氨基酸发酵工业中的提取、精制技术
随着生物工程的发展，发酵技术的不断创新，提升和研发氨基酸发酵工业中的提取、精制技术是很有必要的。本文主要阐述了氨基酸发酵液主要成分和提取、精制方法和技术。
标签：氨基酸；发酵工业；提取和精制
0 引言
随着科技的进步，时代的发展，氨基酸作为生物有机体的主要组成成分，对生物的生理功能起到重要的调节作用。在发酵工业中提升和研发氨基酸提取、精制技术，更好的推进氨基酸工业的发展。
1 氨基酸发酵液的成分以及提取、精制方法
在发酵工业中从发酵液中提取、精制的氨基酸应该要达到标准的纯度，对于纯度的要求比较低的饲料用的氨基酸应该保持在97.2%，而对于在医药领域运用的氨基酸就需要满足在99.7%以上，在实际的运用过程中更多的要求纯度在100%。根据纯氨基酸来对比，可以发现氨基酸发酵液中除了包含特定的氨基酸之外，还包含了培养基和微生物菌体在内。
主要的培养基成分，大多数是以无机盐存在的。微生物菌体中主要是氮源和没有被利用的糖分和氨基酸反应相关的色素。这些微生物在新陈代谢所产生的产物有核酸、有机酸、氨基酸、肽、蛋白质等。通过利用这些不纯物和特定的氨基酸在化学、物理性质的差异对氨基酸进行提取、精制。如对一些菌体，他们有着不溶不纯的特点，在选用压力或重力的情况下进行过滤或离心进行分离。这种分离过程主要是根据不纯物分子的溶解度、分子大小、气态和液态之间的平衡情况的不同，进行精制、提取的操作，最后精制成产品。
2 选用膜技术
在发酵工业中，对于氨基酸的提取、精制可以选用膜分离技术。通过反渗透、微滤、超滤电渗析法，来进行实际的操作。微滤膜和超滤膜由于细孔比较小，溶剂和溶质比较容易通过，一些大的高分子物质、大的悬浮物就不能通过而被浓缩，工作原理采用筛孔机械装置来实现以上操作。对于微滤膜过滤菌体需要使用性能比较高的半透膜。透过通量的因子系数取决于膜的性能指标。透过的驱动力主要是由透过膜时的透过阻力和压力共同作用。其中透过阻力可以分成膜表面的污染阻力和膜的阻力。在氨基酸发酵液中膜阻力主要是在纯水中自身透过膜的阻力。随着膜阻力的减小，那么污染阻力就会随之增加。为了能够保证高透过通量，对污染阻力的处理是很有必要的。污染阻力产生主要的因素是菌体粘结时所产生的阻力，为了能够减小菌体粘结时阻力，可以采用降低附着菌体每单位量的透过阻力和防止菌体附着的方式。具体防止菌体附着的措施有以下几种：一、膜的运转
综合实验：柠檬酸发酵及产物提取
（一） 柠檬酸发酵
一、实验原理
柠檬酸发酵为典型的有机酸发酵，淀粉质原料经淀粉酶作用水解为葡萄糖，葡萄糖经EMP途径氧化为丙酮酸，丙酮酸进一步被氧化脱羟生成乙酰CoA，就一般能量代谢过程而言，生成的乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸后进入三羟酸循环，通过三羟酸循环进行有氧呼吸的能量代谢。但就柠檬酸产生菌而言，由于其乌头酸流水作业事酶和异柠檬酸脱氢酶活性很低，而柠檬酸合成酶的活性很高，因而大量积累柠檬酸，草酰乙酸的提供则仍通过丙酮酸羧化而成，柠檬酸的生成途径如下式：
2 C6H12O6 + 3 O2→2 C6H8O7 + 4 H2O
国内目前柠檬酸发酵所采用的原料主要是山芋干及废糖蜜。
二、实验器材
（一）材料
1．菌种：黑曲霉 2．蔗糖、硫酸铵等
