《有机酸发酵工艺学》课程综述
有机酸发酵工艺学
有机酸发酵工艺学有机酸发酵工艺学是研究有机酸生产过程中的发酵工艺及其相关技术的学科。
本文旨在探讨有机酸发酵工艺学的基本原理、应用领域以及未来发展方向。
一、有机酸发酵工艺学的基本原理有机酸发酵工艺学是以微生物发酵为基础，通过控制发酵条件和优化发酵过程来生产有机酸的一门学科。
有机酸是一类重要的化学品，广泛应用于食品、医药、农业等领域。
有机酸的生产过程中，微生物起着至关重要的作用，通过利用微生物对底物的代谢，将底物转化为目标有机酸。
有机酸发酵工艺学在食品工业、制药工业、农业等领域有着广泛的应用。
在食品工业中，有机酸可用作食品的防腐剂、酸味剂等；在制药工业中，有机酸可用作药物的原料或中间体；在农业领域，有机酸可用于土壤改良、养分释放等。
三、有机酸发酵工艺学的发展方向随着生物技术的不断发展，有机酸发酵工艺学也在不断进步。
未来的发展方向主要包括以下几个方面：1. 提高产酸菌株的筛选和改造技术：通过对产酸菌株的筛选和改造，提高其产酸能力和抗逆性，从而提高有机酸的产量和质量。
2. 优化发酵条件：通过调控发酵条件，包括温度、pH值、底物浓度等，以提高发酵效率和产酸速率。
3. 开发新的底物资源：利用农业废弃物、工业副产物等作为底物资源，降低有机酸生产成本，减少环境污染。
4. 发展联合发酵技术：通过不同菌株的联合发酵，提高有机酸的产量和种类，实现多种有机酸的同时生产。
5. 提高发酵过程的自动化和智能化程度：利用自动化和智能化技术，实现发酵过程的实时监测和控制，提高生产效率和品质稳定性。
四、结语有机酸发酵工艺学是一门重要的学科，对于有机酸的生产和应用具有重要意义。
通过不断研究和创新，可以提高有机酸的产量和质量，满足不同领域的需求。
希望本文能够为读者对有机酸发酵工艺学的了解提供一些帮助。
有机酸工艺学-其它有机酸发酵工艺-衣康酸2020
4. 2发酵法生产
4.2.1 液体深层分批发酵工艺 （1）液体深层批发酵的工艺流程
（2）液体深层发酵衣康酸中重要的工艺参数包括
¡ 培养基---碳源
初始糖浓度
氮源类型及其浓度对衣康酸发酵影响
氮源种类
氮源浓度/g.L-1
衣康酸产量/g.L-1
菌体量/g.L-1
(NH4)2SO4
1
2
3
4
5
NH4NO3
到目前为止，用 A. terreus DSM 23081
发酵生产衣康酸获得了高产量86.2 g/L、 高产率0.62 g/g和高生产强度和 0.51 g/L·h。
衣康酸生产菌诱变选育
生产衣康酸的微生物筛选法：
（1）形态筛选法 ¡ 根据以往育种工作的经验，对突变菌落的形态有针对性地筛
选。
¡ 1945年。Lockwood分离出了适合表面培养的土曲霉265 (Asp.terreus265)，对糖转化率达30%～50%,
¡ 土曲霉NRRL1960 (Asp.terreus NRRL1960)既适合表面培 养又适应液体深层发酵 转化率47.3%。
¡ 1948年 Pfizer公司以蔗糖为原料液体深层发酵生产衣康酸， 发酵两周，产酸32.4g/L,糖酸转化率45%。
可使原油流动温度由24℃下降至1℃； ¡ 衣康酸与月桂酸—氨乙基乙醇胺的缩合反应生成咪
唑啉衍生物．是生产化妆品的有用试剂；
¡ 衣康酸与芳香二胺生成的吡咯烷酮衍生物是润滑剂 和增稠剂；
¡ 与其他各种胺生成的吡咯烷酮衍生物可用于洗涤剂、 医药和除草剂之中。
¡ 衣康酸及其酯类具有广泛的用途，是化学合成工业 的重要原辅材料．也是化工原料生产中的重要中间 体，具有广泛的开发前景。
《有机酸发酵》有机酸发酵工业进展
DCW
PA
DCW
SA
最佳碳源为20 g/L甘油，最佳氮源为酵母粉，最适浓度为10 g/L。 最佳接种量为10%，最佳接种龄为48-60h左右种子，最佳培养温度为30℃ 。
Control
2.10
4.37
12.33
4
2.10
5.27
11.46
8
2.15
5.59
12.46
国际市场食品级-酮戊二酸潜在市场容量约为1万吨
柠檬酸
乳酸
苹果酸
葡萄糖酸
醋酸
衣康酸
曲酸
丙酮酸
食品和饮料
医药工业
化学工业
建筑业
例如：酸味剂
例如：抗凝血剂
例如：洗涤剂
例如：混泥土
日照鲁信金禾生化有限公司
安徽丰原集团
河南金丹乳酸科技股份有限公司
潍坊英轩实业有限公司
山东柠檬生化有限公司
宜兴协联生物化学有限公司
杭州宝晶生物化工有限公司
青岛科海生物有限公司
