最新《工业微生物》课件-第十章课件ppt

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第一节 微生物发酵生产有机酸
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第一节 微生物发酵生产有机酸
二、苹果酸的生产 L-苹果酸广泛存在于生物体中，是生物体三羧酸循环 的成员。许多微生物都能产生苹果酸，但能在培养液中积 累苹果酸并适合于工业生产的，目前仅限于少数几种，大 致有：用于一步发酵法的黄曲霉、米曲霉、寄生曲霉；用 于两步发酵法的华根霉、无根根霉、短乳杆菌；用于酶转 化法的短乳杆菌、大肠杆菌、产氨短杆菌、黄色短杆菌。
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第一节 微生物发酵生产有机酸
（三）酶转化法 酶转化法是国外用来生产L-苹果酸的主要方法。酶 转化法是以富马酸盐为原料，利用微生物的富马酸酶转化 成苹果酸(盐)。酶转化法可分为游离细胞酶法、固定化细 胞酶法。 1．游离细胞酶转化法 酶转化方法在pH7.5含18%富马酸的溶液中接入2%湿菌 体，于35℃、150r/min条件下转化24～36h。转化率达90% 以上。
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第二节 氨基酸的生产
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第二节 氨基酸的生产
直接发酵法是采用廉价的氮和碳源基质，利用已解除 了反馈调节的各种突变菌株，或控制野生菌株的胞膜渗透 性，通过直接发酵生产氨基酸。
加前体法是为了绕过或回避终产物对合成途径中某一 关键酶的反馈调节作用，在微生物的培养中加入前体(即 氨基酸生物合成代谢的中间体)发酵生产氨基酸。
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第一节 微生物发酵生产有机酸
4. 发酵培养基组成 C6H12O6 7%～8%，其余成分的组成及用量与种子罐培养基 相同。
5. 发酵 发酵罐的装液量为70%，接种量10%，罐压0.1MPa，培 养 温 度 3 3 ～ 3 4 ℃ ， 通 风 量 0 . 7 m3/（m3.min）， 搅 拌 转 速 180r/min，发酵时间40h左右。发酵过程中由自动系统控 制滴加泡敌，防止泡沫产生过多。当残糖在1%以下时，终 止发酵，产苹果酸7%。
《工业微生物》课件-第十章
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第一节 微生物发酵生产有机酸
一、柠檬酸的生产
柠檬酸(Citric acid)分子式为C6H807，又名枸橼酸，外观为白色 颗粒或白色结晶粉末，无臭，具有令人愉快的强烈的酸味，相对密度 为1.6550。柠檬酸易溶于水和酒精，不溶于醚、酯、氯仿等有机溶剂。 柠檬酸是生物体主要代谢产物之一。早期的柠檬酸生产是以柠檬、柑 桔等天然果实为原料加工而成的。1784年，瑞典化学家Scheel最早从 柠檬汁中提取出柠檬酸。Wehmer于1891年和1897年先后发现橘青霉和 淡黄青霉及梨形毛霉有柠檬酸生产能力。1913年，Zahorski利用黑曲 霉生产柠檬酸。1917年，Currie通过深入研究，奠定了黑曲霉发酵法 生产柠檬酸的科学基础，此后在很多国家用该菌表面培养法大规模生 产柠檬酸。1952年，美国Miles公司首先用深层发酵法大规模生产柠 檬酸。
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第一节 微生物发酵生产有机酸
2．固定化细胞酶转化法 目前，研究得最多的是以产氨短杆菌或黄色短杆菌为菌种， 将化学法合成的富马酸钠作为底物，进行固定化细胞生产苹果 酸。使用固定化细胞易于生成与苹果酸难以分离的琥珀酸。因 此，细胞被固定以后必须经化学试剂处理，以防止这种副反应 的发生。采用固定化技术必须注意以下几个问题： a.细胞被固 定前富马酸酶活力要高。当富马酸酶活力较高时，即使固定化 细胞的酶活力有所下降，仍可以保证有较高的转化力；b.使用 的固定化方法对酶的损害应较小，细胞被固定后能保持较高的 酶活力；c.细胞被固定后不应引起副反应的发生；d.固定化细 胞应有高度的操作稳定性。
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第一节 微生物发酵生产有机酸
液态深层发酵工艺自美国Miles公司首先在工业上使 用以来，就在柠檬酸工业中占主导地位。优点是发酵体系 为均一的液体，传热传质良好；设备占地小，规模大；发 酵速度快，时间短；产酸高，原料消耗低等。国内液体发 酵罐一般为50～80m3，可发酵蔗糖、淀粉水解糖、糖蜜、 薯干粉及精淀粉，工艺流程见图10-1。
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第一节 微Leabharlann Baidu物发酵生产有机酸
（一）一步发酵法 以糖类为发酵原料，用霉菌直接发酵生产L-苹果酸的 方法称为一步发酵法。 1．菌种 一步发酵法采用黄曲霉A-114生产苹果酸。 2. 种子培养基组成(%) C6H12O6 3， 豆 饼 粉 1 ， FeSO4 0.05，K2HPO4 0.02， NaCl 0.001，MgSO4 0.01，CaCO3 6(单独灭菌)。
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第一节 微生物发酵生产有机酸
3. 种子培养 将保存在麦芽汁琼脂斜面上的黄曲霉孢子用无菌水洗 下并移接到装有100mL种子培养基的500mL三角瓶中，在 33℃下静置培养2～4d，待长出大量孢子后，将其转入到 种子罐扩大培养，接种量为5%。种子罐的培养基与三角瓶 培养基的组成相同，只是另外添加0.4%(体积分数)泡敌。 种子罐的装液量为70%，罐压0.1MPa，培养温度33～34℃， 通风量0.15～0.3m3/m3·min，培养时间18～20h。
酶转化法是采用微生物的酶(提取出或不提取出)催 化某种底物，省去了发酵过程中的一些酶合成的阻遏和终 产物的反馈抑制作用，即将底物直接酶促反应生产氨基酸。 特别是固定化酶和固定化细胞技术的采用，大大促进了酶 转化法在生产氨基酸方面的应用。
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第一节 微生物发酵生产有机酸
（二）两步发酵法 两步发酵法是以糖类为原料，先由根霉菌发酵生成 富马酸(延胡索酸)和苹果酸的混合物，然后接入酵母或细 菌，将混合物中的富马酸转化为苹果酸。 前一步称富马酸 发酵，后一步称转换发酵。当华根霉6508发酵4～5天后， 培养基中再接入10%膜睽毕赤酵母3130培养5天，苹果酸对 糖的产率可达62.5%。