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1、有機酸工藝學緒論1?什么是微生物發(fā)酵1.1概念:微生物在適宜條件下,通過分解代謝,降解有機物,同時積累簡單地有機物并產牛能量地牛物氧化過程.廠上游工程——獲得發(fā)酵產品地條件發(fā)酵工程2發(fā)酵工程——微生物反應過程1下游工程一一后處理/提取純化過程發(fā)酵工程:采用現(xiàn)代工程技術手段,利用微生物地某些特定功能,為人類生存有用地產品,或直接把微牛物應用于工業(yè)牛產過程地一種新技術.工業(yè)生產上通過工業(yè)發(fā)酵來加工或制作產品,其對應地加工或制作工藝被稱為“發(fā)酵工藝”.工廠為實驗工業(yè)化生產,就必須解決實現(xiàn)這些工藝地工業(yè)生產環(huán)境、設備和過程控制地工程問題.因此,就有了發(fā)酵工程?所以,發(fā)酵工程是解決按發(fā)
2、酵工藝進行工業(yè)化牛產地工程學問題地學科.從工程學角度可分為三個階段:菌種、發(fā)酵、提煉,分別稱之為發(fā)酵工程地上游、中游、下游工程.微生物是發(fā)酵工程地靈魂.為什么要利用微生物?繁殖迅速、易于培養(yǎng)控制、容易改造1.2微牛物發(fā)酵地發(fā)展史自然發(fā)酵v純種發(fā)酵深層通風發(fā)酵代謝控制發(fā)酵發(fā)酵原料的轉變分子生物學時代1.1.1自然發(fā)酵:利用自然環(huán)境中地微生物進行發(fā)酵地過程.大曲制備、白酒、黃酒、醬油、醋、醬類、泡菜、發(fā)面.1.1.2純種發(fā)酵:在成分單一地發(fā)酵基質中,僅接入一種微生物,通過對該微生物地培養(yǎng),得到純度較高地單一性產物.為使發(fā)酵順利進行,必須保持發(fā)酵地始終單菌純種,要求人工擴大地菌種不
3、得被污染,一旦發(fā)現(xiàn)其它菌株出現(xiàn),便稱之為發(fā)酵事故?因而對發(fā)酵設備和環(huán)境要求較高,要有嚴格地滅菌措施和空氣凈化系統(tǒng).酒精發(fā)酵、丙酮丁醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、檸檬酸發(fā)酵(表面培養(yǎng))1952年陳聲等開始用黑曲霉發(fā)酵制取檸檬酸.1966年后,天津市工業(yè)微牛物研究所、上海市工業(yè)微生物研究所相繼開展用黑曲霉進行薯干粉原料深層發(fā)酵檸檬酸地試驗研究,并獲得成功,從而確定了中國檸檬酸生產地這一主要工藝路線.1.1.3深層通風發(fā)酵:在密閉通風發(fā)酵罐中,將種子接入滅菌地發(fā)酵培養(yǎng)基中,然后再適宜地溫度、溶氧下發(fā)酵,發(fā)酵罐中可以控溫,溶解氧地濃度可以通過調節(jié)攪拌機轉速或通入地無菌空氣地風量來控制.1941(
4、二次世界大戰(zhàn)),青霉素生產.1943年美英科學家和工程師把化工行業(yè)地通風攪拌技術引入發(fā)酵行業(yè),設計了帶有通風攪拌裝置和通入無菌空氣地密閉發(fā)酵罐.1.1.4代謝控制發(fā)酵:利用遺傳學或其它生物化學地方法,人為地在脫氧核糖核酸(DNA)地分子水平上,改變和控制微牛物地代謝,使有用地代謝產物大量生成、積累地發(fā)酵技術.1957年口本人木下祝郎,發(fā)現(xiàn)了谷氨酸棒桿菌,隨后谷氨酸發(fā)酵成功,氨基酸、核莒酸發(fā)酵興起?這一類屈于在DNA分子水平上,通過遺傳學或其其它生物化學地手段,人為地改變、控制微生物代謝,使有用產物大量生成、積累地發(fā)酵.1.1.5發(fā)酵原料地轉變非糧食原料地轉變.隨著利用石油低碳
5、化合物進行發(fā)酵地菌種發(fā)現(xiàn),使其生產SCP(simplecellprotein)?纖維素、半纖維素是待開發(fā)地能源.纖維素:造紙地主要原料,難消化,不能被消化吸收,促進腸道蠕動,過去稱“廢物”,如今研究,認為其在保障人類健康、延長生命方面有著重要作用,被稱為“第七元素”.1.1.6分子生物學時代隨著微生物遺傳學、基因工程、細胞工程等學科地發(fā)展,使人們有可能按照意志設計新地生命體.生物技術將成為21世紀地十大科技之一.例如胰島素、干擾素、細胞白介素、促紅細胞牛長素等.2.什么是有機酸(1)概念有機酸:具有酸性地有機化合物,能夠給出『自然界屮常常以游離地形式或以鹽、酯地形式廣泛存在?
6、有一元酸、二元酸、多元酸,多溶于水或乙醇,呈酸性,難溶于其他有機溶劑.狹義地通常指竣酸,即分子結構中含有-COOH地化合物及其衍生物.廣泛分布在植物地果實、根、葉中.(2)有機酸地分類①脂肪族有機酸:抗壞血酸、酒石酸、蘋果酸、草酸、檸檬酸、乳酸等;CH2—COOHIHO—C—COOH■HQCH2—COOH②芳香族有機酸:苯甲酸、水楊酸等.OO(CH2)2CH3HOOHOH1.什么是有機酸發(fā)酵工藝學有機酸發(fā)酵是生物體內地基本代謝過程,像傳統(tǒng)地發(fā)酵:食醋發(fā)酵、腌制食品等.1949年Z前,我國有機酸發(fā)酵工業(yè)幾乎是空口,目前檸檬酸、乳酸發(fā)酵產品已進入了國際市場?近年來,由于社會及市場
7、地需耍而研發(fā)出發(fā)酵法生產有機酸,由于食品、I矢藥、化學合成等工業(yè)地發(fā)展,有機酸需求驟增,發(fā)酵法生產有機酸成為近代重要領域.眾多有機酸發(fā)酵產品中,就目前市場占有率而言,其規(guī)模和發(fā)展速度仍以檸檬酸為最,占酸味劑市場70%,聚乳酸塑料地問世使得1廠聚乳酸應用領域擴大到化工、環(huán)保等方面.有機酸發(fā)酵工藝學:利用微生物代謝活動積累人類所需地有機酸地方法和技術地學科.包括:目地產物地積累;(發(fā)酵過程,代謝控制發(fā)酵)目地產物地分離提取.(提取工藝流程、操作要點)教材主要內容有檸檬酸工藝學、乳酸工藝學、醋酸工藝學、葡糖酸