150±8
300±17
350±24
细胞干重（g/L）
1.86 ± 0.06
3.79 ± 0.13
2.13 ± 0.07
2.01 ± 0.05
丙酸产量（g/L）
15.72±0.41
28.53±0.82
29.21±0.73
32.00±0.91
乙酸产量（g/L）
1.20±0.04
2.56±0.08
3.41±0.12
8
25
50
近20年有机酸主要产品产量
单位：万吨
中国有机酸发酵工业成就
(3) 生产技术水平不断上升（以柠檬酸为例）
有机酸工艺学-其它有机酸发酵工艺-苹果酸2020
L-苹果酸生产现状
¡ 目前世界苹果酸主要生产国有美国、加拿大、日本等，世界 总产量每年约为10万吨，
¡ 其中L-苹果酸产量每年约为4万吨，而世界市场潜在需求量 达到每年6万吨，日本是世界主要的L-苹果酸生产国与出口 国
¡ 主要生产厂商：日本扶桑化学公司，美国Denka化学公司， 加拿大Batek化学公司以及英国、南非等，但这些公司是用 化学合成法生产，产品为DL-苹果酸，每吨售价2.4-3.0万元 人民币。
¡ 特点：三羧酸循环中苹果酸到草酰乙酸这一 步的苹果酸脱氢酶缺失或处于低水平使得苹 果酸得以积累。
（2）一步发酵法发酵工艺与条件
一步发酵法又称直接发酵法，即采用一种微生 物直接发酵糖质原料或非糖质原料（如正构烷 烃）生成L-苹果酸的方法。以糖类为原料，由 黄曲霉、米曲霉等直接发酵生产苹果酸
这些微生物最大的特点就是三羧酸循环中苹果酸到草酰乙酸这一 步的苹果酸脱氢酶缺失或处于低水平使得苹果酸得以积累。
¡ 苹果酸的水溶液在Fe2+催化下与H2O2反应生成草酰 乙酸。
¡ 苹果酸在三氯化硼催化下，可与醇发生酯化反应， 形成苹果酸酯。
¡ 与多元醇，芳香多元羧酸作用，可形成树脂类产品， 如醇酸聚树脂。
¡ 苹果酸酯在氨的醇溶液中能形成苹果酸酰胺。
4.2.2.2苹果酸的用途
¡ 苹果酸得最大用途在食品加工业，其次在医药行业 和化学工业也有应用。
¡ 日本扶桑、理研、川崎化成三家公司的苹果酸生产能力占世 界生产能力之60%。
发酵工程课程总结课件
诱变剂的使用方法
诱变的方法：单一诱变和复合诱变。 单一诱变：指只用一种诱变剂处理菌种。 复合诱变：指两种以上诱变剂处理菌种。 复合诱变处理包括同一诱变剂多次处理、 两种以上诱变剂同时、先后处理或多次处 理。
发酵工程课程总结
杂交育种 原生质体融合技术 基因工程技术 菌种保藏的原理和方法
发酵工程生产水平由生产菌种性能、 发酵条件、提取工艺和生产设备。
其中生产菌种是最重要的，生产菌 种最初都来源于自然界。
发酵工程课程总结
优良的生产菌种应具备基本特性：
①具有在较短的发酵周期内产生大量发 酵产物的能力。 ②在发酵过程中不产生或少产生与目标 产品性质相近的副产物及其他产物。 ③生长繁殖能力强，生长速率快。
发酵工程课程总结
发酵工程的范围
1、微生物菌体发酵 2．微生物酶发酵 3．代谢产物发酵 4．微生物的生物转化发酵 5．微生物特殊机能的利用
发酵工程课程总结
发酵工程的未来
1．利用基因工程技术改良菌种 2．动植物细胞培养技术 3．固定化酶或细胞技术
发酵工程课程总结
微生物代谢
代谢：生物体内所进行的全部化学反应 的总和。
实现发酵工程，必备条件：
①某种功能的微生物； ②控制微生物生长和代谢的各种条件； ③微生物发酵设备； ④发酵产物提取、精制的条件和设备。
发酵工程课程总结
发酵工业大致经历如下几个阶段：
1．自然发酵阶段 2．纯培养技术的建立 3．通气搅拌发酵技术的建立 4．代谢控制发酵技术 5．开拓发酵原料时期 6．基因工程阶段
不同时期对氧的需求亦不相同。 如：在发酵初期，呼吸最强但总菌量小，总需氧量
不大，通气量可减小些；进入对数期，菌体大量增加， 呼吸又在较高水平上，此时需氧量增大，直到最高，这 时通气量要加大，直到最大。
发酵工艺学总结
发酵工艺学总结发酵工艺学总结1.根据所掌握的知识和信息，分析中国啤酒工业发展的趋势。
①企业集团化规模化加大②从价格大战到品牌大战③降低整体运作成本④产品竞争层次结构分明：普通酒打市场，中档酒创利润，高档酒树形象⑤新行业标准认证与实施⑥现代科技的应用⑦人才资格认证的规范化⑧包装生产技术装备发展⑨加强新产品开发：无糖、无醇和功能性保健啤酒2.啤酒生产的四大工序是什么？并简要说明作用。
