《有机酸发酵》有机酸发酵工业进展
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺有机酸发酵工艺是一种利用微生物进行发酵过程产生有机酸的技术。
有机酸是一类重要的化学品，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
有机酸发酵工艺的研究和应用，对于提高有机酸的产量和质量，促进产业发展具有重要意义。
有机酸发酵工艺的基本原理是利用微生物的代谢特性，将底物（如糖类、脂类等）通过发酵过程转化为有机酸。
发酵过程中，微生物通过分解底物并产生酶类，将底物转化为有机酸。
有机酸发酵工艺的关键在于选择适合的微生物菌株和优化发酵条件。
选择适合的微生物菌株至关重要。
常用的有机酸生产菌株包括乳酸菌、醋酸菌、柠檬酸菌等。
不同的菌株对于底物的选择和发酵条件的适应性不同，因此在选择菌株时需要考虑到产酸效果和耐受性。
优化发酵条件是提高有机酸产量和质量的关键。
发酵过程中，温度、pH值、氧气供应等因素都会对发酵效果产生影响。
合理调控这些因素，可以提高微生物的代谢活性，促进有机酸的合成和积累。
有机酸发酵工艺的应用十分广泛。
在食品工业中，乳酸、柠檬酸等有机酸被广泛用于调味品、酸奶、果汁等产品的生产中，不仅能够增加食品的口感和风味，还具有抑菌和保鲜的效果。
在医药工业中，有机酸被用作药物的原料和媒介，可以提高药物的稳定性和生物利用度。
在化妆品工业中，有机酸被用于调节化妆品的pH值，保持产品的稳定性和品质。
然而，有机酸发酵工艺也面临一些挑战。
首先，有机酸发酵工艺的发酵周期相对较长，需要耐心等待。
其次，发酵过程中会产生大量的废水和废气，对环境造成一定的压力。
此外，微生物的生长和代谢受到很多因素的影响，如污染物、抗生素等，这些因素都会对发酵工艺产生影响。
为了克服这些挑战，研究人员正在不断改进有机酸发酵工艺。
通过选择更具酸产能的菌株、优化发酵条件、改进废水处理技术等手段，可以提高有机酸的产量和质量，减少对环境的影响。
有机酸发酵工艺是一项重要的技术，对于有机酸的生产和应用具有重要意义。
通过选择适合的菌株和优化发酵条件，可以提高有机酸的产量和质量，促进产业发展。
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺一、介绍有机酸是一类具有重要应用价值的化学品，广泛用于食品、医药、化妆品等领域。
有机酸发酵是利用微生物在合适条件下将底物转化为有机酸的过程。
本文将就有机酸发酵工艺进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、有机酸发酵的微生物在有机酸发酵中，微生物起着关键的作用。
常见用于有机酸发酵的微生物有以下几类：1. 乳酸菌乳酸菌是广泛应用于乳制品工业中的微生物，在乳酸发酵中能将糖类转化为乳酸。
乳酸发酵工艺中常用的乳酸菌有乳酸杆菌、乳酸链球菌等。
2. 醋酸菌醋酸菌能将醇类、醛类和糖类等底物进行醋酸发酵。
其主要产物是醋酸，因此常用于醋的生产过程中。
3. 丙酸菌丙酸菌能将底物转化为丙酸，常用于丙酸的生产过程中。
丙酸菌有一定的耐受性和适应能力，能在不同环境条件下进行发酵。
三、有机酸发酵的工艺有机酸发酵的工艺包括底物选择、菌种选用、发酵条件等多个方面。
1. 底物选择底物选择是有机酸发酵中的关键步骤。
不同微生物对底物的需求和适应能力不同，因此在选择底物时需要考虑微生物的特性和产酸能力。
常用的底物有糖类、醇类、脂肪类等。
2. 菌种选用菌种的选用直接影响到有机酸发酵的效果。
在选用菌种时，需要考虑菌种的产酸能力、发酵稳定性、产酸速度等因素。
同时，菌种的保存和培养也是发酵过程中的重要环节。
3. 发酵条件发酵条件包括温度、pH值、氧气供应以及营养物质等。
合理调控发酵条件可以提高产酸效果和产酸速度。
不同的有机酸发酵过程对发酵条件的要求有所差异，需要根据具体情况进行调整。
4. 发酵过程监控发酵过程的监控是保证有机酸发酵稳定进行的重要环节。
通过监测有机酸产量、底物消耗、pH值变化等指标，可以及时调整发酵条件，保证发酵效果。
四、有机酸的应用有机酸在食品、医药、化妆品等领域有广泛的应用。
1. 食品工业有机酸常用于食品的酸化处理和防腐。
