第七章有机酸发酵生产案例

有机酸发酵工业中的发酵原料和发酵工艺—————以食醋及柠檬酸的发酵生产为例摘要：食醋是我国劳动人民在长期的生产实践中制造出来的一种酸味调味品，它能增进食欲，帮助消化。

食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋和再制醋3大类。

其中产量最大且与我们关系最为密切的是酿造醋，它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲糖化、酒精发酵和醋酸发酵等阶段酿制而成，其主要成分除醋酸外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味成分，具有独特的色、香、味。

它不仅是调味佳品，而且长期食用对人体健康十分有益[1]。

我国食醋的发酵可分为糖化、酒精发酵及醋酸发酵三大生物化学工程，这三大工程即可为液态，也可为固态[2]。

这3个过程都离不开不同种类微生物所产生的酶的作用[3-7]，即由曲霉产生的糖化型淀粉酶使淀粉水解为糖类，蛋白酶使蛋白质分解为各种氨基酸；酵母菌分泌的各种酒化酶使糖分子分解为酒精；由醋酸菌产生的氧化酶将酒精氧化成醋酸。

整个食醋的发酵过程就是这些微生物产生的酶的互相协同作用，从而产生一系列的生物化学变化的过程。

柠檬酸又称枸橼酸(Citric acid)，为一般生物代谢产物，在自然界中分布极广。

它不仅存在于柠檬、柑桔等植物果实的汁液中，也广泛存在于动物及人的器官中[8]。

柠檬酸的制取可由柠檬汁、柑桔汁等分离制取。

柠檬酸主要应用于食品工业，约占总产量的60 ％[9]。

作为食品添加剂中的调味剂、酸化剂、和防腐剂，用于饮料、果酱、水果酒、水果糖、冰琪琳等品种中。

拧檬酸工业生产采用以微生物在代谢过程中积累中间体的方式，拧檬酸发酵技术目前已较成熟[10]。

关键词：食醋；柠檬酸；发酵工艺1食醋的生产原料1.1原料的分类目前酿醋生产所用的主要原料可分为：薯类如甘薯和马铃薯等；粮谷类如玉米和大米等；粮食加工下脚料如碎米、麸皮及谷糠等；果蔬类如黑醋栗、葡萄及胡萝卜等；野生植物如橡子和菊芋等；其它如酸果酒、酸啤酒及糖蜜等。

生产食醋除了上述主要原料外，还需要疏松材料如谷壳及玉米芯等，使发酵料通透性好，好氧微生物能良好生长。

第七章发酵工艺过程控制11. 发酵工艺过程控制2. 温度对发酵的影响及其控制3. pH值对发酵的影响及其控制4. 溶解氧对发酵的影响及其控制5. 泡沫对发酵的影响及其控制6. 补料（基质浓度）控制7. 发酵过程中的参数检测8. 高密度发酵21.发酵工艺过程控制3发酵过程控制的重要性•过程控制的内容：最佳工艺条件的优选（即最佳工艺参数的确定）以及在发酵过程中通过过程调节达到最适水平的控制。

•过程控制的目的：就是要为生产菌创造一个最适的环境，使所需要的代谢活动得以最充分的表达，以最经济、最大限度地获得发酵产物。

决定发酵水平的因素外部环境因素生物因素：菌株特性(营养要求、生长速率、产物合成速率)设备性能: 传递性能工艺条件物理：T 、Ws化学：pH 、DO 、基质浓度4工业微生物发酵过程52.温度对发酵的影响及其控制影响发酵温度变化的因素温度对微生物生长的影响温度对基质消耗的影响温度对产物合成的影响最适温度的选择与控制62.1 影响发酵温度的因素发酵热就是发酵过程中所产生的净热量Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射产热因素：生物热机械搅拌热散热因素：蒸发热辐射热7（1）生物热Q生物生物热是生产菌在生长繁殖过程中产生的热能。

在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化产生能量，一部分用于合成ATP提供细胞代谢产物合成需的能量，另一部分以热的形式散发，这散发出来的热就叫生物热。

影响生物热的因素：菌株发酵类型、培养基、发酵时期8生物热与发酵类型有关微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多。

和水一摩尔葡萄糖彻底氧化成CO2好氧：产生287.2千焦耳热量，–183千焦耳转变为高能化合物–104.2千焦以热的形式释放厌氧：产生22.6千焦耳热量，–9.6千焦耳转变为高能化合物–13千焦以热的形式释放9培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性细胞呼吸量强弱与生物热的大小有关：1.在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。

有机酸—苹果酸的发酵生产工艺设计》报告精细0520 陈思陈姣丽孙鑫冯琪（有机酸的分类：1、柠檬酸柠檬酸是生物体主要代谢产物之一，在自然界中分布很广，主要存在于柠檬、柑橘、菠萝、梅、李、梨、桃、无花果等果实中，尤其以未成熟者含酸量较多。

植物叶子中（如烟叶、棉叶、菜豆叶等）也含有柠檬酸。

柠檬酸在植物体内常与苹果酸、草酸及酒石酸等共同存在。

在动物中，柠檬酸存在于骨骼、肌肉、血液、乳汁、唾液、汗和尿中，或者以游离状态或金属盐类的形式存在。

2、乳酸早在1841年，Boutron和Fremy的记载中就有关于乳酸的生产方法，即是将麦芽或酸乳放入淀粉浆和牛乳中，任其自然发酵，然后逐渐中和而的记载中就有关于乳酸的生产方法，即是将麦芽或酸乳放入淀粉浆和牛乳中，任其自然发酵，然后逐渐中和而产出乳酸。

但是，实际上用工业方法生产乳酸是在1881年开始于美国。

约在1894年，乳酸开始成功地用于皮革和纺织工业，当时美国的生产量折合纯品约为每年5吨。

我国也早就有乳酸盐额度研究和生产。

1944年，重庆振元化学药品厂首先生产乳酸钙，在1955年发表了“乳酸发酵和乳酸钙制造”一文。

该厂以后迁到无锡，改名为无锡第二制药厂，生产乳酸钙。

现在已采用真菌制剂代替砻糠曲的生产工艺，采用大米等为原料，并发行发酵法生产乳酸钙。

3、醋酸醋酸发酵可以说是起源于食醋发酵，而食醋发酵在古代最早只是酿酒受细菌污染的结果，即所谓“酒酸变醋”。

因此醋酸发酵的历史几乎与酿酒一样悠久，可以追溯到一万年以前。

中国的“醋”一词有陈酒之意。

能生产食醋的原料很多，如葡萄、苹果、麦芽、谷物原料、乳清等天然含糖原料皆可。

我国食醋生产的历史非常悠久，现已有多种风味和特色的食醋生产方法。

早先获得醋酸的方法有天然发酵醋的蒸馏和木材的分解蒸馏(所谓“木醋”)。

真正的醋酸发酵应该说是从快速制醋法开始发展起来的，它是现代淋醋工艺的前身。

快速制醋工艺由德国学者舒莱巴赫在1823年首先提出，因此在国外称为“德国工艺”。