第十三章发酵实例

第十三章发酵实例第1页，共111页，2023年，2月20日，星期二第一节啤酒的发酵生产第2页，共111页，2023年，2月20日，星期二一、啤酒生产的原料1、大麦（主原料）要求：粉质粒在80%以上胚乳断面软质白色粉质粒致密有透明光泽玻璃质粒部分透明部分白色半玻璃质粒

发芽力（3天）不低于85%；发芽率（最终）不低于96%第3页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、辅助原料降低成本、改善麦汁浸出物组成、增强啤酒的保存性大米或玉米第4页，共111页，2023年，2月20日，星期二3、酒花(hop)桑科葎草属，多年生蔓性；雌雄异株，啤酒用雌花新疆甘肃第5页，共111页，2023年，2月20日，星期二

酒花的功能：

4）增加麦汁和啤酒的防腐能力3）与麦汁共沸时能促进蛋白凝固，利于澄清2）增进啤酒泡持性和稳定性1）赋予啤酒香味和爽口苦味第6页，共111页，2023年，2月20日，星期二酒花的成分：1）-酸2）酒花油具苦味和防腐能力，其多少是衡量酒花质量的重要标准花粉内，味芳香；萜烯、酯类等3）多酚物质能与蛋白结合，促进凝固沉淀（双重性——稳定、浑浊）第7页，共111页，2023年，2月20日，星期二4、水对硬度有较高要求第8页，共111页，2023年，2月20日，星期二二、啤酒生产工艺流程

麦芽制备

麦芽汁制备

麦芽煮沸与酒花添加

发酵

过滤、分装第9页，共111页，2023年，2月20日，星期二一）麦芽制备

制麦目的：1）使大麦生成各种酶2）使麦粒中的淀粉和蛋白质适度溶解3）产生麦芽特有的色香味第10页，共111页，2023年，2月20日，星期二

制麦流程：

浸麦浸麦度——浸麦后大麦的含水量。

43～48%

发芽地板式、开放箱式；6～11天发芽箱麦芽的干燥第11页，共111页，2023年，2月20日，星期二

干燥的目的：1）终止酶的作用2）干燥便保藏3）除去生青气，产生特有的色香味第12页，共111页，2023年，2月20日，星期二干燥过程：1）萎凋：水分由42～45%下降到10%左右（停止麦芽生长）2）焙焦：水分由10%左右降到5%以下（物化结合水；形成特有的色香味）第13页，共111页，2023年，2月20日，星期二麦芽干燥塔第14页，共111页，2023年，2月20日，星期二麦芽质量的评定：1）叶芽伸长度（粒长的2/3～1占70%以上）2）玻璃质粒（8%以下）3）千粒重（干千粒重30～40克；溶解度越高，越轻）4）糖化力(65～75L;Lintner)第15页，共111页，2023年，2月20日，星期二第16页，共111页，2023年，2月20日，星期二二）麦芽汁制备（糖化）

粉碎利用麦芽自身的酶原麦汁应比最终麦汁浓度高2-4度糖化后应立即过滤，否则影响色香未去麦糟称糖化醪；去后称麦汁

糖化

过滤糖化设备第17页，共111页，2023年，2月20日，星期二三）麦汁煮沸与酒花添加

目的：1）蒸发多余水分使麦汁浓缩至规定浓度2）溶出酒花有效成分，增加麦汁的香气、苦味和防腐力3）促进蛋白凝固析出，增加啤酒稳定性4）破坏全部酶第18页，共111页，2023年，2月20日，星期二麦汁煮沸方法：间歇常压煮沸法；1-2小时第19页，共111页，2023年，2月20日，星期二酒花的添加：方法：通常分3次添加第一次初沸时，1/5第二次煮40分钟时，2/5第三次终了前10分钟，2/5加得早，苦味重；加得晚，香味大第20页，共111页，2023年，2月20日，星期二

酒花的加量：

淡色啤酒以突出清香和苦味为主0.18～0.20%浓色啤酒以突出麦芽香为主，加量少些第21页，共111页，2023年，2月20日，星期二四）发酵1、菌种下面酵母上面酵母发酵时酵母悬浮于发酵液内，终了很快凝结成块并沉淀发酵时随CO2