例如，乳酸广泛应用于酸奶、酸黄瓜等食品的制作中；柠檬酸常用于饮料和果汁中，起着增酸的作用。
2. 医药工业有机酸在医药领域有重要的应用价值。
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺是指以微生物为媒介，将含有可发酵的有机物质转化为有机酸的一种生产工艺。
有机酸发酵工艺可以分为单一微生物发酵和多菌种共同发酵两种方式。
单一微生物发酵指的是利用单一种类的微生物，如乳酸菌、醋酸菌等，通过发酵将有机物转化为有机酸。
这种方式的优点是操作简单，发酵过程容易控制，但也存在微生物的特异性限制，只能利用特定的微生物进行发酵。
多菌种共同发酵则是利用多种微生物的协同作用，共同完成有机物质的转化。
这种方式可以利用微生物的互补作用，提高发酵效率和产量，但同时也需要控制不同微生物之间的竞争关系，以避免不良反应的发生。
有机酸发酵工艺在食品、饲料、医药等领域都有广泛应用。
例如，乳酸菌发酵可制备酸奶、酸乳等乳制品；醋酸菌发酵可制备醋；柠檬酸菌发酵可制备柠檬酸等酸味剂。
此外，某些有机酸还具有一定的保健功能，如乳酸可以调节肠道菌群平衡、增强免疫力等。
有机酸发酵工艺的发展趋势是向高效、高产、低耗、绿色化方向发展，同时也要考虑微生物的资源可持续利用和环境保护等因素。
- 1 -。
发酵工业现状与发展趋势
3、分离提取工艺水平
（1）味精分离提取工艺 味精企业中采取的分离提取工艺有等电离交和浓缩等电两种
图5 等电离交工艺流程
图6 浓缩等电工艺流程
目前，行业内正在推广应用“新型浓缩等电结晶工艺偶联 膜处理技术”。
*一次结晶收率达到90%以上 *无污染物排放 *生产闭路循环 *提高产品质量 *降低水耗、能耗及生产成本
184 89 61.5 19 706 1059.5
2008年 年用水 （万吨） 14720 5340 1230 1425 8472 39659
用水（吨/ 吨产品）
80 60 20 75 12
发酵 产量 浓废液量 产品 (万吨) (吨/吨)
味精 184
12
柠檬酸 89
10
酵母 19
35
合计 292
55
图2 我国发酵工业产业布局
5、自主创新能力显著增强
研发投入持续增长 自主创新网络体系形成
管理体系标准化
6、节能减排初见成效
在国家产业政策的正确引导下，发酵工业企业已经越来越认 识资源综合利用和节能减排的重要性和必要性，努力提高原料转 化率、副产品的综合利用率，加大对生产过程中产生的废水、废 渣和废气的治理和回收利用，并取得了一定的成绩。
3、能耗较高、污染较重
发酵工业是能耗较高的产业，我国水平与国际先进水平相比，差距较大。 生产过程用水量大，由于企业的生产水平和技术装备不同，耗水量差距较 大。
表8浓度有机废水2007年发生量
主要 产品
味精 柠檬酸 酶制剂 酵母 淀粉糖 合计
年产量 （万吨）
图8 柠檬酸废水处理工艺流程
（三）存在的主要问题
发酵工业在快速发展过程中，也暴露了诸多问题，突出表现为以 下几个方面：
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。
生化工艺 第七章 典型产品生产工艺 第二节有机酸的生产工艺
第七章
典型产品生产工艺
第一节 抗生素生产工艺 第二节 有机酸生产工艺 第三节 氨基酸生产工艺 第四节 啤酒生产工艺 第五节 其他产品的生产工艺 第六节 发酵过程经济评价
第二节 有机酸的生产工艺
有机酸发酵工业是生物工程领域中的一个重要且较 为成熟的分支,在世界经济发展中,占有一定的地位。有 机酸在传统发酵食品中早已得到广泛应用,以微生物发酵 法生产且达到工业生产规模的产品已有十几种。
（2）柠檬酸的提取 从柠檬酸发酵液制备结晶柠檬酸一般 包括三个步骤：
①去除菌丝和其它固形物得到滤液； ②用各种物理和化学方法处理滤液，得到初步纯化的柠 檬酸溶液； ③初步纯化的柠檬酸溶液经精制后浓缩得到结晶柠檬酸。
第二节 有机酸的生产工艺
柠檬酸的提取方法有五种：钙盐法、溶剂萃取法、 电渗析法、液膜法和逆向渗透法。
表7-1 一些常用发酵法生产的有机酸的来源和用途
有机酸名称 柠檬酸 乳酸
来源
黑曲霉、酵母等 德氏乳杆菌、赖氏乳杆菌、米根菌等
用途
