柠檬酸酒精等的发酵生产(六2)ppt课件

1、第一节二、有机酸发酵消费- 柠 檬酸三、 酒精发酵消费五、 抗生素的发酵消费.二 柠檬酸发酵消费.柠檬酸酸味纯粹，是食品、饮料的优良酸味剂，第一食用酸味剂。工业上运用很广泛，是合成多种工业品的原料。发酵法消费柠檬酸，总产量世界第一，大量出口。.一、柠檬酸发酵消费机制一柠檬酸合成途径柠檬酸是生物体主要代谢产物之一。 柠檬酸合成途径： 丙 乙酰COA葡萄糖 酮 柠檬酸 酸 草酰乙酸氧化脱羧羧化EMP.柠檬酸的累积黑曲霉中柠檬酸合成酶没有调理作用黑曲霉中-酮戊二酸脱氢酶缺失或活力弱黑曲霉中顺乌头酸水合酶在催化时建立以下平衡：柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90:3:7控制Fe2+含量，顺乌头酸水合酶活力

2、低，当柠檬酸累积PH=2时，顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，呵斥柠檬酸大量累积.除去铁为主的金属离子以糖蜜为原料时，用阳离子交换树脂、金属螯合剂EDTA除去铁为主的金属离子，或加黄血盐控制糖蜜中的铁离子以淀粉玉米、薯干为原料，先用-淀粉酶和糖化酶将淀粉水解成糖液，再除铁离子.二柠檬酸发酵消费工艺 1、菌种： 黑曲霉。2、种子培育： 麦芽汁琼脂斜面，351，培育5天； 三角瓶， 351，培育10天； 转种子罐。.二柠檬酸发酵消费工艺3、种子罐培育：培育基：薯干粉碎、液化后的糖液；空消：种子罐、分过滤器，130，30分；实消：列管加热至80，直接进蒸汽至125， 15-20分；接种：冷却至351，

3、接麸曲种1；培育： 351，罐压：0.1Mpa，通风搅拌培育 时间20-30小时。.二柠檬酸发酵消费工艺4、发酵：机械搅拌通气式发酵罐培育基：薯干淀粉水解糖；空消：发酵罐、分过滤器，130，30分；实消：列管加热至80，直接进蒸汽至125， 15-20分；接种：冷却至351，接种子罐菌种10；培育： 温度：351， 罐压：0.1Mpa， 通风搅拌培育，时间：50-60小时。.三、柠檬酸提取消费工艺钙盐法1、发酵液过滤： 带式过滤机2、中和： 滤液中除含柠檬酸外，还含可溶性的残 糖以及蛋白质、金属离子等杂质。利用柠檬酸钙难溶于水的特点，与杂质分别的过程。3、酸解： 中和所得钙盐经过滤、洗涤，与硫

4、酸反响生成柠檬酸和硫酸钙沉淀，过滤，滤液含较纯的柠檬酸。.四、柠檬酸精制消费工艺 1、离子交换： 阳离子交换：主要除钙离子、铁离子； 阴离子交换：主要除硫酸根、氯离子；2、蒸发浓缩：外循环减压蒸发，65；3、结晶分别：高温延续或分批冷却结晶；4、枯燥包装：离心、沸腾枯燥、质检、装袋、 封口。.12 三、酒精发酵消费Alcohol Fermentation.13酒精制造过程原料(淀粉、纤维素)单糖发酵产物酒精水解发酵蒸馏Yeast (Saccharomyces cerevisae)酸解酶解.14一、酒精消费原料 1. 淀粉质原料 (1)薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等 (2)谷物原料：玉米、高梁、

5、大米和小麦等 2.糖类原料 糖蜜、甘蔗、甜菜等 3.纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣 我国发酵酒精的80%是用淀粉质原料消费的，其中薯类原料约占45%，玉米等谷物为原料约占35%。 .15.16二、酒精发酵微生物 1. 糖化菌将淀粉、纤维素转化为糖 曲霉Aspergillus spp. 根霉Rhizopus spp. 2. 酒母将糖转化为乙醇 啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae 及其变种.三、酒精发酵生化机制 第一型发酵：无氧、中性或偏酸性条件 CH3COCOOH CH3CHO + CO2CH3CHO + NADH2 CH3CH2OH + NAD第三型发酵：无氧、碱性条件乙