漂浮在液面上，发酵终了形成酵母泡盖，长时放置也很少下沉我国生产的啤酒多属下面酵母发酵大型厂家多有自己独特的酵母第22页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、扩大培养

斜面（原种）250～500ml;20～25℃;2～3d10～20升；15～20℃；4～6天150～250升；10～15℃；10～15天

巴氏瓶

卡氏罐

汉森罐

酵母繁殖槽

主发酵第23页，共111页，2023年，2月20日，星期二3、主发酵（下面酵母）麦汁冷至6～8℃，接入0.5～0.65%的酵母第24页，共111页，2023年，2月20日，星期二三阶段接种15～20h，池四周出现白沫，渐向中间扩展，直至全液面；糖度下降，温度上升；2.5～3d发酵最旺盛期；泡沫丰厚（20～30cm)；2～3天；应密切注意降温发酵衰落，温度下降，泡沫收缩；2～3d低泡期高泡期落泡期第25页，共111页，2023年，2月20日，星期二啤酒发酵池钢或水泥结构涂料涂里（沥青、松香、环氧树脂）第26页，共111页，2023年，2月20日，星期二锥形罐第27页，共111页，2023年，2月20日，星期二威海啤酒厂锥形罐锥底第28页，共111页，2023年，2月20日，星期二湖南啤酒厂30万吨啤酒发酵罐群河南月山啤酒厂发酵罐群第29页，共111页，2023年，2月20日，星期二珠江啤酒厂发酵罐群第30页，共111页，2023年，2月20日，星期二4、后发酵（贮酒）目的：1）完成残糖的最后发酵，增加啤酒稳定性，饱充CO22）充分沉淀蛋白，澄清酒液3）消除嫩酒味，促进成熟[双乙酰（2,3-丁二酮）、醛类等]第31页，共111页，2023年，2月20日，星期二五）过滤、分装

过滤常用硅藻土（diatomaceousearth）过滤法多孔，表面积大，吸附能力强

分装生啤（7天）杀菌（巴氏消毒、超高温瞬时）第32页，共111页，2023年，2月20日，星期二罐装消毒、贴标签成品下线第33页，共111页，2023年，2月20日，星期二第34页，共111页，2023年，2月20日，星期二第二节谷氨酸（味精）的发酵生产第35页，共111页，2023年，2月20日，星期二一、谷氨酸生产菌1、主要菌株

棒状杆菌属(Corynebacterium)短杆菌属(Brevibacterium)小杆菌属（Microbacterium）节杆菌属(Arthrobacter)第36页，共111页，2023年，2月20日，星期二国内常用菌株：北京棒杆菌

AS1.299、7338、S-941、D110钝齿棒杆菌

AS1.542、HU7251、B9天津短杆菌

T6-13、FM-8207、U-9、TG-3、TG-866、D85第37页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、谷氨酸生产菌的主要特征1）G+、无芽孢、无鞭毛、不运动；2）都是需氧型；3）多为生物素缺陷型；4）不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白等；5）发酵中菌体发生明显的形态变化，同时发生细胞膜渗透性的变化；6）二氧化碳固定反应酶系活力强；7）异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱、乙醛酸循环弱；8）-酮戊二酸氧化能力缺失或微弱；9）柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶活力强；10）具有向环境中泄漏谷氨酸的能力；第38页，共111页，2023年，2月20日，星期二二、谷氨酸发酵机制第39页，共111页，2023年，2月20日，星期二1、生成谷氨酸的主要反应1)谷氨酸脱氢酶(GHD)催化的还原氨基化反应

