓊脂培養(yǎng)基瓊脂培養(yǎng)基lawn of test bacteria測測 試試 菌菌 苔苔filter papers soakedwith test compounds含含 藥藥 物物 濾濾 紙紙zones of inhibition(no growth)抑菌圈抑菌圈發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程分分 析析 儀儀 器器現(xiàn)代分析儀器：現(xiàn)代分析儀器：核磁共振核磁共振毛細(xì)管電泳毛細(xì)管電泳氣相色譜氣相色譜高效液相色譜高效液相色譜質(zhì)譜質(zhì)譜發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八

6、章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程自動自動 、靈敏、準(zhǔn)確、靈敏、準(zhǔn)確菌種菌種孢子孢子制備制備發(fā)酵發(fā)酵種子種子制備制備發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的預(yù)處理提取和精制提取和精制成品包裝成品包裝發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 培培 養(yǎng)養(yǎng) 基基Media for Cell Growth & Final productionComponents Range % 組組 成成Glucose/ sucrose 3.0-5.0 葡萄糖/ 蔗糖Starch 淀粉 3.0-5.0Corn steep liquor 3.0-5.0Ca

7、lcium carbonate 0.5-1.0 碳酸鈣Phosphate 磷酸鹽 0.1-0.5Ammonium sulphate 0.1-1.0 硫酸胺Urea 尿素 0.1-0.5Oil 油 0.1-0.5Fermentation 發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基 Components Range % 組組 成成Glucose 0.5-1.0Starch 0.5-5.0Corn steep liquor 5.0-8.0 玉米浸提液Soy flour 1.0-5.0Phosphate 0.1-1.0Ammonium sulphate 0.5-1.0 and fed periodicallyOil 1.0

8、 and fed continuouslyCorn syrup fed continuously 玉米糖漿 連續(xù)加料 Tank seed 種子培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基菌種：產(chǎn)黃青霉菌菌種：產(chǎn)黃青霉菌 (Penicillium chrysogenum)孢子培養(yǎng)：孢子培養(yǎng)：25 25 CC, 6-7 d, 6-7 dl 種子培養(yǎng)：種子培養(yǎng)： 25 25 CC， 2-3 d 2-3 d l 發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng) ： 22-26 22-26 CC, 6-7 d, 6-7 dl 加糖控制：殘?zhí)墙抵良犹强刂疲簹執(zhí)墙抵?.60.6 青青 霉霉 素素 發(fā)發(fā) 酵酵發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過

9、程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程補氮：氨控制在補氮：氨控制在 0.01-0.050.01-0.05前體：殘余苯乙酰胺前體：殘余苯乙酰胺 0.05-0.080.05-0.08溫度控制：前期溫度控制：前期 25-26 C25-26 C，后期后期 23 C23 C通氣與攪拌通氣與攪拌 ：1 : 0.8 VVM1 : 0.8 VVM泡沫泡沫 ：天然油脂：天然油脂, , 如豆油如豆油 發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程氨基酸是指一類含有羧基并在與羧基相連的碳氨基酸是指一類含有羧基并在與羧基相連的碳原子下連有氨基的含氮有機化合物，是生物功原子下連有

10、氨基的含氮有機化合物，是生物功能大分子蛋白質(zhì)的基本組成單位。能大分子蛋白質(zhì)的基本組成單位。第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸氨基酸發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程主要菌株：主要菌株：棒狀桿菌屬棒狀桿菌屬 (Corynebacterium)，短，短桿菌屬桿菌屬 (Brevibacterium)，小桿菌屬，小桿菌屬 （Microbacterium），節(jié)桿菌屬，節(jié)桿菌屬 (Arthrobacter)國內(nèi)常用菌株：國內(nèi)常用菌株：北京棒桿菌北京棒桿菌 AS1.299 AS1.299 、73387338、 S-941S-941、D110D110，鈍齒棒桿菌，鈍

11、齒棒桿菌AS1.542AS1.542、 HU7251HU7251、 B9B9，天津短桿菌，天津短桿菌T6-13T6-13、 FM-8207FM-8207、 U-9 U-9 、TG-TG-3 3 、TG-866TG-866、 D85D85 谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程谷氨酸生產(chǎn)菌的主要特征谷氨酸生產(chǎn)菌的主要特征1 1）G G+ +、無芽孢、無鞭毛、不運動；、無芽孢、無鞭毛、不運動；2 2）都是需氧型；）都是需氧型；3 3）多為生物素缺陷型；）多為生物素缺陷型；4 4）不分解淀粉、纖維素、油脂、酪蛋白等