①粉碎（制麦）：原料清选分级、浸麦、发芽、干燥、除根②糖化：利用麦芽中含有的及辅助添加的各种水解酶类，在水和热力的作用下，将麦芽和辅料中的高分子物质及其分解产物（淀粉、蛋白质、半纤维素、植酸盐等及其中间分解产物），逐步分解并溶解于水的过程③发酵④灌装3.啤酒的分类①根据生产工艺（杀菌方法）分类:鲜啤酒、纯生啤酒、熟啤酒②根据原麦汁浓度分类：低浓度啤酒、中浓度啤酒、高浓度啤酒③根据啤酒色泽分类：淡色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒④根据啤酒酵母性质分类：上面发酵啤酒、下面发酵啤酒4.啤酒:以优质大麦为主要原料，大米、啤酒花为辅料，经过制麦芽、糖化、啤酒酵母发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的低度酒精饮料。
5.啤酒生产为什么要选用大麦为原料，其他原料可行吗？①大麦便于发芽，且发芽后可产生大量的水解酶类；②大麦种植遍及全球，原料易得；③大麦的化学成分适合酿造啤酒；④大麦不是人类食用的主粮，故啤酒酿造者一直沿席使用大麦酿造啤酒。
6.二棱大麦与六棱大麦的特点差异①六棱大麦的原始形态麦穗断面呈六角形，六行麦粒围绕一根麦轴而生，其中只有中间对称两行麦粒发育正常，因此六行大麦的籽粒不够整齐。
麦粒基座弯曲。
多用以制麦曲。
其麦皮比二棱大麦厚。
淀粉含量相对较低，蛋白质含量相对较高。
②二棱大麦是六棱大麦的变种，麦穗扁形，沿穗轴只有成对的两行麦粒。
其籽粒均匀整齐，比较大，籽粒饱满，内容物较多，表皮较少。
淀粉含量较高，蛋白质含量较低。
多酚物质和苦味物质较少，大麦浸出物含量较高。
第三篇第一章柠檬酸
7
2000年的产量达到36.9万吨，柠檬酸及柠檬
酸盐出口量为25.8万吨，分别比1999年增长 了36.4%和23.3%，为历史最高水平。
2001年世界柠檬酸消费量(不含中国)已经升
至近200万吨，年递增率约5%，我国柠檬酸 产量约为35万吨，柠檬酸及柠檬酸盐出口量 为27.8万吨。
2002年我国柠檬酸产量突破了40万吨，达到
CH2-COOH HO-C-COOH CH2-COOH
柠檬酸
HO- CH-COOH CH-COOH CH2-COOH
异柠檬酸
2-羟基丙烷三羧酸（3-羟基-3-羧基戊二酸）
16
柠檬酸
分子式 C6H8O7
相对分子质量 192.13 商品柠檬酸：1H20物和无H2O物 异柠檬酸是柠檬酸的同分异构体。 生产菌
11
我国柠檬酸行业从产量上位居世界第一，从技
术上，在国际上也是处于世界领先水平，并远 远领先于其他国家，其优势在于：
1.我国的柠檬酸发酵采用的菌种（黑曲霉）具
有双重功能，当淀粉原料被液化后，即可进行 发酵，不需要将淀粉水解成葡萄糖，简化了生 产工艺，降低了生产成本。
2.尽管采用边糖化边发酵的工艺，但发酵周期
分子式C6H7NaO7，相对分子量214.11 ①白色颗粒状晶体或结晶性粉末 ②味咸、微酸、无臭 ③在潮湿空气中轻微潮解 ④易溶解于水，几乎不溶解于乙醇。
34
柠檬酸钠的作用
在食品、饮料工业中用作风味剂、稳定剂； 在洗涤剂工业中，可替代三聚磷酸钠作为无毒洗涤剂 的助剂；还用于酿造、注射液、摄影药品和电镀等。 柠檬汁中含有大量柠檬酸，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。 在临床上采取新鲜血液时,需要加入一些消毒过的柠 檬酸钠或草酸钠,就能起到防止血液凝固的作用,所以 35 柠檬酸钠和草酸钠被称为抗凝血剂。
有机酸发酵生产课件
有机酸发酵的应用领域
总结词
有机酸发酵在食品、医药、化工等领域有广泛应用，可用于生产食品添加剂、药品、生 物塑料等产品。
详细描述
在食品领域，有机酸发酵被广泛应用于生产食醋、酸奶、泡菜等食品，以及各种食品添 加剂，如柠檬酸、酒石酸等。在医药领域，有机酸发酵可用于生产抗生素、维生素和药 物中间体等。在化工领域，有机酸发酵可用于生产生物塑料、表面活性剂和化学品的生
补料控制
根据菌株生长和代谢情况，适 时补加营养成分，促进菌体生
长和有机酸产量的提高。
有机酸的提取与精制
提取方法
根据有机酸的性质选择合适的提取方法，如溶剂萃取、离子交换、吸附等。
精制过程
通过结晶、重结晶、蒸馏等方法对提取得到的有机酸进行精制，提高产品质量 和纯度。
03
有机酸发酵的原理与机 制
有机酸发酵的微生物学原理
02
有机酸发酵生产过程