GHD-酮戊二酸+NH4++NADPH2——→谷氨酸+H2O+NADP2)转氨酶催化的转氨反应3)谷氨酸合成酶(GS)催化的反应谷氨酸发酵机制第40页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、谷氨酸生物合成途径酵解途径(EMP)己糖一磷酸途径(HMP)三羧酸循环(TCA)乙醛酸循环二氧化碳固定反应谷氨酸发酵机制第41页，共111页，2023年，2月20日，星期二TCA循环谷氨酸发酵机制柠檬酸合成酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体谷氨酸脱氢酶第42页，共111页，2023年，2月20日，星期二由葡萄糖合成谷氨酸的代谢途径谷氨酸发酵机制乙醛酸循环TCA循环的一条回补途径柠檬酸裂解酶、苹果酸合酶CO2固定第43页，共111页，2023年，2月20日，星期二由葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径谷氨酸合成的理想途径谷氨酸发酵机制第44页，共111页，2023年，2月20日，星期二谷氨酸积累机理：1）谷氨酸产生菌丧失或仅有微弱的-酮戊二酸脱氢酶活力，使-酮戊二酸不能继续氧化；但谷氨酸脱氢酶活力很强，同时NADPH2再氧化能力弱，这样就使-酮戊二酸到琥珀酸的过程受阻；在有过量铵离子存在时，

-酮戊二酸经氧化还原共轭的氨基化反应而生成谷氨酸。2）谷氨酸产生菌大多为生物素缺陷型，谷氨酸发酵时通过控制生物素亚适量，引起代谢失调，使谷氨酸得以积累。3）生成的谷氨酸不形成蛋白质，而分泌泄漏于菌体外。4）谷氨酸产生菌不利用菌体外的谷氨酸，而使谷氨酸成为最终产物。谷氨酸发酵机制第45页，共111页，2023年，2月20日，星期二

但是，当环境条件发生变化时，菌体的生物代谢也会发生变化，谷氨酸发酵会向其他发酵转换，谷氨酸积累减少，而其他副产物积累量增加。例如：溶氧适中不足过量产生谷氨酸产生乳酸产生-酮戊二酸磷酸盐适中过量产生谷氨酸产生缬氨酸谷氨酸发酵机制第46页，共111页，2023年，2月20日，星期二3、控制细胞膜的通透性

谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸生产菌细胞膜结构与功能上的特异性变化，使细胞膜转变成有利于谷氨酸向膜外渗透的样式，即完成谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变。这样，由于终产物谷氨酸不断地排出细胞外，使细胞内的谷氨酸不能积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内继续不断地被优先合成。谷氨酸发酵机制第47页，共111页，2023年，2月20日，星期二控制细胞膜渗透性的方法：控制的关键：亚适量控制生物素1、化学控制法

通过控制发酵培养基中的化学成分，达到控制磷脂、细胞膜的形成或阻碍细胞壁正常的生物合成，使谷氨酸生产菌处于异常的生理状态，以解除细胞对谷氨酸向胞外漏出的渗透障碍。1）生物素缺陷型作用机制：生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成。当磷脂合成减少到正常量的一半左右时，细胞变形，谷氨酸向膜外漏出，积累于发酵液中。谷氨酸发酵机制第48页，共111页，2023年，2月20日，星期二2）添加表面活性剂或饱和脂肪酸化学控制法

使用生物素过量的糖蜜原料发酵生产谷氨酸时，通过添加表面活性剂（如吐温60）或是高级饱和脂肪酸及其亲水聚醇酯类，同样能清除渗透障碍物，积累谷氨酸。作用机制：在不饱和脂肪酸合成过程中作为抗代谢物对生物素有拮抗作用，通过拮抗脂肪酸的生物合成，导致磷脂合成不足，结果形成磷脂不足的细胞膜，提高细胞膜对谷氨酸的渗透性。关键：必须控制好添加表面活性剂、饱和脂肪酸的时间与浓度第49页，共111页，2023年，2月20日，星期二化学控制法3）油酸缺陷型作用机制：

油酸缺陷型菌株丧失了自身合成油酸的能力，也即丧失脂肪酸合成能力，必须由外界供给油酸才能生长；油酸含量的多少直接影响到磷脂合成量的多少和细胞膜的渗透性；通过控制油酸，使磷脂合成量减少到正常量的一半左右时，细胞变形，谷氨酸分泌积累于发酵液。控制的关键：必须控制油酸的亚适量（细胞内生物素含量的多少影响甚微）第50页，共111页，2023年，2月20日，星期二4）甘油缺陷型化学控制法作用机制：甘油缺陷型不能合成-磷酸甘油和磷脂，必须由外界供给甘油才能生长；在甘油限量供应下，由于控制了细胞膜中与渗透性有直接关系的磷脂含量，使谷氨酸得以积累。控制的关键：