（二）主要仪器设备
1．旋转式摇床、超净工作台、15L发酵罐等
三、操作步骤
1．种子培养基制备：
马铃薯培养基配方:(1000ml)
马铃薯（去皮） 200g
葡萄糖（或蔗糖）20g
琼脂 15~25g
水1000ml
自然pH
2．种子液培养：将已灭菌的种子培养基接入一环斜面孢子于35℃±1℃、250r.p.m条件下培养24~36h。
3．种子培养液质量要求：镜检菌丝生长健壮，结成菊花形小球，球直径不超过100μm，每毫升含菌球数在1~2万之间，无异味、无杂菌污染；pH2~2.5；酸度1.5~2.0%。
4．发酵培养基制备：蔗糖15%，硫酸铵0.4%，磷酸二氢钾0.1%，硫酸镁7水 0.025%。
5. 上罐灭菌（操作同实验一）
5．发酵：将培养好的种子液按发酵培养液体积的5%接入到已灭菌的发酵培养基中，于35℃±1℃、500转条件下发酵4天。
6.分别在0,24,48,72,96小时测定一下参数。
四、实验结果
1．对种子液进行镜检，画下菌丝形态，并测定菌球直径及粗略估算每ml种子液中的菌球数。
2．测定成熟发酵液的酸度，并就发酵结束后的菌体形态作出描述。
科技创新与应用Ｉ ２０１２年３月（中） 科技创新 酵母酒精发酵及产物提取 徐赫 崔志军 （黑龙江葵花药业股份有限公司，黑龙江五常１５ｏ：２ｏｏ） 摘要：初步了解和掌握了酵母酒精发酵的实验原理及方法，分析菌种、发酵方式等因素对酒精得率的影响．通过对菌体的存活率 进行监测以及对酒精发酵产物进行蒸馏，发现实验室酵母酒精发酵适用于静止发酵． 关键词：酵母菌；酒精；发酵；提取 白酒是人类的嗜好品，包涵着博大精深的文化传统。我国酿酒 技术的发展可分为两个阶段ｌｌ１，第一阶段是自然发酵阶段，经历数千 年，传统发酵技术由孕育、发展乃至成熟（即使在当代天然发酵技术 并未完全消失）。其中的一些奥秘仍有待于人们去解开。第二阶段是 从国民开始的，由于引入西方的科技知识，尤其是微生物学、生物化 学和工程知识后，传统酿酒技术发生了巨大变化。随着生活水平的 １３益提高和自我保护意识１３益增强以及饮食保健需求１３益增多的 今天，白酒已呈现出向低度化、营养化、功能化的发展趋势 。 随着分子生物学、微生物学、生化分离技术、生物技术、营养学、 医学和相关学科的发展，为酿酒的研究提供了重要的基础和前提。 目前，酵母菌是世界上公认的安全食用菌体。使用酵母菌来发酵酿 酒是非常实用而普遍的实验。本论文即用酵母菌进行实验室酒精发 酵。 １材料与方法 １．１实验材料 １．１．１菌种 培养的酿酒酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｒｉｓｉａｅ）斜面菌种，由齐齐哈 尔大学生命科学与工程学院微生物学实验室保藏。 １．１．２培养基与相关溶液［３１ 斜面种子培养基ｆｇ／Ｌ）：１０葡萄糖、５ＮａＣ１、１０酵母膏、５ＫＨ２Ｐ０４、 ２０蛋白胨、２５琼脂、ｐＨ值５．８—６．０。 发酵培养液：蔗糖１０ｇ、ＭｇＳＯ４．７Ｈ２０ ０．５ｇ、ＮＨ４ＮＯ３ ０．５ｇ、２０％ 豆芽汁２ｍＬ、ＫＨ２Ｐ０４ ０．５ｇ、水１００ｍＬ、ｐＨ值自然。 豆芽汁的配制：黄豆芽２００ｇ加水１０００ｍＬ，煮沸１小时，过滤后 补足水分。１２１￣Ｃ灭菌后存放备用。 １．１．