12、；）不分解淀粉、纖維素、油脂、酪蛋白等；5 5）發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯的形態(tài)變化，同時發(fā)生細(xì)胞膜滲透性的變化；）發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯的形態(tài)變化，同時發(fā)生細(xì)胞膜滲透性的變化；6 6） 二氧化碳固定反應(yīng)酶系活力強；二氧化碳固定反應(yīng)酶系活力強；7 7）異檸檬酸裂解酶活力欠缺或微弱、乙醛酸循環(huán)弱；）異檸檬酸裂解酶活力欠缺或微弱、乙醛酸循環(huán)弱；8 8） - -酮戊二酸氧化能力缺失或微弱；酮戊二酸氧化能力缺失或微弱；9 9）檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶活力強；）檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶活力強；1010）具有向環(huán)境中泄漏谷氨酸的能力；）具有向環(huán)境中泄漏谷氨酸的能

13、力；發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程生成谷氨酸的主要反應(yīng)生成谷氨酸的主要反應(yīng)1) 1) 谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶(GHD)(GHD)催化的還原氨基化反應(yīng)催化的還原氨基化反應(yīng) GHD -酮戊二酸酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2 谷氨酸谷氨酸 + H2O + NADP2) 2) 轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)3) 3) 谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶(GS)(GS)催化的反應(yīng)催化的反應(yīng)發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程谷氨酸生物合成途徑谷氨酸生物合成途徑 酵解途徑酵解途

14、徑 (EMP)(EMP) 己糖一磷酸途徑己糖一磷酸途徑 (HMP)(HMP) 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) (TCA)(TCA) 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) 二氧化碳固定反應(yīng)二氧化碳固定反應(yīng)發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程TCA循環(huán)檸檬酸合成酶順烏頭酸酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體谷氨酸脫氫酶由葡萄糖合成谷氨酸的代謝途徑乙醛酸循環(huán)TCA TCA 循環(huán)的一條回補途徑循環(huán)的一條回補途徑檸檬酸裂解酶、蘋果酸合酶檸檬酸裂解酶、蘋果酸合酶CO2固定由葡萄糖發(fā)酵谷氨酸的理想途徑谷氨酸合成的理想途徑谷氨酸合成的理想途徑發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代

15、發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程谷氨酸積累機理：谷氨酸積累機理：1 1）谷氨酸產(chǎn)生菌喪失或僅有微弱的）谷氨酸產(chǎn)生菌喪失或僅有微弱的 - -酮戊二酸脫氫酶活力，酮戊二酸脫氫酶活力，使使 - -酮戊二酸不能繼續(xù)氧化；但谷氨酸脫氫酶活力很強，同酮戊二酸不能繼續(xù)氧化；但谷氨酸脫氫酶活力很強，同時時NADPHNADPH2 2再氧化能力弱，這樣就使再氧化能力弱，這樣就使 - -酮戊二酸到琥珀酸的過酮戊二酸到琥珀酸的過程受阻；在有過量銨離子存在時，程受阻；在有過量銨離子存在時， - -酮戊二酸經(jīng)氧化還原酮戊二酸經(jīng)氧化還原共軛的氨基化反應(yīng)而生成谷氨酸。共軛的氨基化反應(yīng)而生成谷氨酸。2

16、2）谷氨酸產(chǎn)生菌大多為生物素缺陷型，谷氨酸發(fā)酵時通過控）谷氨酸產(chǎn)生菌大多為生物素缺陷型，谷氨酸發(fā)酵時通過控制生物素亞適量，引起代謝失調(diào)，使谷氨酸得以積累。制生物素亞適量，引起代謝失調(diào)，使谷氨酸得以積累。3 3）生成的谷氨酸不形成蛋白質(zhì)，而分泌泄漏于菌體外。）生成的谷氨酸不形成蛋白質(zhì)，而分泌泄漏于菌體外。4 4）谷氨酸產(chǎn)生菌不利用菌體外的谷氨酸，而使谷氨酸成為最）谷氨酸產(chǎn)生菌不利用菌體外的谷氨酸，而使谷氨酸成為最終產(chǎn)物。終產(chǎn)物。發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時，菌體的生物代謝也會當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時，菌體的生物代謝