6、醛发生岐化反响，磷酸二羟丙酮作为受氢体，产物为甘油、乙醇、乙酸。脱羧酶乙醇脱氢酶. C6H12O62CH3COCOOH 2CH3CHO 2CH3CH2OHNADNADH2-2CO2EMP2ATP乙醇脱氢酶酒精发酵： 产物：乙醇、CO2发生条件：无氧条件 途径：EMP 菌种：酵母菌该乙醇发酵过程在pH3.54.5及厌氧的条件下发生 。无氧脱羧酶第一型发酵复原.四、原料不同工艺不同不同消费原料，酒精发酵生化过程不同。对糖质原料，可直接利用酵母将糖转化成乙醇。对于淀粉质和纤维质原料，首先要进展淀粉和纤维质的水解糖化，再由酒精发酵菌将糖发酵成乙醇。.20.1. 淀粉质和纤维质原料的水解淀粉的糊化、液化

7、 淀粉在水中经加热会吸收一部分水而发生溶胀。假设继续加热至一定温度普通6080,淀粉粒即发生破裂,呵斥黏度迅速增大,体积也随之迅速变大,这种景象称为淀粉的糊化.1. 淀粉质和纤维质原料的水解 不同种类淀粉糊化温度有所不同,苷薯、马铃薯、玉米和小麦淀粉的糊化温度分别为7076、5967、6472和6568。发生糊化景象称为淀粉的溶解，或称为液化。马铃薯、小麦和玉米支链淀粉完全液化的温度为132、7080、141和146151。.纤维质原料的水解强酸、强碱水解 酶水解：采用纤维素酶 里斯木霉、绿色木霉由于纤维素的性能稳定,无论用酸水解还是用酶水解，都存在水解速度慢,糖得率低的问题，这是影响纤维素科

8、学利用的难题之一.24纤维素消费酒精工艺.25五、酒精发酵工艺 淀粉质原料酒精消费的特点 以薯类和谷类等为原料 原料需求蒸煮 淀粉质原料需求进展糖化 .26 淀粉质原料酒精消费工艺流程 大米 曲霉菌 麸皮 淀粉质原料 酵母 米曲霉米曲 固体试管酵母 米曲汁 米曲汁试管培育三角瓶培育 粉碎 三角瓶液体酵母 曲种 蒸煮 卡式罐酒母 糖化曲液 糖化酒母糖化醪小酒母 发酵 大酒母 蒸馏 酒糟废液 酒精 杂醇油.27淀粉颗粒淀粉分子可发酵性糖酒精95乙醇(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O62nC2H6O+2nCO2+2nATP主要步骤：1. 原料粉碎2. 蒸煮糊化3. 曲霉糖化4. 酵母发酵5

9、. 蒸馏提纯.28原料预处置1除杂挑选、风选、磁力除铁 原料先要经过振荡筛、吸铁器等将其中的混杂的小铁钉、泥块、杂草、 石块等杂质除去。 2粉碎干法、湿法粉碎的目的是有利于淀粉颗粒的吸水膨胀、糊化, 设备大多采用锤式粉碎机,采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，经细粉碎后颗粒普通小于2.0mm。湿粉碎时,将蒸煮所需水量和原料一同粉碎,原料粉末不飞扬,省去除尘通风设备,但粉碎后的粉料不能储存,宜立刻用于消费。.292. 蒸煮作用：突破植物细胞壁的维护作用，使淀粉颗粒从细胞中游离出来，并转化为溶解形状，便于糖化；对原料灭菌。方法：延续蒸煮 .粉碎机分别器风机拌料罐泵蒸煮罐1蒸煮罐2蒸煮罐3汽液分离器原料二次

10、蒸汽糖化蒸汽粉尘水洗.313.糖化曲的制备1菌种 木霉Trichoderma spp.、曲霉Aspergillus spp. 根霉Rhizopus spp.、芽孢杆菌Bacillus spp.2方法 固体曲 液体曲.4.糖化糖化方法分成间歇糖化和延续糖化两类。目前我国大多数酒精厂采用后者。(1)间歇糖化工艺 间歇糖化在糖化锅内进展。蒸煮醪放入并冷却到6162时，参与糖化剂，搅拌均匀后静止糖化30min，再冷却至30后供发酵用。 .4.糖化(2)延续糖化工艺 .5.酒母制备.35菌种储存 酵母菌分别 接种 扩展培育 .36 菌种培育 卡氏罐接种 .376.发酵工艺1方式：间歇式、半延续式、延续式

11、。2过程： 前发酵期酒母迅速繁衍，10h 主发酵期乙醇发酵，12h 后发酵期发酵作用弱，40h 总时间：6072h.38.397. 蒸馏与精馏1蒸馏塔粗馏塔、醪塔粗酒精、酒糟2精馏塔废品酒精、杂醇油 头级杂质：乙醛、甲醇等工业酒精 中间级杂质：异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等 尾级杂质：杂醇油.40六、固定化细胞消费酒精 运用固定化酵母，可以以一个反响塔替代多个 发酵罐，发酵时间由30h 3h,乙醇消费才干大大提高.41 五、抗生素的发酵消费. 抗生素是微生物产生的具有生物活性的物质，这类物质能在低浓度下抑制或杀灭活细胞，这种作用又有很强的选择性。 抗生素是人们运用最多的药物，也是制药工业中利润最高的