食品工业和化学工业的酸味剂、 增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除 腥脱臭剂、鳌合剂、纤维媒染剂、 助染剂等 食品工业的酸味剂、防腐剂、还 原剂、制革辅料等
醋酸 葡萄糖酸
衣糠酸 苹果酸
用微生物发酵法生产有机酸,以代替从水果和蔬菜等 植物中提取有机酸,是近年来由于社会及市场的需要而开 发出的方法。由于食品、医药、化学合成等工业的发展， 有机酸需求骤增，发酵法生产有机酸逐渐发展成为近代 重要的工业领域。
第二节 有机酸的生产工艺
一、有机酸的来源与用途
柠檬酸、乳酸、醋酸、葡萄糖酸、衣糠酸和苹果酸等有 机酸是重要的工业原料，在食品工业、化学工业等领域有重 要的作用。在现代有机酸的生产过程中，发酵法生产有机酸 占有重要的地位，表7-1是一些常用发酵法生产的有机酸的 来源和用途。
《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）
第七章有机酸发酵生产案例
1.名醋
镇江香醋、山西老陈醋、四川保宁麸 醋、北京熏醋、上海米醋、福建红曲 醋、浙江米醋、广东糯米白醋、糯米 甜醋、丹东白醋、太行米醋、龙门米 醋。
2.我国主要食醋企业
①江苏恒顺集团有限公司 ②山西水塔老陈醋股份有限公司 ③石家庄珍极酿造集团 ④北京王致和食品集团有限公司 ⑤青岛灯塔酿造食品有限公司 ⑥山西清徐金元老陈醋有限公司 ⑦山东淄博巧媳妇食品有限公司
乙醇
乙醛
乙醛
乙醛水化物
乙醛水化物
乙酸
2.蛋白质水解:曲霉分泌的蛋白酶
水解成氨基酸：
酵母及醋酸菌生长的氮源
不少乳糖，在微生物的作用下乳糖分解而变成 乳酸 。
第一节一、有机酸概念： Nhomakorabea概述
• 广义：泛指羧酸(R—COOH)、磺酸(R—SO2OH)、亚 磺酸 (R—SOOH)、硫代羧酸(R-COSH)等的总称。 • 狭义：通常仅指羧酸：有饱和一元酸、二元酸、 三元酸、多元酸，不饱和羧酸，以及环状羧酸等。 目前：由微生物发酵产生的有机酸约60余种，具有工 业生产价值约10余种。
要柠檬酸生产国与出口国，出口量高达15万吨以
上
第一节
概述
国内主要生产商有蚌埠丰源集团、无锡中亚罗 氏公司以及青岛扶桑化学公司等。其总产量即达 20
万吨左右。
柠檬酸的产品主要是：无水柠檬酸、一水柠檬 酸、柠檬酸钠盐、柠檬酸钾盐、柠檬酸铝盐、柠檬 酸胺盐。
第一节
二、典型有机酸 2.乳酸： 2-羟基丙酸
浓色醋：熏醋和老陈醋颜色呈黑褐色或棕褐
色。
淡色醋：没有添加焦糖色或不经过熏醅处理，
颜色为浅棕黄色。
白醋：用酒精为原料生产的氧化醋或用冰醋
酸兑制，呈无色透明状态。
《有机酸发酵生产》课件
基于化学方法的生产 方法
使用化学催化剂和合成反应， 实现高效有机酸的合成。
基于混合方法的生产 方法
将生物法和化学法相结合，既 充分利用微生物发酵产酸的能 力，又提高了产量和纯度。
发展趋势及前景
市场需求分析
随着生物技术和环保意识的提高，对有机酸的需求逐渐增加。
发展趋势预测
有机酸生产技术将更加成熟和高效，市场规模将继续扩大。
发展前景展望
有机酸生产具有巨大的经济和环保潜力，将在多个领域发挥重要作用。
结论
1 经济、环保的生产方 2 生物技术将提高生产 3 前景广阔的市场
法
效率和质量
有机酸生产市场前景广阔，
发酵生产有机酸是一种经
发展生物技术将进一步提
未来的发展潜力可期。
济、环保的生产方法，对
高有机酸生产的效率和质
可持续发展具有重要意义。
有机酸生产的三种方法
1 发酵法
利用微生物进行发酵反应生成有机酸。
3 混合法
结合发酵法和化学法进行有机酸的生产。
2 化学法
通过化学反应合成有机酸。
发酵生产原理
1 发酵生产的基本原理
通过微生物代谢产生有机酸，如乳酸、醋酸、丙酮酸、柠檬酸等。
2 发酵微生物的分类和特性
微生物的选择和调控对发酵生产有机酸的效率和产量有重要影响。
3 发酵过程的调控
温度、pH值、氧气供应等因素对发酵过程的控制十分关键。
发酵生产流程
1
原料准备
选择和处理适宜的原料，如各种碳源和
发酵罐装置
2氮源。选择合适的发酵 Nhomakorabea和系统，提供合适的
环境条件。
3
控制系统
使用自动化控制系统监测和调节发酵过
利用微生物生产有机酸的研究进展
利用微生物生产有机酸的研究进展在化工领域，有机酸是一类重要的有机化合物，广泛应用于食品、医药、化妆品等多个行业。