17、也會發(fā)生變化，谷氨酸發(fā)酵會向其他發(fā)酵轉(zhuǎn)換，谷氨發(fā)生變化，谷氨酸發(fā)酵會向其他發(fā)酵轉(zhuǎn)換，谷氨酸積累減少，而其他副產(chǎn)物積累量增加。酸積累減少，而其他副產(chǎn)物積累量增加。溶氧溶氧適中適中 不足不足過量過量產(chǎn)生谷氨酸產(chǎn)生谷氨酸產(chǎn)生乳酸產(chǎn)生乳酸產(chǎn)生產(chǎn)生 - -酮戊二酸酮戊二酸磷酸鹽磷酸鹽適中適中過量過量產(chǎn)生谷氨酸產(chǎn)生谷氨酸產(chǎn)生纈氨酸產(chǎn)生纈氨酸發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程（一）淀粉水解糖的制備 目前的谷氨酸產(chǎn)生菌都不能直接利用淀粉，也目前的谷氨酸產(chǎn)生菌都不能直接利用淀粉，也基本上不能利用糊精?；旧喜荒芾煤?。 因此必須將淀粉水解成葡萄糖。因此

18、必須將淀粉水解成葡萄糖。發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程谷氨酸的生產(chǎn)流程谷氨酸的生產(chǎn)流程水解糖制備的方法：1、酸解法以無機酸為催化劑、高溫高壓以無機酸為催化劑、高溫高壓2、酸酶法先將淀粉水解成糊精或低聚糖，再用糖先將淀粉水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶水解為萄糖化酶水解為萄糖3、酶酸法將淀粉乳先用將淀粉乳先用 - -淀粉酶液化，再用酸水淀粉酶液化，再用酸水解成葡萄糖解成葡萄糖4、雙酶法用淀粉酶和糖化酶結(jié)合將淀粉水解成用淀粉酶和糖化酶結(jié)合將淀粉水解成葡萄糖葡萄糖發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要

19、產(chǎn)品的工藝過程以大米為原料的酶酸法制糖工藝： 清洗 浸泡常溫；以手捏碎為佳常溫；以手捏碎為佳 ( 1-5h)( 1-5h) 粉碎 調(diào)漿15 15 波美度左右波美度左右 加保護劑0.3% CaCl0.3% CaCl2 2, pH6.3-6.5;, pH6.3-6.5; 保護淀粉酶活力保護淀粉酶活力發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 加酶 - -淀粉酶，淀粉酶，0.250.250.3%0.3% 液化9090，間隙通空氣，間隙通空氣，101020 min20 min；碘液反應(yīng)檢查碘液反應(yīng)檢查 殺酶100100105105，5min5min 壓

20、濾 調(diào)pHpH 1.8pH 1.8發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 糖化0.28MPa0.28MPa，10-15min10-15min；無白色反應(yīng)（無；無白色反應(yīng)（無水酒精檢查）水酒精檢查） 中和調(diào)調(diào)pH4.0-4.8pH4.0-4.8，蛋白析出，蛋白析出 脫色活性碳吸附法；活性碳吸附法；0.1-0.4%; 700.1-0.4%; 70 壓濾發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程菌種的擴大培養(yǎng)普遍采用二級發(fā)酵普遍采用二級發(fā)酵 （一級種子罐）（一級種子罐）斜面種子罐種子罐發(fā) 酵 罐搖

21、瓶發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程斜面菌種： 30-3230-32； 18-2418-24小時小時搖瓶種子： 目的在于大量繁殖活力強的菌體，培養(yǎng)基組成目的在于大量繁殖活力強的菌體，培養(yǎng)基組成 以少含糖分、多含有機氮為主。以少含糖分、多含有機氮為主。發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程種子罐培養(yǎng) 接種量接種量: 0.8-1.0%: 0.8-1.0% 溫度溫度: 32: 32 時間時間 :7 - 8:7 - 8小時小時 通風(fēng)量通風(fēng)量: : 50L: 1 :0.5 50L: 1 :0.