12、产品。世界各国由发酵法消费的抗生素约400种，广泛运用的仅120种，其他主要是毒性大、本钱高，无商业运用价值。 青霉素是最早发现并用于临床的种抗生素，1928年为英国人A . Fleming发现，40年代投入工业消费。我们就以青霉素为例简单引见抗生素的发酵消费过程。一 抗生素的消费方法.消费方法： 1、生物合成法： 传统方法 “工程菌制造法 细胞交融技术法 2、化学合成法； 3、生物合成加化学合成法。 . 1、生物合成法： 传统方法 大多数抗生素是由放线菌和霉菌产生的。普通采用深层液体培育、通风搅拌发酵罐消费。 最初由弗莱明分别的点青霉，只能产生2 Uml的青霉素。 人们采用基因工程和细胞交融

13、技术，对抗生素产生菌进展了改造和重新设计，不仅可以制造出许多高效低毒的新型抗生素，还可使抗生素产量成倍地增长。青霉素工业发酵消费程度已达85 000Uml以上。 .1、生物合成法： “工程菌制造法 第一次由“工程菌制造的全新抗生素麦迪紫红素A，是美国报道的。他们将产放线紫红素的部分基因插入产麦迪霉素的放线菌中，构建的“工程菌产生了全新的抗生素。 我国新构建的消费丁胺卡那霉素的“工程菌，就是把酰化酶基因克隆到卡那霉素产生菌中获得的。新的“工程菌 消费的新抗生素毒副作用小，对耐卡那霉素、庆大霉素致病菌临床疗效显著。.1、生物合成法：细胞交融技术 对抗生素产生菌采用细胞交融技术的成果更为突出。 目前

14、DNA重组技术已广泛用于红霉素、链霉素等20多种抗生素的育种任务，可以预见不久未来会有更多的由“工程菌消费的新型抗生素问世。.2、化学合成法 根据某种抗生素的化学组成和构造，经过化学合成的方法，可消费部分抗生素。 如：氯霉素、磷霉素等。 经过化学合成方法和控制条件的不断深化研讨，越来越多的抗生素可用化学合成法消费。. 3、生物合成加化学合成法 许多细菌逐渐出现了抗药性，曾经证明某些抗药性因子位于细菌内的质粒上，质粒可以在细菌之间转移，结果抗性菌日益增多，抗生素疗效就越来越低。 为了对付细菌的抗药性，科学家对原有的抗生素进展了“整容手术，细菌因再无法识别改头换面的抗生素而被抑制或杀死。 如今已能

15、运用克隆了酰化酶基因的“工程菌大肠杆菌高效率的消费半合成抗生素。临床如今运用的先锋霉素头孢菌素类、氨苄青霉素，就是这类半合成抗生素类药物。.二、青霉素消费工艺1、菌种：产黄青霉生长发育分六个阶段：期：菌丝生长期，适宜做种子；期：青霉素分泌期；期：菌丝体自溶期。. 2、培育基： 碳源：普遍采用淀粉经酶水解的葡萄糖糖化液进展流加或分批补料参与，葡萄糖加速菌体呼吸，溶解氧浓度低，PH下降，对生物合成酶系阻遏和抑制。 氮源：玉米浆、麸皮粉、无机氮源； 前体：苯乙酸或苯乙酰胺；0.1，多次参与，减少对菌体的毒害 无机盐：S、P、Ga、Mg、K等。 铁离子有毒害， 控制在30g/mL。.3、发酵条件控制补

16、糖：残糖降至0.6PH上升；补氮：氨氮0.05，补硫铵、氨水或尿素； PH：6.46.6，加葡萄糖、加酸、加碱调理；温度：前期，25-26；后期， 23，减少对青霉素的降解破坏；通气搅拌，溶氧：氧饱和溶解度的30；消沫剂：玉米油、豆油或化学合成消沫剂。.4、青霉素的分别纯化 过滤：板框、真空转鼓； 萃取：醋酸丁脂，2-3次； 脱色：活性碳，150-200g/10亿单位； 结晶：浓缩结晶或直接结晶； 洗涤 枯燥.(1)过滤：絮凝，采用鼓式真空过滤器，过滤前加去乳化剂并降温(2)提炼用溶媒萃取法。低温操作。将发酵滤液酸化至pH 2，加1/3体积的醋酸丁酯BA，混合后以碟片式离心机分别，得一次BA提取液。然后以1.3 % 1.9 %NaHCO3在pH 6.8 7.1条件下将青霉素从BA中提取到缓冲液中。再调pH至2.0，将青霉素从缓冲液再次转入到BA中，方法