菌种选育与种子扩大培养
菌种选育
选择具有高有机酸发酵能力的菌 株，通过实验室内遗传改良和筛 选，提高菌株的产酸性能和耐受 性。
种子扩大培养
将选育得到的菌株在种子培养基 中进行扩大培养，获得足够的菌 体量，为后续发酵提供充足的菌 种。
发酵培养基的配置与灭菌
培养基成分
根据有机酸发酵所需的营养物质，确 定培养基配方，包括碳源、氮源、无 机盐等。
发酵液经过提取、浓缩、结晶等工艺，得到纯度较高的苹果酸产品。
富马酸的发酵生产
富马酸发酵生产原理
富马酸发酵是利用某些细菌或真菌将丁二酸 或琥珀酸等物质转化成富马酸的过程。
发酵工艺
采用液态发酵工艺，控制温度、pH值、溶 氧等参数，获得高浓度的富马酸。
原料与菌种
主要原料为丁二酸、琥珀酸等，菌种为大肠 杆菌、假单胞菌等。
《发酵工艺学第六》课件
适用人群
食品科学与工程专业的学生 食品工业的研发人员 食品生产一线的技术人员 对发酵工艺感兴趣的爱好者
课件结构
引言：介绍《发酵工艺学第六》 的背景和意义
主要内容：介绍《发酵工艺学第 六》的主要章节和内容
教学方法：介绍《发酵工艺学第 六》的教学方法和手段
实践操作：介绍《发酵工艺学第 六》的实践操作和实验
自我评估与反馈
回顾学习内容， 总结知识点
思考题：针对知 识点进行自我测 试
反馈：对自我测 试结果进行分析 ，找出薄弱环节
制定改进计划， 提高学习效果
下一步学习计划
复习重点：掌握发酵工艺学的基本原理和关键技术 思考题：针对实际生产问题，提出解决方案 学习资料：查阅相关文献和资料，了解最新研究成果 实践操作：参与实验室实验，提高实际操作能力
主要设备介绍
发酵罐：用于微生物发 酵的主要设备，具有保 温、控温、搅拌等功能
空气过滤器：用于过滤 空气中的杂质，保证发 酵罐内的空气清洁
冷却器：用于控制发酵 罐内的温度，保证微生 物发酵的最佳温度
搅拌器：用于搅拌发酵 罐内的物料，保证微生 物发酵的均匀性
控制系统：用于控制发 酵罐内的温度、湿度、 压力等参数，保证微生 物发酵的最佳条件
学习目标
掌握发酵工艺学的基本概念和原理 理解发酵工艺在食品、医药、化工等领域的应用 学会如何设计和优化发酵工艺流程 提高对发酵工艺在实际生产中的认识和应用能力
05
发酵工艺流程及设备
发酵工艺流程
原料准备：选择合适的原料，如糖、淀粉、蛋白质等 菌种培养：选择合适的菌种，如酵母、乳酸菌、醋酸菌等 发酵过程：将原料和菌种混合，进行发酵，产生发酵产物 发酵产物分离：将发酵产物与原料分离，得到纯化的发酵产物 发酵产物纯化：对发酵产物进行纯化，得到高纯度的发酵产物 发酵产物包装：将发酵产物进行包装，得到成品
(工艺技术)发酵工艺学原理讲义及培训教材
（工艺技术）发酵工艺学原理讲义及培训教材发酵工艺学原理讲义及思考题烟台大学林剑主讲课程第一章绪论§1-1发酵工艺学的基本概念一、发酵工业的基本概念微生物学中的发酵的定义：微生物发酵工业的概念：1.发酵工业生产的基本模式讲述生物工业的基本生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区别与联系2.发酵工业的分类酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒……）。
厌氧发酵调味品（酱油、醋）。
酵母工业——自然发酵。
氨基酸发酵——典型的代谢控制发酵。
抗菌素发酵——次级代谢控制发酵。
酶制剂工业——具有重要的意义，是工业发展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸、乳酸、琥珀酸等。
石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等好氧发酵维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解二、微生物发酵的基本特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、特殊的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温度条件。
（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。