22、5 250L : 1 : 0.3 250L : 1 : 0.3 500L: 1 : 0.25 500L: 1 : 0.25發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程2、發(fā)酵控制1）培養(yǎng)基碳源：多用淀粉水解糖多用淀粉水解糖 在一定范圍內(nèi)，谷氨酸的產(chǎn)量隨糖濃度增加而增加；在一定范圍內(nèi)，谷氨酸的產(chǎn)量隨糖濃度增加而增加；但過高，由于滲透壓增大，對菌體生長和發(fā)酵均不利。但過高，由于滲透壓增大，對菌體生長和發(fā)酵均不利。目前國內(nèi)常用目前國內(nèi)常用125-150g/L125-150g/L， 產(chǎn)酸產(chǎn)酸55-70g/L55-70g/L；有的采用；有的采用高糖工藝（高

23、糖工藝（170 190g/L),170 190g/L),產(chǎn)酸產(chǎn)酸80g/L80g/L，但周期延長，但周期延長發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程淀粉水解糖質(zhì)量對谷氨酸發(fā)酵的影響很大淀粉水解糖質(zhì)量對谷氨酸發(fā)酵的影響很大 如果淀粉水解不完全，有糊精存在，不僅造成浪如果淀粉水解不完全，有糊精存在，不僅造成浪費，還會產(chǎn)生過多泡沫，影響發(fā)酵的正常進(jìn)行。費，還會產(chǎn)生過多泡沫，影響發(fā)酵的正常進(jìn)行。 若淀粉水解過分，葡萄糖發(fā)生復(fù)合反應(yīng)生成龍膽若淀粉水解過分，葡萄糖發(fā)生復(fù)合反應(yīng)生成龍膽二糖、異麥芽糖等非發(fā)酵性糖，同時葡萄糖發(fā)生分二糖、異麥芽糖等非發(fā)酵性糖，

24、同時葡萄糖發(fā)生分解反應(yīng)，生成解反應(yīng)，生成5-5-羥甲基糠醛，并進(jìn)一步分解生成有羥甲基糠醛，并進(jìn)一步分解生成有機酸和黑色素等物質(zhì)，對菌體生長和谷氨酸發(fā)酵均機酸和黑色素等物質(zhì)，對菌體生長和谷氨酸發(fā)酵均有抑制作用。有抑制作用。發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程氮 源尿素尿素 玉米漿、麩皮水解液玉米漿、麩皮水解液液氨液氨碳酸氫銨碳酸氫銨 3080%的氮用于合成谷氨酸發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程C / N C / N = 100 ： 15 30 （比（比 一般高；一般

25、高；100 100 ：0.2 -2.0 )0.2 -2.0 ) 在發(fā)酵的不同階段控制不同的在發(fā)酵的不同階段控制不同的C/NC/N在長菌階段，如在長菌階段，如NHNH4 4+ +過量會抑制菌體生長；過量會抑制菌體生長；在產(chǎn)酸階段，如在產(chǎn)酸階段，如NHNH4 4+ +不足，谷氨酸的積累減少。不足，谷氨酸的積累減少。發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程生長因子： 目前以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸產(chǎn)生菌均為生物素缺目前以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸產(chǎn)生菌均為生物素缺陷型，以生物素為生長因子陷型，以生物素為生長因子 生物素的作用主要是影響谷氨酸產(chǎn)生菌

26、細(xì)胞膜對谷氨生物素的作用主要是影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜對谷氨酸的通透性酸的通透性 用用量：菌體生長所需的量：菌體生長所需的“亞適量亞適量”；一般；一般5 5 g/Lg/L生物素過量，不產(chǎn)或少產(chǎn)谷氨酸；生物素不足，菌體生長不好，谷氨酸產(chǎn)量也低。發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程提供生長因子的農(nóng)副產(chǎn)品原料： 玉米漿玉米漿 麩皮水解液麩皮水解液 糖蜜糖蜜 酵母酵母發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程2）溫度 最適生長溫度最適生長溫度 30303434 谷氨酸產(chǎn)生的最適溫度谷

27、氨酸產(chǎn)生的最適溫度35353737 可采用變溫控制可采用變溫控制發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程3）pH發(fā)酵前期控制在發(fā)酵前期控制在7.5 7.5 左右左右發(fā)酵中期發(fā)酵中期7.27.2發(fā)酵后期發(fā)酵后期7.07.0臨近放罐時臨近放罐時6.56.56.86.8發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程調(diào)節(jié)pH方法： 尿素流加法尿素流加法 國內(nèi)廠家多采用國內(nèi)廠家多采用 液氨或氨水添加法液氨或氨水添加法 液氨含氨量液氨含氨量99-99.8% ;99-99.8% ;氨水含氨量氨水