传统的有机酸生产方法通常依赖于化学合成，但这种方法存在成本高、环境污染等问题。
近年来，利用微生物生产有机酸的方法受到了广泛关注，因为它具有环境友好、资源可再生等优势。
本文将介绍利用微生物生产有机酸的研究进展。
一、利用发酵方法生产有机酸发酵方法是目前生产有机酸的主要途径之一。
通过将合适的微生物与底物（如葡萄糖、淀粉等）进行发酵，微生物可以将底物转化为有机酸。
常用的微生物包括大肠杆菌、乳酸菌、醋酸菌等。
其中，乳酸菌广泛应用于乳酸、苹果酸等有机酸的生产中。
通过改变发酵条件和发酵菌株的选用，可以调节有机酸的种类和产量。
二、利用代谢工程优化产酸微生物除了传统的发酵方法，利用代谢工程优化产酸微生物的研究也取得了一定的进展。
通过基因工程手段改造微生物的代谢网络，可使微生物在产酸过程中更高效地利用底物、产物切换更为灵活。
例如，研究人员通过引入异源代谢途径，成功构建了乳酸菌产丙酸和丁酸的菌株，从而扩大了有机酸的种类。
三、利用固定化技术提高酸生产效率固定化技术是利用载体材料对微生物进行固定化，以提高其酸生产效率的一种方法。
固定化可以增加微生物对底物的吸附速度和细胞密度，提高产酸绝对产量。
近年来，一些研究在微生物生产有机酸中采用固定化技术取得了良好的效果。
例如，将醋酸菌固定在多孔陶瓷颗粒上，提高了醋酸的产量和稳定性。
四、利用代谢调控策略优化产酸微生物代谢调控是指通过改变微生物发酵条件中的某些因素，如pH值、温度、底物浓度等，来调节微生物产酸性能的一种策略。
代谢调控可以提高底物转化率、增加产酸速率，并且有助于维持微生物代谢的平衡。
例如，通过控制发酵的pH值和温度，研究人员成功提高了丙酸菌的产丙酸效率。
总结起来，利用微生物生产有机酸的研究进展日益明显。
发酵方法、代谢工程、固定化技术以及代谢调控策略等手段的不断发展与应用，使得微生物生产有机酸的效率和经济性得到了显著提高。
有机酸发酵
黑曲雷中也存在TＣA和乙醛酸循环的酶系。但 在产柠檬酸阶段，这两个循环均被阻断或减弱。 因此，合成柠檬酸所需的草酰乙酸必须由含二碳 的羧酸来提供。 已知丙酮酸和磷酸烯醇式丙酮酸均能经催化作用 固定co２而形成草酰乙酸。 经证实，在黑曲霉产柠檬酸阶段主要是通过丙酮 酸羧化酶的催化作用，使丙酮酸固定co２而形成 草酰乙酸。 从葡萄糖合成柠檬酸的总反应式为：
主要技术指标
产酸率：发酵液含柠檬酸160~180g/L 糖转化宰：90％ 发酵周期：5天以内 收率：70％以上
2．主要用途 柠檬酸用途很广，因其无毒，水溶性好，酸味适 度，易被吸收和价格较低等优点，被广泛应用于食 品、医药、化工、纺织、建筑材料、化妆品行业和 其他工业部门。其中用于食品和饮料行业的为50％， 医药行业为20％，化学工业为20％，化妆品为2％， 其他8％。
异柠檬酸是柠檬酸的同分异构体，它的羟基在2 位C上。
物化性质 无色半透明晶体或粉末，无臭味，有强 酸味。含有一水结晶物，在干燥空气中易风化。易 溶于水和乙醇，溶于乙醚，无毒。相对密度为 1．542，熔点153℃(无水品)。 柠檬酸有两种形式存在：一种为有光泽的含有一 个结晶水的柠檬酸，一般常以此种形式出售：另一 种为无水柠檬酸，可防止长途远输和贮存结块。 质量标准：外销应符合英国药典Bp—80；内销应 符合国家食品添加剂标准((GB80)。
黑曲霉乌头酸水合酶存在于线粒体中，它催化的反应存在着柠檬酸： 异柠檬酸：顺式乌头酸 = 90：7：3的平衡关系； 黑曲霉对辅酶NAD+专一性的异柠檬酸脱氢酶活力很低，却有三种依赖 于辅酶NADP+的异柠檬酸脱氢酶，其中的两种与存在于线粒体的酶及 TCA循环有关，它们受到生理浓度柠檬酸的抑制。
另外发现，柠檬酸产生菌黑曲霉中除存在正常(标 准)呼吸链外，还存在一旁系呼吸链，该呼吸链在完 成H传递(氧化)过程中不产生ATP。由于O2是柠檬酸 发酵过程生成NADH2重新氧化的H受体，故通过旁 系呼吸也可以减少ATP对PFK酶的抑制作用。 但是，与正常呼吸链不同．缺氧对旁系呼吸链的损 伤是不可逆的，因此在产酸阶段一定要保证足够的 溶氧供应。
有机酸苹果酸的发酵生产工艺设计
有机酸苹果酸的发酵生产工艺设计引言有机酸是一类具有重要生理活性和广泛应用价值的化合物。
苹果酸是最常见的有机酸之一，广泛应用于食品、制药和化妆品等领域。
