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《土曲霉發(fā)酵生產(chǎn)衣康酸的工藝.研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第一章緒論1．1衣康酸簡(jiǎn)介1．1．1發(fā)酵法生產(chǎn)衣康酸發(fā)展歷史衣康酸(1taconicacid)又稱為甲叉丁二酸、亞甲基琥珀酸，早在1836年由Baup蒸餾分解檸檬酸得到。這是最早的通過(guò)化學(xué)法制備衣康酸。而通過(guò)微生物生產(chǎn)衣康酸是在1929年，由日本學(xué)者木下廣野在一種嗜高滲透壓的霉菌培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)的，并稱為衣康酸曲霉(Asp．itaconicus)，這也是最早被發(fā)現(xiàn)能利用糖類(lèi)生產(chǎn)衣康酸的微生物【u。此后，Kinoshita分別于1929年、1931年、1932年報(bào)道了有關(guān)衣康酸發(fā)酵的研究情況【21，1939年，Calam，C．T，等人發(fā)現(xiàn)土曲霉(Asp．terreus)也具有利用糖類(lèi)生產(chǎn)衣康
2、酸的能力，并系統(tǒng)地研究了以葡萄糖為原料，土曲霉發(fā)酵生產(chǎn)衣康酸的過(guò)程131。到了20世紀(jì)40年代，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，衣康酸的用途引起了人們的關(guān)注．1945年，Lockwood等人分離獲得了一支適合于表面培養(yǎng)生產(chǎn)衣康酸的土曲霉菌株256(Asp．terreus256)，隨后，又分離獲得了一支既適合表面培養(yǎng)又適合深層培養(yǎng)生產(chǎn)衣康酸的土曲霉菌種NRRLl960(Asp．terreusNRRLl960)，衣康酸對(duì)糖的轉(zhuǎn)化率達(dá)到耗糖的47．3％I鈾J。由于深層發(fā)酵更具有競(jìng)爭(zhēng)力，后來(lái)人們將研究重點(diǎn)著眼于衣康酸深層發(fā)酵工藝。Pfizer在1948年報(bào)道了以蔗糖為原料的衣康酸深層發(fā)酵，發(fā)酵兩周，衣康酸
3、轉(zhuǎn)化率為耗糖的27．7％1ri；1952年，Nelson詳細(xì)地研究報(bào)道了土曲霉NRRLl960菌種在20L規(guī)模發(fā)酵罐中衣康酸的發(fā)酵結(jié)果，以起始濃度609／L的葡萄糖為原料，衣康酸轉(zhuǎn)化率為耗糖的45．54％(W／W)。同年，Pfizer等利用土曲霉NRRLl960在2．2m3發(fā)酵罐中開(kāi)始小規(guī)模試產(chǎn)衣康酸，發(fā)酵生產(chǎn)率為32．4g／L，轉(zhuǎn)化率為45％t蚋。在1955年，Pfizer公司建立了世界上第一條以蔗糖為原料發(fā)酵法生產(chǎn)衣康酸的生產(chǎn)線【9l。進(jìn)入20世紀(jì)50年代以后，大批學(xué)者在對(duì)選育衣康酸發(fā)酵的優(yōu)良菌種和影響衣康酸發(fā)酵因素等方面做了大量研究【10,IIJ。另外，對(duì)衣康酸發(fā)酵的代謝機(jī)理也進(jìn)
4、行了積極的探索【12。141，有力的推動(dòng)了發(fā)酵法生產(chǎn)衣康酸的研究進(jìn)程。到20世紀(jì)80年代，衣康酸的研究得到了迅速發(fā)展，更多的微生物，如假第一章緒論絲酵母、黑曲霉等被發(fā)現(xiàn)也能夠產(chǎn)生衣康酸。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們除了對(duì)衣康酸發(fā)酵微生物、生產(chǎn)原料、生物合成機(jī)理深入研究外，還開(kāi)始研究探討固定化連續(xù)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)衣康酸，如Horitsu等用聚丙烯酰胺凝膠包埋土曲霉生產(chǎn)衣康酸，在連續(xù)發(fā)酵柱中產(chǎn)生速率為60mg／h[15l：H．Kautola等以海藻酸鈣凝膠包埋土曲霉NRRLl960的孢子或用CeliteR．626做固定化載體，在塔式反應(yīng)器中發(fā)酵兩周以上，葡萄糖的容積產(chǎn)率為1．2g(／L．h)‘
5、16l。我國(guó)對(duì)于衣康酸發(fā)酵技術(shù)的研究起步較早，但進(jìn)展緩慢，直到20世紀(jì)90年代才在云南開(kāi)始試生產(chǎn)，但由于使用菌種Asp．terreusLu663產(chǎn)酸及轉(zhuǎn)化率都較低，加之人們對(duì)衣康酸的腐蝕性認(rèn)識(shí)不足，造成設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、生產(chǎn)成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定等，難以維持生產(chǎn)。衣康酸的生產(chǎn)除了利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)外，還可以通過(guò)化學(xué)法合成來(lái)獲得，但與微生物發(fā)酵法相比，化學(xué)法成本過(guò)高。目前國(guó)內(nèi)外大多以發(fā)酵法生產(chǎn)衣康酸。1．2衣康酸的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)1．2．1衣康酸的分子結(jié)構(gòu)衣康酸是一種不飽和二元酸，分子式為C5H604，分子量為130．1，結(jié)構(gòu)式為H2C==C—t00HlH2C_一C00H1．2．2衣康酸
6、的物理化學(xué)性質(zhì)純衣康酸是一種白色粉末狀結(jié)晶，晶體呈八面體或正交雙錐形，結(jié)晶產(chǎn)品不易吸潮，即使在高溫條件下也不結(jié)塊，在真空條件下加熱升華。其物理化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1．12第一章緒論衣康酸易溶于水，在水及有機(jī)溶劑中的溶解度見(jiàn)圖1．1和表1．2圖1．1衣康酸在水中的溶解度Fig．1．1Theitaconicaciddegreesofdissolutioninwater表1．2衣康酸在有機(jī)溶劑中的溶解度(25℃)[91Table1．2Theitaconicaciddegreesofdissolutioninorganicsolvent3第一章緒論1．2．3衣康酸的同分異構(gòu)體衣康酸有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相似、化學(xué)
7、性子相近的同分異構(gòu)體，即檸康酸(順式甲基丁烯二酸)和中康酸(反式甲基丁烯二酸)，衣康酸在酸性、中性和弱堿性的條件下是穩(wěn)定的，但在強(qiáng)堿條件下三種同分異構(gòu)體可以互相轉(zhuǎn)化，如圖1．2．CIt2=C衣康酸H·-··-———·-—------▲r-卜—HtC00H=c