28、含氨量20-25%20-25% 國外多采用該法國外多采用該法發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程4）供氧 在菌體生長期在菌體生長期 供氧必須滿足菌體呼吸的需氧量供氧必須滿足菌體呼吸的需氧量 谷氨酸生成期谷氨酸生成期 應(yīng)充分供氧（在細(xì)胞最大呼吸速應(yīng)充分供氧（在細(xì)胞最大呼吸速 率時，谷氨酸產(chǎn)量大）率時，谷氨酸產(chǎn)量大）發(fā)酵控制發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程三） 谷氨酸提取等電點法等電點法離子交換法離子交換法金屬鹽法金屬鹽法鹽酸水解鹽酸水解 等電點法等電點法離子交換膜電透析法離

29、子交換膜電透析法 國內(nèi)多采用等電點鋅鹽法 該法收率可達(dá)8590%發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程等電點鋅鹽法工藝簡介：1、先采用等電點法提取谷氨酸1 1）原）原 理理 pH = pIpH = pI 時谷氨酸的溶解度最小時谷氨酸的溶解度最小 谷氨酸的等電點谷氨酸的等電點 pIpI = (pK1 + pK2)/2 = (pK1 + pK2)/2 = (2.19 + 4.25)/2 = 3.22 = (2.19 + 4.25)/2 = 3.22 將發(fā)酵液調(diào)至將發(fā)酵液調(diào)至pH = 3.2pH = 3.2，使谷氨酸處于過飽和，使谷氨酸處于過飽和

30、 狀態(tài)而結(jié)晶析出狀態(tài)而結(jié)晶析出發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程2）谷氨酸的晶型及性質(zhì)在不同條件下會形成兩種不同的晶體在不同條件下會形成兩種不同的晶體 - -型晶體：型晶體： 斜方六面體；純度高，顆粒大，質(zhì)量好，與斜方六面體；純度高，顆粒大，質(zhì)量好，與 母液分離容易；為理想的晶型母液分離容易；為理想的晶型 - -型晶體型晶體： 粉狀或針狀、鱗片狀；晶體微細(xì)，純度低，晶體粉狀或針狀、鱗片狀；晶體微細(xì)，純度低，晶體 無光澤；質(zhì)量輕，難沉淀；生產(chǎn)上應(yīng)避免形成該無光澤；質(zhì)量輕，難沉淀；生產(chǎn)上應(yīng)避免形成該 類晶體類晶體發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八

31、章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程3）影響谷氨酸結(jié)晶的主要因素A) 溫度與降溫速度 當(dāng)結(jié)晶析出溫度超過當(dāng)結(jié)晶析出溫度超過3030， - -型晶體明顯增加型晶體明顯增加 因此須把發(fā)酵液的溫度降到因此須把發(fā)酵液的溫度降到3030以下，再進(jìn)行以下，再進(jìn)行 晶體析出。晶體析出。 中和時要控制液溫緩慢下降，不能回升中和時要控制液溫緩慢下降，不能回升降溫過快或忽高忽低，則晶核小而多、結(jié)晶微細(xì)；且會引起-型向 -型轉(zhuǎn)變發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程B) 加酸速度與終pH的影響 若加酸速度太快，會局部過飽和，出現(xiàn)大量細(xì)

32、小晶核，若加酸速度太快，會局部過飽和，出現(xiàn)大量細(xì)小晶核，形成形成 - -型晶體型晶體 開始加酸至開始加酸至pH5pH5左右，加酸可快些；左右，加酸可快些；pH5pH5以下、起晶前以下、起晶前后，加酸速度要慢，須小心后，加酸速度要慢，須小心 發(fā)現(xiàn)晶核時，應(yīng)立即停止加酸，育晶發(fā)現(xiàn)晶核時，應(yīng)立即停止加酸，育晶2h2h，使晶核成長，使晶核成長，然后再繼續(xù)緩慢加酸中和至然后再繼續(xù)緩慢加酸中和至pH3.2pH3.2。發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程C) 投晶種起晶有兩法自然起晶加晶種起晶 加晶種起晶，晶核容易控制，不易出現(xiàn)加晶種起晶，晶核容易控制