必须控制添加亚适量的甘油或甘油衍生物以上都是通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜第51页，共111页，2023年，2月20日，星期二5）添加青霉素法作用机制：在发酵对数生长期的早期添加青霉素抑制细胞壁的合成，使细胞膜处于无保护状态，又由于膜内外的渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤，增大了谷氨酸向胞外漏出的渗透性。化学控制法关键：在生长的什么阶段添加青霉素是影响产酸的关键。必须在增殖过程的适当时期添加，且必须在添加后再进行一定的增殖。第52页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、物理控制法如利用温度敏感突变型（Ts）关键：在生长的什么阶段转换温度是影响产酸的关键突变发生在决定与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构基因上第53页，共111页，2023年，2月20日，星期二二、生产工艺淀粉水解糖的制备谷氨酸发酵谷氨酸提取谷氨酸制味精第54页，共111页，2023年，2月20日，星期二一）淀粉水解糖的制备

目前的谷氨酸产生菌都不能直接利用淀粉，也基本上不能利用糊精。因此必须将淀粉水解成葡萄糖。第55页，共111页，2023年，2月20日，星期二水解糖制备的方法：1、酸解法以无机酸为催化剂、高温高压2、酸酶法先将淀粉水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶水解为萄糖3、酶酸法将淀粉乳先用-淀粉酶液化，再用酸水解成葡萄糖4、双酶法用淀粉酶和糖化酶结合将淀粉水解成葡萄糖第56页，共111页，2023年，2月20日，星期二以大米为原料的酶酸法制糖工艺：

清洗

浸泡常温；以手捏碎为佳(1-5h)

粉碎

调浆15波美度左右

加保护剂0.3%CaCl2,pH6.3-6.5;

保护淀粉酶活力第57页，共111页，2023年，2月20日，星期二

加酶-淀粉酶，0.25～0.3%

液化90℃，间隙通空气，10～20min；碘液反应检查

杀酶100～105℃，5min

压滤

调pHpH1.8第58页，共111页，2023年，2月20日，星期二

糖化0.28MPa，10-15min；无白色反应（无水酒精检查）

中和

调pH4.0-4.8，蛋白析出

脱色活性碳吸附法；0.1-0.4%;70℃

压滤第59页，共111页，2023年，2月20日，星期二二）谷氨酸发酵1、菌种的扩大培养普遍采用二级发酵（一级种子罐）斜面种子罐发酵罐摇瓶第60页，共111页，2023年，2月20日，星期二斜面菌种：

30-32℃；18-24小时摇瓶种子：

目的在于大量繁殖活力强的菌体，培养基组成以少含糖分、多含有机氮为主。第61页，共111页，2023年，2月20日，星期二种子罐培养

接种量:0.8-1.0%

温度:32℃

时间:7-8小时通风量:50L:1:0.5250L:1:0.3500L:1:0.25第62页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、发酵控制1）培养基碳源：多用淀粉水解糖

在一定范围内，谷氨酸的产量随糖浓度增加而增加；但过高，由于渗透压增大，对菌体生长和发酵均不利。

目前国内常用125-150g/L，产酸55-70g/L；有的采用高糖工艺（170–190g/L),产酸80g/L，但周期延长第63页，共111页，2023年，2月20日，星期二淀粉水解糖质量对谷氨酸发酵的影响很大◆如果淀粉水解不完全，有糊精存在，不仅造成浪费，还会产生过多泡沫，影响发酵的正常进行。◆若淀粉水解过分，葡萄糖发生复合反应生成龙胆二糖、异麦芽糖等非发酵性糖，同时葡萄糖发生分解反应，生成5-羟甲基糠醛，并进一步分解生成有机酸和黑色素等物质，对菌体生长和谷氨酸发酵均有抑制作用。发酵控制第64页，共111页，2023年，2月20日，星期二氮源

尿素

玉米浆、麸皮水解液

液氨

碳酸氢铵◆

30～80%的氮用于合成谷氨酸发酵控制第65页，共111页，2023年，2月20日，星期二C/N

C/N=100：15～30

（比一般高；100：0.2-2.0)