发酵是生产苹果酸的常用方法之一，通过合适的发酵生产工艺设计，可以实现高产量和优质的苹果酸制备。
本文将介绍有机酸苹果酸的发酵生产工艺设计，包括发酵菌种选择、培养基配方、发酵条件控制等方面的内容，旨在为苹果酸的工业生产提供参考和指导。
发酵菌种选择发酵菌种的选择是影响发酵生产工艺设计的重要因素之一。
针对苹果酸的生产，一般选择可以高效产酸的菌种，如Aspergillus niger、Rhizopus oryzae等。
Aspergillus niger是一种厌氧菌，能够分泌苹果酸的酶，具有较高的产酸能力和生长速度。
Rhizopus oryzae则是一种好氧菌，能够在适宜条件下产酸，同时具有良好的耐糖性和耐高温能力。
根据实际需要和资源情况，选择适合的菌种进行发酵试验和生产。
培养基配方合适的培养基配方是保证发酵过程中菌株正常生长和产酸的关键。
苹果酸的发酵一般采用含有苹果汁或苹果浆的培养基，通过添加适量的碳源、氮源和微量元素等来满足菌株的营养需要。
以下是一种常用的培养基配方示例：•碳源：适量的葡萄糖或果糖•氮源：适量的酵母粉或氨基酸•磷源：适量的磷酸二氢钾•微量元素：适量的镁盐、锰盐、锌盐等在制备培养基时，可以根据实际需要调整各组分的比例，以达到较好的发酵效果。
同时，还可以通过添加辅助酶解剂、酵母提取物等来增加培养基的营养价值和菌株生长的促进作用。
发酵条件控制发酵条件的控制对于苹果酸的高产量和高质量很重要。
合理的控制温度、pH 值、曝气量等参数可以提高发酵效果。
在发酵过程中，温度是一个重要的因素。
一般来说，选择适宜的温度范围可以促进菌株的生长和产酸能力。
在苹果酸的发酵中，常见的温度范围为25-35摄氏度，根据菌种特性和生产要求，可以进行进一步的温度调整。
pH值的控制也是影响发酵效果的关键因素之一。
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。
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺是一种利用微生物代谢产生有机酸的生物技术。
有机酸是一类含有羧基的有机化合物，常见的有柠檬酸、苹果酸、乳酸、醋酸等。
这些有机酸在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用。
有机酸发酵工艺的基本原理是将含有可发酵碳源的物质（如糖、淀粉、蛋白质等）与微生物（如乳酸菌、醋酸菌、柠檬酸菌等）共同培养，通过微生物代谢作用产生有机酸。
这个过程需要控制好发酵条件，如温度、pH值、氧气含量等，以保证微生物的生长和代谢。
有机酸发酵工艺的应用十分广泛。
在食品工业中，乳酸、柠檬酸、醋酸等有机酸被广泛应用于酸奶、果汁、醋等产品的生产中，不仅能增加产品的口感和营养价值，还能延长产品的保质期。
在医药领域，某些有机酸如乳酸和丙酮酸还可以作为药物的原料，用于治疗糖尿病、高血压等疾病。
在化工领域，有机酸可以作为溶剂、催化剂、防腐剂等，广泛应用于化学合成、油漆、涂料等领域。
有机酸发酵工艺的优点在于其生产成本低、环保、可持续等特点。
与传统的化学合成方法相比，有机酸发酵工艺不需要高温高压反应，不会产生大量废水和废气，对环境污染较小。
同时，有机酸发酵工艺还可以利用农业废弃物等廉价原料进行生产，具有可持续性。
有机酸发酵工艺是一种十分重要的生物技术，具有广泛的应用前景。
未来，随着生物技术的不断发展和完善，有机酸发酵工艺将会在更多领域得到应用。
有机酸工艺学-乳酸发酵工艺2
3.4.3乳酸精制工艺 3.4.3.1 乳酸精制工艺流程
3.4.3.2乳酸精制生产技术 （1）活性脱色
活性炭脱色是最常使用的乳酸净化除杂方法。粗乳酸的活性炭 脱色可在两种情况下进行。 ①在酸解过程中未除去石膏渣的溶液中，添加约2%的活性炭， 在硫酸钙结晶温度下，与结晶同时进行脱色1小时，活性炭随石 膏渣一起滤去。酸解同时脱色 ②在除去石膏渣的乳酸溶液中，视颜色的深浅，添加一定量的活 性炭，维持温度70～80℃、30min，进行脱色。
脂，进行阳离子交换。 pH 3.0以上的乳酸液供酸解工序做洗水， pH3.0以下开始收集。 每隔2 h检测一次铁的含量，严格控制铁离子的浓度小于3 mg/L。