2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢控制发酵？定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积累、分泌我们所需要的产品的过程。
以GA发酵为例，建树微生物代谢控制发酵的意义。
3.微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1）反应条件温和通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃ pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等，pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。
0814《发酵工艺学》课程标准
河南质量工程职业学院《发酵工艺学》课程标准课程名称、代码：发酵工艺学、C3-1-2总学时数：84学时（理论课学时数：28 实践课学时数：56）适用专业：食品加工专业1、课程概述1.1、课程的性质1.1.1、必修课本课程是我院食品加工专业一门重要的实践性很强的专业必修课。
1.1.2、性质本课程是食品加工专业课。
通过本课程的学习，使学生了解微生物发酵的一般流程及原理，掌握培养基的配制与灭菌，菌种的选育与扩大培养，发酵食品的生产工艺流程及操作要点，了解生物工程学的发展与应用情况。
1.2、课程定位发酵工艺学是食品加工专业的一门核心专业课程，综合了《食品生物化学》、《食品微生物学》和《食品营养与卫生》课程的相关内容，具有实践性强、应用面广的特点，该课程是学生考毕业就业的坚实基础，该课程对学生受益面大，影响非常深远。
一名从事发酵食品生产的工作人员必须学好《发酵工艺学》课程的内容。
学生掌握了发酵工艺学课程以后，能够从事微生物菌种的选育与分离，菌种活化与扩大培养，发酵食品的加工及食品企业的检验等工作。
因而我们课程的项目教学应以培养学生具有一定创新能力和创新精神、良好的发展潜力为主旨，以行业科技和社会发展的先进水平为标准，充分体现规范性、先进性和实效性。
1.3、课程设计思路本课程从应用的角度出发，基于工作过程采取“阶段性、梯次递进”的由简到难的原则，以学习领域为平台，以学习情境为主线，以项目为导向，以典型工作任务设立课程教学项目，通过教师指导学生开展自立学习完成工作任务或项目驱动对象，实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验，从而形成职业岗位能力。
共设置9个学习项目, 每个学习项目有若干个工作任务，同时每个学习项目均应从知识技能等方面达到教学的标准。
2．课程基本目标2.1、知识目标1）掌握食品发酵的基本概念及发展趋势；2）掌握培养基的配制与灭菌、菌种活化与扩大培养、发酵过程的控制；3）掌握啤酒、葡萄酒、食醋、酱油的生产；4）掌握腐乳及泡菜的生产。
《有机酸工艺学》实践教学综合性实验项目的设计与实践
１ ７ ５
《 有机酸工艺学》 实践教 学综合性 实验项 目的设计与 实践
黄 国清 张名爱 于翠芳
（ 青岛农业大学食品科学与工程学院 ， 山东青岛 ２ ６ ６ １ ０ ９ ）
用， 提 出通过将实践性教学贯穿于课堂教学 、 开设综合性 和设计性实验 、 对本科生开放专业实验室 、 引进仿 真软
件、 建立 校 外 实 践教 学 基 地 等手 段 来 提 高本 门课 程 的教 学效 果 。研 究 结果 表 明 ， 此举 大 大 调 动 了学 生 参 与 实践
质及柠檬酸产率有重要影响 ， 而菌丝体的流变学特性与
对柠檬酸的合成也有重要影响， 铵盐如尿素 、 氯化铵 、 硫
酸铵 等 有利 于柠 檬 酸 的合成 “ 。另 外 ， 搅 拌速 度 、 发 酵 温度 对 柠檬 酸合 成也 有重 要影 响 。 柠檬 酸 的分 离提 取 方法 有 多种 ， 包 括 钙盐 沉淀 法 、 溶
研究 ， 提出了在理论教学 中以发酵产品的共性规律为主
特点 ， 是 目前工 业生 产上 唯一 使用 的柠檬 酸 产生 菌 。液 态 发 酵工 艺 是 最 常用 的柠 檬 酸发 酵 工 艺 ， 底 物 的性 质对 柠檬 酸 的产 率 有重 要 影 响 ， 目前 最 常 用 的底 物 为 甜 菜糖 蜜 和甘 蔗糖 蜜 。茵 丝体 的流变 学特 性对 发酵 液 的物 理性
果具有 重要 意 义。