在发酵的不同阶段控制不同的C/N在长菌阶段，如NH4+过量会抑制菌体生长；在产酸阶段，如NH4+不足，谷氨酸的积累减少。发酵控制第66页，共111页，2023年，2月20日，星期二生长因子：

目前以糖质原料为碳源的谷氨酸产生菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子

生物素的作用主要是影响谷氨酸产生菌细胞膜对谷氨酸的通透性

用量：菌体生长所需的“亚适量”；一般5g/L生物素过量，不产或少产谷氨酸；生物素不足，菌体生长不好，谷氨酸产量也低。发酵控制第67页，共111页，2023年，2月20日，星期二提供生长因子的农副产品原料：

玉米浆麸皮水解液糖蜜酵母发酵控制第68页，共111页，2023年，2月20日，星期二2）温度最适生长温度30～34℃谷氨酸产生的最适温度35～37℃可采用变温控制发酵控制第69页，共111页，2023年，2月20日，星期二3）pH发酵前期控制在7.5左右发酵中期7.2发酵后期7.0临近放罐时6.5～6.8发酵控制第70页，共111页，2023年，2月20日，星期二调节pH方法：

尿素流加法

国内厂家多采用

液氨或氨水添加法

液氨含氨量99-99.8%;氨水含氨量20-25%

国外多采用该法发酵控制第71页，共111页，2023年，2月20日，星期二4）供氧

在菌体生长期

供氧必须满足菌体呼吸的需氧量谷氨酸生成期

应充分供氧（在细胞最大呼吸速率时，谷氨酸产量大）发酵控制第72页，共111页，2023年，2月20日，星期二三）谷氨酸提取等电点法离子交换法金属盐法盐酸水解—等电点法离子交换膜电透析法

国内多采用等电点—锌盐法该法收率可达85～90%第73页，共111页，2023年，2月20日，星期二等电点—锌盐法工艺简介：1、先采用等电点法提取谷氨酸

(回收70%左右）1）原理pH=pI时谷氨酸的溶解度最小

谷氨酸的等电点pI=(pK1+pK2)/2=(2.19+4.25)/2=3.22

将发酵液调至pH=3.2，使谷氨酸处于过饱和状态而结晶析出第74页，共111页，2023年，2月20日，星期二2）谷氨酸的晶型及性质在不同条件下会形成两种不同的晶体

-型晶体：

斜方六面体；纯度高，颗粒大，质量好，与母液分离容易；为理想的晶型

-型晶体：

粉状或针状、鳞片状；晶体微细，纯度低，晶体无光泽；质量轻，难沉淀；生产上应避免形成该类晶体第75页，共111页，2023年，2月20日，星期二3）影响谷氨酸结晶的主要因素A)温度与降温速度

当结晶析出温度超过30℃，

-型晶体明显增加

因此须把发酵液的温度降到30℃以下，再进行

晶体析出。

中和时要控制液温缓慢下降，不能回升降温过快或忽高忽低，则晶核小而多、结晶微细；且会引起-型向

-型转变第76页，共111页，2023年，2月20日，星期二B)加酸速度与终pH的影响

若加酸速度太快，会局部过饱和，出现大量细小晶核，形成-型晶体

开始加酸至pH5左右，加酸可快些；pH5以下、起晶前后，加酸速度要慢，须小心

发现晶核时，应立即停止加酸，育晶2h，使晶核成长，然后再继续缓慢加酸中和至pH3.2。第77页，共111页，2023年，2月20日，星期二C)投晶种起晶有两法自然起晶加晶种起晶

加晶种起晶，晶核容易控制，不易出现-型晶体

但必须注意晶种的质量（选择较好的-型晶体）并应掌握好投晶种的时机第78页，共111页，2023年，2月20日，星期二D)搅拌的影响

搅拌有利于晶体长大，避免“晶簇”生成

太快，液体翻动剧烈，会引起晶体的磨损，不利晶体长大，使晶体细小。太慢，晶体容易下沉，pH和温度不均匀，引起局部pH过低，易生成-型晶体。

一般采用：桨式搅拌器；25～35rpm第79页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、再用锌盐法进一步提取