33、，不易出現(xiàn) - -型晶體型晶體 但必須注意晶種的質(zhì)量但必須注意晶種的質(zhì)量 （選擇較好的（選擇較好的 - -型晶體）型晶體）并應(yīng)并應(yīng)掌握好投晶種的時機掌握好投晶種的時機發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程D) 攪拌的影響 攪拌有利于晶體長大，避免攪拌有利于晶體長大，避免“晶簇晶簇”生成生成 太快，液體翻動劇烈，會引起晶體的磨損，不利晶體太快，液體翻動劇烈，會引起晶體的磨損，不利晶體長大，使晶體細(xì)小。長大，使晶體細(xì)小。 太慢，晶體容易下沉，太慢，晶體容易下沉，pHpH和溫度不均勻，引起局部和溫度不均勻，引起局部pHpH過低，易生成過低，易生成

34、 - -型晶體。型晶體。 一般采用：槳式攪拌器；一般采用：槳式攪拌器；252535rpm35rpm發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程2、再用鋅鹽法進(jìn)一步提取 （總回收可達(dá)8090%） 原 理 在一定在一定pH pH 條件下條件下 (pH 6.3)(pH 6.3)，谷氨酸與鋅離子，谷氨酸與鋅離子 生成難溶于水的谷氨酸鋅沉淀下來生成難溶于水的谷氨酸鋅沉淀下來 在酸性條件下，溶解谷氨酸鋅；再調(diào)在酸性條件下，溶解谷氨酸鋅；再調(diào)pHpH至至2.42.4， 谷氨酸結(jié)晶析出谷氨酸結(jié)晶析出由于溶液中鋅離子濃度很高，由于溶液中鋅離子濃度很高，產(chǎn)生共存離子

35、效應(yīng)，使谷氨酸產(chǎn)生共存離子效應(yīng)，使谷氨酸等電點等電點pH pH 值降低值降低發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 工藝流程 等電點法母液 加加 ZnSOZnSO4 4加加NaOHNaOH調(diào)調(diào)pH6.pH6.3 含鋅廢液（處理或綜合利用）谷氨酸鋅鹽加水加水調(diào)調(diào)pHpH至至2.42.4 濕谷氨酸 鋅鹽母液谷氨酸 洗水水洗離心水洗離心四）谷氨酸制味精味精為谷氨酸納，味精為谷氨酸納，無谷氨酸的酸味，而具很強的鮮味無谷氨酸的酸味，而具很強的鮮味味精晶體為棱柱狀的八面體味精晶體為棱柱狀的八面體發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝

36、過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 工藝流程谷氨酸中和濕谷氨酸：純堿濕谷氨酸：純堿 NaNa2 2COCO3 3= 1 = 1 ：0.3-0.340.3-0.3460; pH6.9 - 7.0 ; 60; pH6.9 - 7.0 ; 濃度濃度21-23 21-23 波美度波美度除鐵、鋅加加NaNa2 2S , S , 生成硫化亞鐵、硫化鋅沉淀生成硫化亞鐵、硫化鋅沉淀 中和液脫色濕谷氨酸：活性碳濕谷氨酸：活性碳 = 1 = 1 ： 0.01; 0.01; 攪拌攪拌3030分鐘，自然沉淀分鐘，自然沉淀發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程濃縮結(jié)

37、晶結(jié)晶鍋；真空度結(jié)晶鍋；真空度600mmHg600mmHg以上；溫度以上；溫度6565以下；當(dāng)鍋內(nèi)濃度達(dá)以下；當(dāng)鍋內(nèi)濃度達(dá)31.5 31.5 波美度時，波美度時，用真空吸入晶種起晶、育晶、養(yǎng)晶用真空吸入晶種起晶、育晶、養(yǎng)晶分離、干燥、篩分、混鹽分離：晶液晶液8000-100008000-10000每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)干燥：溫度溫度80 80 篩分：采用采用8 8、1212、2020、3030四種目孔四種目孔發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 味精生產(chǎn)中常見的幾個質(zhì)量問題 味粉混濁硫化物過量消泡油過量夾帶DL-谷氨酸鈉 原材料質(zhì)量差（如純