当流出料液铁离子含量达3mg/L时，转入另一再生好的阳离子交 换柱，继续进行交换。 2)．阴离子交换树脂(331)交换 将去除阳离子的乳酸溶液以一定的流速通过树脂。 pH3以上的淡乳酸回收入淡乳酸贮槽，以作洗水之用。pH3.0开 始接收， 每隔2h检测一次氯化物，严格控制氯化物含量在5mg/L以下。树 脂吸饱后将料液放至树脂层，注入蒸馏水将乳酸压出至pH3.0， 回收淡乳酸。 3)．碳柱、331阴离子交换树脂、732阳离子交换树脂经多次反复使 用后，会吸附部分有机物和有害离子，使交换当量明显下降，应及 时进行活化，再生后方可使用。
（2）一次浓缩及脱色
将酸转入一次浓缩罐内，打开蒸汽阀加 热浓缩，
真空度不低于0.08MPa， 温度不得高于80℃。 料液浓度达45%～50%时，趁热放入脱
色罐中脱色。 视色度情况加入0.5%～1.0%的活性炭，
启动搅拌，脱色30分钟。 检查色度合格后进行过滤。
（3）碳柱脱色与离子交换
培添养加基。中的CaCO3是中和剂，可以分批
培养基无需灭菌，直接接入上述培养好 的种子液，培养物接种量为10%,
《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。
江南大学科技成果——短链有机酸(3-6碳)发酵生产的关键技术与应用
江南大学科技成果——短链有机酸（3-6碳）发酵生产的关键技术与应用成果简介短链有机酸是指一类碳原子数为1-6的平台化工产品，广泛应用于食品、饲料、医药、化工、环保、材料等工业领域。
以生物质资源为原料发酵生产短链有机酸被《国家中长期科学与技术发展规划纲要》列入优先主题，是《“十二五”现代生物制造科技发展专项规划》的重要产品技术体系。
本项目针对筛选优良生产性状菌株、提高菌株生长性能、增强菌株有机酸合成能力、提升菌株环境适应性等四个制约有机酸发酵过程效能的技术瓶颈，发展和实践了一整套提高短链有机酸发酵过程性能的策略与方法。
技术特点（1）在菌株筛选方面，建立了基于微生物生理特性的理性定向筛选技术、基于有机酸生化特性的高通量定向选育技术。
（2）在营养供给方面，建立了基于全基因组序列的微生物营养需求解析技术、基于微生物营养需求的定向定量元素供给技术。
（3）在代谢流调控方面，建立了辅因子调控碳代谢流速度和流向的方法、微生物亚细胞代谢工程的碳流分区调控技术，发展了基于最优合成途径的碳代谢流流向及通量的调控方法、基于转运子工程的代谢流传输调控方法、基于微生物生理特性的分阶段过程控制技术。
（4）在环境适应性方面，建立了胁迫与耐受响应的有机酸发酵强化技术、发展了环境适应性的全局调控因子扰动解析技术。
技术水平本项目得到国家863计划、国家自然科学基金等科技计划资助。
在国际生物工程类主流学术期刊上发表70篇论文，应邀在Trends Biotechnol、Biotechnol Adv等期刊撰写综述7篇。
迄今被SCI他引500余次，获得了包括美国工程院院士Lonnie O.Ingram、Jens Nielsen等高度评价；出版了2本著作。
其中1本获得中国石油与化学工业优秀科技图书一等奖，1本列为“十二五”时期国家重点图书出版规划；获得授权发明专利17项；6项专利技术应用于江苏江山制药有限公司、日本味之素株式会社等6家企业，累计新增产值4.02亿元，利税1.24亿元。
发酵工程概况及发展趋势
3．生物工程的广义和狭义之说
·在国外，生物工程的含义是广义的，即指医学工程、 环境工程、卫生工程、农业工程、仿生工程、人体功 能工程等的总称，其特点是不涉及化学催化反应，仅 仅是生物过程与物理过程的结合；而生物技术则涉及 生物催化反应过程，因而国外已将生物工程和生物技 术分开来谈。
工程师Karl Ereky于1917年提出。 ——目前被广泛接受的生物技术的定义是1982年国际合作与发展组
织提出的：生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物 催化剂（biological catalyst），在适宜条件下将物料进行加工， 提供有价值的产品或有益于社会服务的技术。
·现代生物技术的定义
——特点之二：历史悠久 √古埃及和巴比伦在6000多年前，就有酿造啤酒和食醋的记载 √我国人民在8000年～4500年之前，发明了制曲酿酒工艺。在商