（总回收可达80～90%）

原理◆在一定pH条件下(pH6.3)，谷氨酸与锌离子

生成难溶于水的谷氨酸锌沉淀下来◆在酸性条件下，溶解谷氨酸锌；再调pH至2.4，谷氨酸结晶析出由于溶液中锌离子浓度很高，产生共存离子效应，使谷氨酸等电点pH值降低第80页，共111页，2023年，2月20日，星期二

工艺流程

等电点法母液

加ZnSO4加NaOH调pH6.3

含锌废液（处理或综合利用）谷氨酸锌盐加水调pH至2.4

湿谷氨酸

锌盐母液谷氨酸

洗水水洗离心第81页，共111页，2023年，2月20日，星期二四）谷氨酸制味精味精为谷氨酸纳，无谷氨酸的酸味，而具很强的鲜味味精晶体为棱柱状的八面体第82页，共111页，2023年，2月20日，星期二

工艺流程谷氨酸中和湿谷氨酸：纯碱Na2CO3=1：0.3-0.3460℃;pH6.9-7.0;浓度21-23波美度除铁、锌加Na2S,生成硫化亚铁、硫化锌沉淀

中和液脱色湿谷氨酸：活性碳=1：0.01;搅拌30分钟，自然沉淀第83页，共111页，2023年，2月20日，星期二浓缩结晶结晶锅；真空度600mmHg以上；温度65℃以下；当锅内浓度达31.5波美度时，用真空吸入晶种起晶、育晶、养晶分离、干燥、筛分、混盐分离：晶液8000-10000每分钟转数干燥：温度80℃筛分：采用8、12、20、30四种目孔第84页，共111页，2023年，2月20日，星期二

味精生产中常见的几个质量问题

味粉混浊硫化物过量消泡油过量夹带DL-谷氨酸钠

原材料质量差（如纯碱含杂质多）第85页，共111页，2023年，2月20日，星期二

产生焦谷氨酸钠（正常带1分子水）中和、脱色温度高味精烘干温度过高浓缩结晶过程温度过高、时间长各道母液循环次数多第86页，共111页，2023年，2月20日，星期二

味精发红母液除铁不净，含铁离子活性炭盐酸再生不完全，解析铁离子不彻底第87页，共111页，2023年，2月20日，星期二味精发黄母液脱色不彻底，带有色素味精干燥温度过高、时间过长，引起焦化第88页，共111页，2023年，2月20日，星期二结晶味精无光泽结晶操作过程中受长时间的高温（75℃以上）味精分离之前，助晶槽母液浓度偏高干燥温度过高第89页，共111页，2023年，2月20日，星期二味精发脆

结晶操作过程中锅内温度忽高忽低结晶母液pH太低（6.2以下）母液质量差或结晶液循环次数过多第90页，共111页，2023年，2月20日，星期二第91页，共111页，2023年，2月20日，星期二第三节柠檬酸(citricacid)的发酵生产第92页，共111页，2023年，2月20日，星期二一、柠檬酸的用途1、在食品工业上的应用第一食用酸味剂广泛用于饮料、果酱、果胨、腌制品、罐头赋予水果风味，增溶、缓冲、抗氧化等2、在医药上的应用柠檬酸糖浆：发烧病人的清凉饮料，清凉、解毒、矫口味柠檬酸铁铵：温和的补铁剂，用于缺铁性贫血柠檬酸钾：治疗膀胱炎和糖尿病所致的酸中毒柠檬酸钠：抗凝血剂，用于输血、血液和血浆的保存柠檬酸铜：消毒杀菌剂并有收敛作用，用于配制眼膏柠檬酸镁：温和的泻药，用于X光透视前的清肠3、在化工上的应用常用的电镀缓冲剂和络合剂许多化学反应的催化剂如环氧树脂的交联、聚尿烷泡沫塑料用于制造高效无公害洗涤剂用于生产牙膏、洗面乳、洗发剂第93页，共111页，2023年，2月20日，星期二