38、堿含雜質(zhì)多）發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 產(chǎn)生焦谷氨酸鈉產(chǎn)生焦谷氨酸鈉（正常帶（正常帶1 1分子水）分子水）中和、脫色溫度高味精烘干溫度過高濃縮結(jié)晶過程溫度過高、時間長各道母液循環(huán)次數(shù)多發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 味精發(fā)紅母液 除鐵不凈，含鐵離子活性炭鹽酸再生不完全，解析鐵離子不徹底發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程味精發(fā)黃母液脫色不徹底，帶有色素味精干燥溫度過高、時間過長，引起焦化發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第

39、八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程結(jié)晶味精無光澤結(jié)晶操作過程中受長時間的高溫 （75以上）味精分離之前，助晶槽母液濃度偏高干燥溫度過高發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程味精發(fā)脆 結(jié)晶操作過程中 鍋內(nèi)溫度忽高忽低結(jié)晶母液pH太低 （6.2以下）母液質(zhì)量差或結(jié)晶液循環(huán)次數(shù)過多發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程第三節(jié) 檸檬酸 (citric acid) 的發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程

40、一、檸檬酸的用途1 1、在食品工業(yè)上的應(yīng)用、在食品工業(yè)上的應(yīng)用第一食用酸味劑第一食用酸味劑 廣泛用于飲料、果醬、果胨、腌制品、罐頭廣泛用于飲料、果醬、果胨、腌制品、罐頭 賦予水果風(fēng)味，增溶、緩沖、抗氧化等賦予水果風(fēng)味，增溶、緩沖、抗氧化等2 2、在醫(yī)藥上的應(yīng)用、在醫(yī)藥上的應(yīng)用檸檬酸糖漿：檸檬酸糖漿：發(fā)燒病人的清涼飲料，清涼、解毒、矯口味發(fā)燒病人的清涼飲料，清涼、解毒、矯口味檸檬酸鐵銨：檸檬酸鐵銨：溫和的補鐵劑，用于缺鐵性貧血溫和的補鐵劑，用于缺鐵性貧血檸檬酸鉀：檸檬酸鉀：治療膀胱炎和糖尿病所致的酸中毒治療膀胱炎和糖尿病所致的酸中毒檸檬酸鈉：檸檬酸鈉：抗凝血劑，用于輸血、血液和血漿的保存抗凝血劑

41、，用于輸血、血液和血漿的保存檸檬酸銅：檸檬酸銅：消毒殺菌劑并有收斂作用，用于配制眼膏消毒殺菌劑并有收斂作用，用于配制眼膏檸檬酸鎂：檸檬酸鎂：溫和的瀉藥，用于溫和的瀉藥，用于X X光透視前的清腸光透視前的清腸3 3、在化工上的應(yīng)用、在化工上的應(yīng)用常用的電鍍緩沖劑和絡(luò)合劑常用的電鍍緩沖劑和絡(luò)合劑許多化學(xué)反應(yīng)的催化劑許多化學(xué)反應(yīng)的催化劑 如環(huán)氧樹脂的交聯(lián)、聚尿烷泡沫塑料如環(huán)氧樹脂的交聯(lián)、聚尿烷泡沫塑料用于制造高效無公害洗滌劑用于制造高效無公害洗滌劑用于生產(chǎn)牙膏、洗面乳、洗發(fā)劑用于生產(chǎn)牙膏、洗面乳、洗發(fā)劑發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 18

42、911891年，德國年，德國WehmerWehmer 首先發(fā)現(xiàn)一種青霉菌能積累檸檬酸，首先發(fā)現(xiàn)一種青霉菌能積累檸檬酸，隨后開始了發(fā)酵法生產(chǎn)的研究隨后開始了發(fā)酵法生產(chǎn)的研究 19191919年，比利時成功地進(jìn)行了淺盤發(fā)酵法的工業(yè)生產(chǎn)年，比利時成功地進(jìn)行了淺盤發(fā)酵法的工業(yè)生產(chǎn) 19231923年，美國年，美國PfizerPfizer公司開始用淺盤法大規(guī)模生產(chǎn)公司開始用淺盤法大規(guī)模生產(chǎn) 19681968年，我國利用薯干粉原料深層發(fā)酵獲得成功，成為我年，我國利用薯干粉原料深層發(fā)酵獲得成功，成為我國國 檸檬酸生產(chǎn)的一大特色檸檬酸生產(chǎn)的一大特色 目前我國有近百家生產(chǎn)廠，產(chǎn)品主要出口日本和西歐目前我國有近百