关 键词 ： 有机 酸 工艺 学 ； 教 学 实 习； 比较 教 学法 中图分 类号 Ｇ ６ ４ ２ ． ０ 文 献标 识码 Ａ 文章 编 号 １ ０ ０ ７ — ７ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ５ ） １ ４ — １ ７ ５ — ０ ３
《有机酸发酵》课件
代谢工程
通过代谢工程手段，对菌种的代 谢途径进行改造，优化菌种的有 机酸发酵能力。
发酵条件的优化
01
温度控制
根据菌种的生长和发酵特性，优 化发酵温度，提高有机酸的产量 和产率。
pH调节
02
03
溶氧控制
通过实时监测和调节发酵液的 pH值，为菌种提供适宜的发酵 环境，提高发酵效率。
通过控制发酵过程中的溶氧水平 ，促进菌种的生长和代谢，提高 有机酸发酵的产量。
新菌种的发现与应用
发现新的有机酸发酵菌种，具有更强 的发酵能力和更高的产物浓度，能够 更有效地进行有机酸发酵。
对新菌种进行基因改造和优化，提高 其发酵效率和产物品质，以满足不断 变化的市场需求。
新型发酵工艺的开发
开发新型的有机酸发酵工艺，如分批 发酵、连续发酵和固定化细胞发酵等 ，以提高发酵效率和产物提取率。
03
有机酸发酵的工艺流程
菌种选择与培养
菌种选择
根据发酵需求选择具有高发酵活性和稳定性能的菌种，如乳酸菌、醋酸菌等。
菌种培养
在无菌条件下，将选定的菌种接种至培养基中，进行扩大培养，获得足够的菌 体量。
原料选择与处理
原料选择
选择来源丰富、价格低廉、质量稳定的原料，如葡萄糖、果糖等。
原料处理
对原料进行除杂、清洗、破碎等预处理，以便后续发酵过程顺利进行。
醋酸菌在酿醋、制醋等工业中广泛应用，同时也 可用于制作泡菜、酸菜等发酵食品。
醋酸具有一定的抗菌、防腐作用，对人体健康也 有益处。
酵母菌
酵母菌是有机酸发酵中常见的 微生物之一，能够利用糖类物 质产生乙醇和二氧化碳。
酵母菌在酿酒、面包制作等工 业中广泛应用，同时也可用于 制作馒头、包子等中国传统面 食。
第七章有机酸发酵
• 质量标准
4 分批发酵进程控制
• 1 泡沫控制：装料系数控制在0.8% • 2 发酵温度：温度较高，根据菌种的最适生 长温度进行控制 • 3 pH；发酵开始后pH下降，<5后乳酸菌生 长受到抑制。碳酸钙进行中和反应，或者 添加氨水等。pH控制在5.5-6.5 • 4 搅拌：乳酸菌耐氧菌，但是适当搅拌可以 提高乳酸产量。 • 5 补料 ：葡萄糖的流加
④随着柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠 檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。
正烷烃为原料的柠檬酸合成与调节
• （1） 以正烷烃为原料合成柠檬酸是利用酵母为生产菌种的。 • （2）首先是将烷烃氧化成相应的脂肪酸，然后经β-氧化作用 生成乙酰CoA 。乙酰CoA(或乙酸、乙醇)经过TCA循环和乙醛酸 循环生成草酰乙酸，并且再缩合成柠檬酸。 • （3）由正烷烃生物合成柠檬酸不涉及CO2固定，但合成柠檬 酸的草酰乙酸必须出乙醛酸循环获得。因此，柠檬酸必须转 化至异柠檬酸并进行裂解。这是酵母菌利用正烷烃发酵柠檬 酸时终产物除柠檬酸外，一定存在异柠檬酸的原因。 • （4）在酵母的烷烃发酵中，柠檬酸的积累是在培养基氮源耗 尽后开始的，由于这时细胞内AMP急剧下降，抑制了NAD异柠 檬酸脱氢酶，使柠檬酸的合成大于分解，从而大量积累柠檬 酸： • 至于为什么也积累大量异柠檬酸(有时占总政的50％)，可能是 与反应中几种酶在细胞内存在的部位不同有关；
• 3、对二甲氨苯醛方法 • 加入4％的对二甲氨苯醛，目的菌落产生紫 色
柠檬酸产生菌的诱变育种
• 孢子悬浮液的制备
• r 射线处理法
• 高温
• 亚硝基胍处理法
孢子菌悬液的制备
• 孢子斜面
30℃ （3－4天） 洗孢子 麦芽汁活化 30℃ （4－5h）
第十章 有机酸发酵工程
第二节 柠檬酸发酵
柠檬酸（citric acid）,枸橼酸 学名：3-羟基-3-羧酸戊二酸
COOH HOOC CH2 C CH2
OH
COOH
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柠檬酸生产历史及现状
1893年前，主要从柑橘、菠萝和柠檬等提取 1893年后发现微生物（青霉）可产生柠檬酸 世界上最早的发酵法柠檬酸生产是1923年的比