1891年，德国Wehmer首先发现一种青霉菌能积累柠檬酸，随后开始了发酵法生产的研究

1919年，比利时成功地进行了浅盘发酵法的工业生产

1923年，美国Pfizer公司开始用浅盘法大规模生产

1968年，我国利用薯干粉原料深层发酵获得成功，成为我国柠檬酸生产的一大特色

目前我国有近百家生产厂，产品主要出口日本和西欧第94页，共111页，2023年，2月20日，星期二二、柠檬酸发酵微生物1、黑曲霉(Aspergillusniger)目前最有竞争力的菌种，我国多数厂家采用2、酵母酵母的重要性在于能发酵烷烃产生柠檬酸解脂假丝酵母(Candidalipolytica)第95页，共111页，2023年，2月20日，星期二三、柠檬酸发酵机理1、丙酮酸脱氢酶2、柠檬酸合成酶3、乌头酸（水合）酶4、5、异柠檬酸脱氢酶6、-酮戊二酸脱氢酶7、8、琥珀酸脱氢酶系9、富马酸（延胡索酸）酶10、苹果酸脱氢酶11、丙酮酸羧化酶12、苹果酸酶第96页，共111页，2023年，2月20日，星期二

柠檬酸虽在TCA循环中是一个中间产物，在正常情况下，柠檬酸在细胞内不会积累，且柠檬酸是黑曲霉的良好碳源。

从理论上推测，乌头酸水合酶失活或受抑，TCA循环阻断是积累柠檬酸的必要条件柠檬酸积累是菌体代谢失调的结果第97页，共111页，2023年，2月20日，星期二柠檬酸积累的代谢调节磷酸果糖激酶丙酮酸激酶乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶第98页，共111页，2023年，2月20日，星期二

黑曲霉中除具有一条标准呼吸链外，还有一条侧系呼吸链侧系呼吸链

侧系呼吸链对水杨酰异羟肟（音卧）酸(SHAM)敏感，柠檬酸发酵受SHAM强烈抑制，而菌体生长不受它抑制侧系呼吸链第99页，共111页，2023年，2月20日，星期二丙酮酸羧化途径

在积累柠檬酸的情况下，TCA被阻断，因此必须有另外的途径提供草酰乙酸草酰乙酸是由丙酮酸羧化形成的第100页，共111页，2023年，2月20日，星期二柠檬酸积累的机理:1）由锰离子缺乏抑制了蛋白质合成而导致细胞内NH4+浓度升高和一条呼吸活性强的侧系呼吸链，不产ATP，这两方面的因素分别解除了对磷酸果糖激酶(PFK)的代谢调节，促进了EMP途径畅通；2）由组成型的丙酮酸羧化酶源源不断地提供草酰乙酸；3）在控制Fe2+含量的情况下，乌头酸水合酶活性低而不能及时转化柠檬酸；4）一旦柠檬酸浓度升高，就会抑制异柠檬酸脱氢酶，从而进一步促进了柠檬酸自身的积累。第101页，共111页，2023年，2月20日，星期二四、工艺流程原料（薯干、木薯）粉碎液化接种包装脱色除金属离子浓缩结晶离心、成品干燥酸解发酵菌丝过滤

CaCO3

中和斜面茄瓶麸曲种子罐第102页，共111页，2023年，2月20日，星期二1、薯类原料的处理糖化或液化：黑曲霉虽有糖化能力，但柠檬酸发酵菌种的糖化或液化能力不强。为了缩短发酵时间等目的，淀粉原料通常要经过糖化或液化处理。国外多采用糖化法，国内主要采用液化法。液化法

是我国柠檬酸发酵工业上的特色方法，它利用了黑曲霉糖化酶能力强的特点。即淀粉的液化是由外加酶完成，而后续的糖化是由发酵菌种自身完成的。

Sweetpotatocassava第103页，共111页，2023年，2月20日，星期二2、制种我国普遍采用麸曲生产工艺流程：原种斜面茄瓶麸曲种子罐麸皮培养基；三角瓶或可拆卸铝盒茄瓶孢子接种；30～32℃，4d使孢子发育成菌丝球；缩短发酵罐的发酵时间；薯干粉培养基；麸曲接种；34～35℃，18～28h第104页，共111页，2023年，2月20日，星期二发