43、家生產(chǎn)廠，產(chǎn)品主要出口日本和西歐發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程二、檸檬酸發(fā)酵微生物1、黑曲霉 ( Aspergillus niger )目前最有競爭力的菌種，我國多數(shù)廠家采用目前最有競爭力的菌種，我國多數(shù)廠家采用2、酵母酵母的重要性在于能發(fā)酵烷烴產(chǎn)生檸檬酸酵母的重要性在于能發(fā)酵烷烴產(chǎn)生檸檬酸解脂假絲酵母解脂假絲酵母( ( Candida lipolyticaCandida lipolytica ) )發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程三、檸檬酸發(fā)酵機理1 1、丙酮酸脫氫酶、丙

44、酮酸脫氫酶2 2、檸檬酸合成酶、檸檬酸合成酶3 3、烏頭酸（水合）酶、烏頭酸（水合）酶4 4、5 5 、異檸檬酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶6 6、 - -酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶7 7、8 8、琥珀酸脫氫酶系、琥珀酸脫氫酶系9 9、富馬酸（延胡索酸）酶、富馬酸（延胡索酸）酶1010、蘋果酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶1111、丙酮酸羧化酶、丙酮酸羧化酶1212、蘋果酸酶、蘋果酸酶發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程 檸檬酸雖在檸檬酸雖在TCATCA循環(huán)中是一個中間產(chǎn)物，在正常情況下，循環(huán)中是一個中間產(chǎn)物，在正常情況下，檸檬酸在細(xì)胞內(nèi)不會積累，且檸

45、檬酸是黑曲霉的良好碳源。檸檬酸在細(xì)胞內(nèi)不會積累，且檸檬酸是黑曲霉的良好碳源。 從理論上推測，烏頭酸水合酶失活或受抑，從理論上推測，烏頭酸水合酶失活或受抑，TCATCA循環(huán)阻循環(huán)阻斷是積累檸檬酸的必要條件斷是積累檸檬酸的必要條件檸檬酸積累是菌體代謝失調(diào)的結(jié)果發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程檸 檬 酸 積 累 的 代 謝 調(diào) 節(jié)磷酸果糖激酶丙酮酸激酶烏頭酸酶異檸檬酸脫氫酶檸檬酸積累的機理:1 1）由錳離子缺乏抑制了蛋白質(zhì)合成而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)）由錳離子缺乏抑制了蛋白質(zhì)合成而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)NHNH4 4+ +濃度升濃度升高和一條呼吸活性強的側(cè)系呼吸鏈

46、，不產(chǎn)高和一條呼吸活性強的側(cè)系呼吸鏈，不產(chǎn)ATPATP，這兩方面的因，這兩方面的因素分別解除了對磷酸果糖激酶素分別解除了對磷酸果糖激酶(PFK)(PFK)的代謝調(diào)節(jié)，促進(jìn)了的代謝調(diào)節(jié)，促進(jìn)了EMPEMP途徑暢通；途徑暢通；2 2）由組成型的丙酮酸羧化酶源源不斷地提供草酰乙酸；）由組成型的丙酮酸羧化酶源源不斷地提供草酰乙酸；3 3）在控制）在控制Fe Fe 2+2+含量的情況下，烏頭酸水合酶活性低而不能及時含量的情況下，烏頭酸水合酶活性低而不能及時轉(zhuǎn)化檸檬酸；轉(zhuǎn)化檸檬酸；4 4）一旦檸檬酸濃度升高，就會抑制異檸檬酸脫氫酶，從而進(jìn)）一旦檸檬酸濃度升高，就會抑制異檸檬酸脫氫酶，從而進(jìn)一步促進(jìn)了檸檬酸自身的積累。一步促進(jìn)了檸檬酸自身的積累。發(fā)酵工程發(fā)酵工程 第八章第八章 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過程四、工藝流程原料 （薯干、木薯）粉 碎液 化接 種包 裝脫 色除金屬離子濃縮結(jié)晶離心、成品干燥酸 解發(fā) 酵菌絲過濾 CaCO3 中 和斜面茄瓶麩曲種子罐1