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温度控制方法
上述适宜的品温主要通过室温加以控制，一般 室温控制在26-30℃，而任其品温自然变化，但一 般不能超过40℃。上下曲盘具有温差所以在发酵 40h左右要把上下曲盘对调一下。为减少这种温 差，上盘曲层的厚度可以小于下层，整个发酵期内 不必翻曲。
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湿度控制方法
曲房温度提高可以减少水分蒸发，但湿度 太大易生毛霉，所以发现毛霉污染不能加大 湿度。一般相对湿度在85%-90%即可。
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1、薄层发酵法 固体发酵过程，对温度和湿度的控制非常重要。 • 曲醅入室的品温在30-35℃，在孢子发芽和菌丝开 始发育时代谢热很少，品温逐渐下降，在此前18h 内，品温应维持在27-31℃。
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• 18-48h内由于代谢热大量释放，品温可维 持在30-43℃，但不得更高。 • 48h后品温很快降至35℃，直至发酵结束。
NH4+的消耗下降，NH4+浓度就会升高。
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2.顺乌头酸酶活性的控制
该酶的丧失或失活是阻断TCA循环，大量生成柠 檬酸的必要条件。通常柠檬酸产生菌体内该酶的活 性本身就要求很弱，但在发酵过程中仍需要控制它 的活性。由于该酶的活性受到Fe2+ 的影响，控制 培养基中的Fe2+的浓度，可以使该酶失活。
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4. 其它工业 卷烟(乳酸或乳酸钠): 防干燥、防霉变、增香。 柠檬酸三丁酯 (TBC)和乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)可用
《有机酸发酵工艺学》课程综述
《有机酸发酵工艺学》课程综述综述内容：1、柠檬酸发酵黑曲霉的代谢特点，黑曲霉代谢工程改造进展。
2、柠檬酸发酵过程中糖、酸和生物量的变化，氧和二氧化碳的变化趋势，及其测定方法。
3、柠檬酸提取新工艺。
4、柠檬酸的应用拓展。
5、乳酸发酵德氏乳酸菌的代谢特点，代谢工程改造进展。
6、细菌乳酸发酵过程中糖、酸和生物量的变化，氧和二氧化碳的变化趋势，及其测定方法。
7、芽孢杆菌乳酸发酵的代谢途径，代谢工程改造进展。
8、米根霉发酵产乳酸的代谢特点，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
9、衣康酸曲霉发酵产衣康酸的代谢特点，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
10、土曲霉发酵产衣康酸的代谢特点，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
11、衣康酸的提取新工艺。
12、产衣康酸微生物菌株的开发。
13、苹果酸发酵工艺新进展14、产苹果酸微生物菌株的开发。
15、琥珀酸发酵工艺新进展。
16、产琥珀酸微生物菌株的开发17、产琥珀酸微生物的代谢途径，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
18、葡萄糖酸生物的代谢途径，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
19、葡萄糖酸发酵工艺新进展。
20、丙酮酸生物的代谢途径，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
21、丙酮酸发酵工艺新进展。
格式：题目（中英文）：小三宋体（times new romen）摘要(中英文)：五号宋体（times new romen）正文：标题用四号宋体，内容用小四宋体参考文献：小五号宋体（times new romen）翻译英文论文，需附英文全文，中文格式同上。
《有机酸工艺学》课程教学大纲