代，就懂得沤肥技术； √在春秋战国时期，已经掌握了制酱和酿醋技术； √公元7世纪，开始栽培食用菌（西方德国1707年才开始）； √公元10世纪——宋真宗时代，发明了种痘以防天花的免疫技术，
（4）代谢类型多样，容易生产复杂化合物
微生物的代谢类型具有多样性，而且生物体酶促反应具 有高度选择性，能够高度选择性的进行复杂化合物在特定部位 的氧化、还原和官能团的导入反应，因而容易生产复杂的高分 子化合物。
（5）非牛顿流体性发酵醪
发酵醪有固相、液相、气相之分，还含有活性微生物体， 其流体力学性质与一般典型溶液性质不同，不服从牛顿力学规 律，称为非牛顿流体（属于流变学范畴）。
发酵技术发展简史
发酵技术进展简史发酵技术进展简史发酵现象早巳被人们所生疏，但了解它的本质却是近200 年来的事。
英语中发酵一词fermentation 是从拉丁语fervere 派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时的现象。
沸腾现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。
在生物化学中把酵母的无氧呼吸过程称作发酵。
我们现在所指的发酵早已赐予了不同的含义。
发酵是生命体所进展的化学反响和生理变化，是多种多样的生物化学反响依据生命体本身所具有的遗传信息去不断分解合成，以取得能量来维持生命活动的过程。
发酵产物是指在反响过程当中或反响到达终点时所产生的能够调整代谢使之达到平衡的物质。
实际上，发酵也是呼吸作用的一和水，而发种，只不过呼吸作用最终生成CO2酵最终是获得各种不同的代谢产物。
因而，现代对发酵的定义应当是：通过微生物〔或动植物细胞〕的生长培育和化学变化，大量产生和积存专门的代谢产物的反响过程。
近百年来，随着科学技术的进步，发酵技术发生了划时代的变革，已早在几千年前，人们就开头从事酿酒、酱、醋、奶酪等的发酵生产，并积存了很多有关发酵的阅历，但当时人们只知其然而不知其所以然。
据考古开掘证明我国在龙山文化〔距今4000~4200 年〕已有酒器消灭。
先秦的《周礼天宫》一书中记载有主管王室、官用造酒事的“酒正”、“酒人”等官职说明酿酒已成为特地的职业。
3000 年前，中国已有用长霉的豆腐治疗皮肤病的记载，我们今日知道，这可能是由于抗生素的缘由。
国外酿酒的传奇则可推溯到更早，相传埃及和中亚两河流域在公元前40~30 世纪就已开头酿酒，烘制面包。
发酵业虽然历史悠久，但在科学技术普遍受压抑的时代里长期停留在“实践－实践－实践”的根底上，只能处于低水平的应用阶段，并且人们普遍认为各种发酵产物是自然产生的。
二、纯培育技术的建立到了17 世纪，西方近代资本主义制度的建立，生产力得到了前所未有的进展，人们的学问水平得到了大幅度的提高给发酵业的进展带来了契机。
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1999年 2012年
1999年 2012年
中国有机酸发酵工业成就
(4) 企业规模扩大，产业集中度增强
有机酸行业龙头近年来纷纷通过扩大优势产品的产能，提 高抗风险能力，使得行业产业集中度呈现逐步提高态势， 规模经济效应也使行业平均期间费用率呈现下降的趋势， 这有利于保障行业的盈利能力提升与长期发展。
产品 柠檬酸 乳酸 衣康酸 葡萄糖酸钠
近20年有机酸主要产品产量 单位：万吨
1992 16
1997 21 0.5 0.3 0.3
2002 32.7 1.25 0.75
8
2007 89 4.5 2 25
2012 107 13
3 50
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）
发酵产酸 12.3% 16.5%
提取总收率 77% 90%
发酵周期 72hr 55hr
成品粮耗 1.86t/t 1.59t/t
1999年 2012年 1999年 2012年 1999年 2012年 1999年 2012年
汽耗 12.5t/t 4.3t/t
电耗
1985kW/t 966kW/t
水耗 142m3/t 16m3/t
1999年 2012年
有机酸概述
Various substances that can be derived from succinic acid by chemical conversion.