３相关材料与用具 蒸馏水、无菌水、铝锅、电炉子、三角瓶、牛皮纸、棉花、蒸馏装 置、水浴锅、震荡器、酒精比重计。 １．２实验方法 １．２．１斜面培养基的制备 根据配方与比例配制１００ｍＬ，分装２０个沽净的试管，每个５ｍＬ， １２１ ｏＣ湿热灭菌２０分钟。冷却制成斜面。 １．２．２接菌 将酿酒酵母菌种接至新配制的斜面培养基中，分别为Ｒ１２、２１０９ 两种酒精酵母。放在２８℃恒温箱中培养。 １．２．３培养液的制备 根据配方与比例配制１０００ｍＬ培养基，分装１０个干净的３００ｍＬ 角瓶中，每瓶１００ｍＬ，１２１￣（２湿热灭菌２０分钟。 １．２．４接种和培养 培养２４小时的酿酒酵母斜面中加入无菌水５ｍＬ，制成菌悬液并 吸取ｌｍＬ，接种至１００ｍＬ培养液中，共接８瓶，４瓶酒精酵母Ｒ１２，其 中２瓶放在３０￣Ｃ恒温静止培养，另外２瓶置于３＆Ｃ恒温震荡培养。 １．２．５酵母菌数目计数 每隔２４小时取样，经１０倍稀释后进行细胞计数并绘制曲线。 １．２．６酒精蒸馏及酒精度的测定 将发酵培养３天的发酵液加至蒸馏装置的圆底烧瓶中，在水浴 锅中８５—９５℃蒸馏３０—４５分钟，当开始流出液体时，准确收集于量筒 中，用酒精比重计测量酒精度。 １．３分析方法 得率＝蒸馏出的液体体积／蒸馏液的总体积＊１００％震荡培养液 中酵母菌计数曲线，静止培养液中酵母菌计数曲线。 ２结果与讨论 ２．１得率结果 表１静止培养酵母酒精发酵产物提取得率 蒸馏液的总体平｝ ｍｌｌ 燕篇出液体休年Ｊｌ ｍＬ 搿牢％消精度数。 酒精酵母Ｒ１２ ２００ 涌精酵母２１０９ ２００ ：｛ ｛ ４２ ２６．［Ｊ 表２震荡培养酵母酒精发酵产物提取得率 蒸馏液的总体干ｌ ｍＬ蒸馏出液体体秘ｍＬ 得牢％洒精腰数。 涌粘掰荸埘Ｒｌ２ ２０（） 酒精酵母２１０９ ２００ ２７ ５ ｔ０ ２：｛５ ‘３４ 通过上面的表格不难看出本实验酵母酒精适用于静止发酵。本 实验重复２次。选取所做的数据是小组认为比较好的一组。在本实 验之前还做了大量的准备工作。如先做了固体发酵。培养基成分如 下：高粱粉３Ｏ％、稻壳１５％、（ＮＨ￣）２ＳＯ４ ０．５％、酵母膏０．２％、蛋白胨 ０．５％、水分５４—５５％、混合均匀，１２１℃湿热灭菌３０分钟。经过研究发 现在现有的条件和设备下许多步骤很难完成（例如细胞计数）。 在第一次实验时，选．用啤酒酵母２１６，蒸馏酒的味道非常纯正。 在第二次实验时，酒精的味道不是很纯正，有一点烂苹果的味 道，但酒精味道很浓。对酵母酒精发酵培养液进行镜检，结果显示培 养液中并未染菌。怀疑是豆芽汁出了问题（本次所使用的豆芽汁是 上次用完剩下的，虽然已经灭过菌并保藏起来了，但有可能是哪个 环节出了问题）。具体原因有待进一步实验加以验证。 参考文献 ［１］周文美，黄正．酿酒与化学［Ｊ１．酿酒科技，２００６． ［２］王晓鹤，林雅萍，杜繁荣等冲国药酒谱【Ｍ］．北京：科学技术文献出 版社。１９９９． ［３】沈萍，范秀容，李广武．微生物学实验［Ｍ】．第三版．北京：高等教育出 版社． 上。因此，在ＲＴＫ测量的过程中，应随时注意高程的变化。此外，在进行 全站仪碎步测量时，应对ＲＴＫ施测的图根控制进行１００％的检核，最大 限度地避免测量错误的产生。ＲＴＫ测量解算出的整周模糊度的可靠性 不可能达到１００％，因此，需避免粗差的引入｛ｑ。 ５＿２卫星星座的几何图形的分布和变化是ＧＰＳ测量的观测条件。 一般来说，卫星分布越均匀、卫星数量越多、观测时间越长，观测条件越 好。 ５＿３通过重复观测可有效提高ＲＴＫ测量的可靠性，在兼顾测点生 产效率和质量的前提下，测量时用户应实时监测待测点的数据观测质 量和基线解算结果的收敛情况，根据待定点的精度指标，适当延长观测 时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。 ５．４ ＲＴＫ测量明显的误差源包括天线高，甚至很容易导致粗差的 引人，流动站应采用定长的观测杆。在作业前，应正确设置天线类型和 天线高量取方法，并进行外业记录，记录中禁止流动站天线高的连环涂 改，内业根据外业记录进行检查校对 。 ｌ８— ６结论 ＧＰＳ ＲＴＫ技术应用于图根控制测量中是可靠的，在ＲＴＫ观测实 验和误差分析的基础上，对ＲＴＫ测量的平面和高程精度进行了定位，指 出一般条件下，ＲＴＫ测量所能达到的精度指标完全能够满足大比例尺 图根控制的要求。针对ＲＴＫ测量的特点，对其进行可靠性分析，提出相 应的质量控制方案，指出ＲＴＫ测量在此质量控制方案的指导下，可达到 较高的可靠性。 参考文献 ［１］张振军，杨德安，杨建，等．ＧＰＳ ＲＴＫ测量精度定位与质量控制方法【ＪＪ． 地理空间信息，２０１１，９ ４４＿４６． ［２】王校秋，杨清万，田锦锻．ＧＰＳ ＲＴＫ关键技术应用的分析与研究叨测 绘与空间地理信息，２００８，３１（３）：７６－７８． 【３】张海涛．ＧＰＳ—ＲＴＫ技术实际测量精度的探讨【ＪＪ．城市勘测，２００７，４４６卜－ ４９．
发酵产物后处理的新技术
发酵产物是指在微生物作用下产生的各种有机物质，如酒精、醋酸、乳酸、酵母菌等。这些产物在生产过程中需要进行后处理，以达到更好的质量和效果。近年来，随着科技的不断发展，发酵产物后处理的新技术也不断涌现。
一、酒精产物后处理技术
酒精是一种广泛应用的有机溶剂，但其生产过程中会产生大量的废水和废气，对环境造成污染。传统的酒精产物后处理方法主要是蒸馏和吸附，但这些方法存在能耗高、操作复杂等问题。近年来，新型的酒精产物后处理技术逐渐兴起，如生物膜反应器、生物滤池等，这些技术具有能耗低、操作简便等优点。
二、醋酸产物后处理技术
醋酸是一种重要的有机酸，广泛应用于食品、医药、化工等领域。传统的醋酸产物后处理方法主要是蒸馏和结晶，但这些方法存在能耗高、产物纯度低等问题。近年来，新型的醋酸产物后处理技术逐渐兴起，如膜分离、离子交换等，这些技术具有能耗低、产物纯度高等优点。
三、乳酸产物后处理技术
乳酸是一种重要的有机酸，广泛应用于食品、医药、化工等领域。传统的乳酸产物后处理方法主要是蒸馏和结晶，但这些方法存在能耗高、操作复杂等问题。近年来，新型的乳酸产物后处理技术逐渐兴起，如膜分离、离子交换等，这些技术具有能耗低、操作简便等优点。
四、酵母菌产物后处理技术
酵母菌是一种重要的微生物，广泛应用于食品、医药、化工等领域。传统的酵母菌产物后处理方法主要是离心和过滤，但这些方法存在能耗高、操作复杂等问题。近年来，新型的酵母菌产物后处理技术逐渐兴起，如超滤、逆渗透等，这些技术具有能耗低、操作简便等优点。
综上所述，发酵产物后处理的新技术不断涌现，这些技术具有能耗低、操作简便等优点，有望在未来得到广泛应用。