《有机酸工艺学》课程教学大纲课程编号：H英文名称：OrganicAcid Technology一、课程说明1. 课程类别专业课程。
2. 适用专业及课程性质选修：食品科学与工程专业（H）。
3. 课程目的通过学习使学生掌握发酵法有机酸如柠檬酸、乳酸、醋酸、葡糖酸、衣康酸、苹果酸生产的发酵机理，发酵用微生物的特点及培养条件，发酵的原料及处理，发酵工艺，提取工艺。
完成的发酵法有机酸如柠檬酸、乳酸、醋酸、葡糖酸、衣康酸、苹果酸生产工艺的理论及实践的教学工作。
4. 学分与学时学分为1.5，学时为30。
5. 建议先修课程本课程以化学、生化、微生物为基础，同时又与发酵设备紧密相关。
应在学习课程之前掌握生物化学、微生物的理论知识。
6. 推荐教材或参考书目推荐教材：《有机酸发酵工艺学》. 金其荣主编. 中国轻工业出版社出版. 1995年7. 教学方法与手段（1）讲授法教学（2）讨论式教学（3）对比式教学（4）启发式教学8. 考核及成绩评定考核方式：考试成绩评定：考试课（1）平时成绩占20 % ，形式有：课堂出勤；回答问题情况；课堂作业。
（2）考试成绩占80 %.9. 课外自学要求（1）应对生物化学物质转化进行熟悉，以便理解有机酸发酵的机理（2）应对熟练对微生物有关知识的学习，如：菌种活化；菌种分离；菌种保藏技术（3）应熟练了解各种有机酸产业的发展趋势及新技术二、课程教学基本内容及要求第一章绪论基本内容：（1）课程简介（2）国内外有机酸产业的现状（3）有机酸的定义及种类基本要求：通过讲授和实验，要求学生掌握课程的主要内容和任务、课程体系，并掌握有机酸的定义及种类，国内外有机酸产业的现状。
教学重点及难点：有机酸的定义及种类，用途，生产，行业状况。
第二章柠檬酸基本内容：第一节、柠檬酸类物质的性质一、物理性质二、化学性质第二节、柠檬酸发酵机理一、柠檬酸生物合成途径二、柠檬酸的发酵机制第三节、柠檬酸发酵微生物及扩大培养一、柠檬酸发酵微生物二、扩大培养第四节、柠檬酸发酵原料及处理一、柠檬酸发酵原料二、发酵原料的处理第五节、柠檬酸发酵及提取工艺一、柠檬酸发酵工艺二、提取工艺基本要求：要求学生掌握柠檬酸生产的原理及工艺，包括柠檬酸类物质的性质，柠檬酸的发酵机理，发酵微生物及扩大培养技术，发酵原料及处理工艺，柠檬酸发酵及提取等工艺原理及工艺要点。
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《有机酸发酵工艺学》课程综述
综述内容：
1、柠檬酸发酵黑曲霉的代谢特点，黑曲霉代谢工程改造进展。
2、柠檬酸发酵过程中糖、酸和生物量的变化，氧和二氧化碳的变化趋势，及其测定方法。
3、柠檬酸提取新工艺。
4、柠檬酸的应用拓展。
5、乳酸发酵德氏乳酸菌的代谢特点，代谢工程改造进展。
6、细菌乳酸发酵过程中糖、酸和生物量的变化，氧和二氧化碳的变化趋势，及其测定方法。
7、芽孢杆菌乳酸发酵的代谢途径，代谢工程改造进展。
8、米根霉发酵产乳酸的代谢特点，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
9、衣康酸曲霉发酵产衣康酸的代谢特点，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
10、土曲霉发酵产衣康酸的代谢特点，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
11、衣康酸的提取新工艺。
12、产衣康酸微生物菌株的开发。
13、苹果酸发酵工艺新进展
14、产苹果酸微生物菌株的开发。
15、琥珀酸发酵工艺新进展。
16、产琥珀酸微生物菌株的开发
17、产琥珀酸微生物的代谢途径，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
18、葡萄糖酸生物的代谢途径，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
19、葡萄糖酸发酵工艺新进展。
20、丙酮酸生物的代谢途径，诱变筛选方法，代谢工程改造进展。
21、丙酮酸发酵工艺新进展。
格式：
题目（中英文）：小三宋体（times new romen）
摘要(中英文)：五号宋体（times new romen）
正文：标题用四号宋体，内容用小四宋体
参考文献：小五号宋体（times new romen）。