Trends in Biotechnology , 2008:100 - 108
有机酸也是重要的平台化合物
有机酸发酵概况
C2
mdh
（mdh），富马酸水合酶
（fumC），提高丙酸代
fumC
谢途径通量
过量表达甘油脱氢酶
29
电转化 24
29 (pZGX03-gldA)
菌落 PCR
15 37
Marker 11 1000 12 35
野生菌与工程菌分批发酵对比 △: 丙酸(PA), □: 甘油浓度, ▲: 细胞干重(DCW), ■: 乙酸(AA),
发酵技术国家工程研究中心
研 究
生化工程国家工程研究中心
平 发酵行业技术创新服务平台 台
粮食发酵工艺及技术国家工程实验室
“丙酮酸发酵技术”被世界上 最大发酵公司之一日本味之 素公司购买，成为该公司从 中国购买的第一个技术。
中国有机酸发酵工业成就
(2) 产品产量迅速提高、产品结构更趋合理
近20年，我国有机酸发酵工业主要产品的总产量呈快速增 长的态势。产品品种从早期2-3个发展到10余个。
醋酸
乳酸 丙酮酸 C3
Hale Waihona Puke 丙酸 丙烯酸Renewable raw
materials
苹果酸
酒石酸
C4
富马酸
酒石酸
C5
衣康酸
柠檬酸
C6
葡萄糖酸
曲酸
全球有机酸的产量超过300万吨、产值超过50亿美元
二、中国有机酸发酵工业现状及成就
中国有机酸发酵工业现状
有机酸工业是发酵工业领域一个成熟的分支。 2012年中国 有机酸的总产量超过200万吨。
乳酸 醋酸 苹果酸 衣康酸 丙酮酸 葡萄糖酸 曲酸 酒石酸 琥珀酸 丙酸
例如：酸味剂
医药工业
例如：抗凝血剂
化学工业
例如：洗涤剂
建筑业
例如：混泥土
其他工业
例如：显影剂
中国有机酸发酵工业成就
(1) 自主创新能力显著增强
研发投入加大：企业研发投入约占销售收入的3-5%。 衣康酸：2000年获国家科技进步二等奖。 长链二元酸：2006年获国家科技进步二等奖。 丙酮酸：2006年获国家科技进步二等奖。 L-乳酸：2011年获国家科技进步二等奖。
三. 中国有机酸发酵研究进展－丙酸
丙酸的应用及市场
75%用于谷物 和饲料防腐
丙酸钙价格
2012: 260m lbs (117,936 tonnes)
06年全球产量37.7万吨
化学法：2万/吨
发酵法：6万/吨（食品安全）
丙酸高产菌、野生质粒的筛选以及质粒分析
筛选丙酸高产菌
从奶制品厂取样
低丙酸浓度富集
行业 柠檬酸 乳酸 葡萄糖酸钠 衣康酸
我国有机酸发酵行业产业集中度
产量 20万吨以上 2万吨以上 2万吨以上 1万吨以上
企业个数 5 2 6 2
产量占总量比例(%) >80 73 >80 > 90
中国有机酸发酵工业成就
(5)新技术、新材料和新装备得到广泛应用
酶技术、膜技术和计算机技术越来越多的被采用 设备趋于大型化、连续化和自动化
◆: 琥珀酸 (SA), ӿ: 甘油脱氢酶比酶活.
菌种鉴定
M11a02r0M1k0a0err0k0er 12
10 10 00 00
菌株
PA (g/L)
29
22.06
29 (pZGX03-gldA) 28.23
YP/S (g/g)
14.61 23
YP/A (g/g)
8.2 9.08
rPA/Glycerol (g/g)
有机酸发酵工业进展
报告内容
一. 有机酸发酵工业概况 二.中国有机酸发酵工业现状及成就 三. 中国有机酸发酵研究进展举例
丙酸发酵 α-酮戊二酸发酵
四. 中国有机酸发酵工业展望
一、有机酸发酵工业概况
有机酸概述
柠檬酸 乳酸
丙酮酸
衣康酸
葡萄糖酸
苹果酸
乙酸 丙酸
有机酸是指一些具有酸性的有机化合物。最常见的有机酸是羧酸，其酸性源于羧基 (-COOH)
主要生产企业
产品
应用领域
西王集团
柠檬酸
食品和饮料
安徽丰原集团 沈阳科纳提克公司 潍坊英轩实业有限公司 青岛科海生物有限公司 山东柠檬生化有限公司 天富生化技术有限责任公司 日照鲁信金禾生化有限公司 宜兴协联生物化学有限公司 杭州宝晶生物化工有限公司 河南金丹乳酸科技股份有限公司 安徽雪郎生物科技股份有限公司
产量检测复筛 菌种鉴定
质粒鉴定分析
24 25 29 30 32 36
菌种
P. a 25 32 29 30 24 36
是否含有质粒
× × √ × × × ×
质粒电泳图
质粒ORF转录水平分析
丙酸杆菌代谢工程改造策略
➢ 过量表达甘油脱氢酶
（gldA），提高对甘油 gldA
的利用速率
➢ 过量表达苹果酸脱氢酶
高丙酸浓度初筛
筛选野生型质粒
细胞壁裂解条件优化
Blank 1
2
3
4
5
6
7
8
Lysozyme
0
0.5 0 0.5 0.5 1
1
1
0
Proteinase K
0
0 0.5 0.5 1 0.5 1
0
1
Result
-
-
-
+
+
+
+
-
-
条件: 溶菌酶 20 mg/mL 37 oC, 蛋白酶K 2 mg/mL 56 oC. “-” 表示细胞壁没 有裂解. “+” 表示细胞壁被裂解.