发酵法生产衣康酸技术的研究_衣康酸发酵工艺条件的研究_

天津科技大学--生物工程学院论文题目：土曲霉发酵产衣康酸专业：微生物工程班级：100421学号：10042125姓名：刘焕然土曲霉发酵产衣康酸摘要：本文简述了衣康酸的物理化学性质，介绍了几种发酵法生产衣康酸的工艺过程。

以土曲霉为出发菌株, 探讨了衣康酸发酵工艺条件对产酸的影响。

还介绍了提取衣康酸的工艺。

一、衣康酸的理化性质及用途1、物理性质衣康酸是英文itaconic acid的译名，按分子结构应为甲叉丁二酸。

衣康酸是一种不饱和二元酸，分子式为C5H6O4,分子量为130.1衣康酸的分子结构式：它与柠檬酸及中康酸互为异构体：在酸性、中性和弱碱性常温条件下，衣康酸是稳定的。

但在强碱性条件下，三种异构体可相互转化。

在水溶液中，由于双键的加水也可以生成少量羟基酸。

纯衣康酸是白色粉末状晶体或无色晶体，分子量130，在储存时稳定。

结晶产品不吸潮，即使在高湿度条件下也不结块。

2、化学性质由乙酸酐或乙酰氯处理，衣康酸很易形成衣康酐，酸和酸酐用五氯化磷处理都易于形成衣康酰氯。

由于衣康酸含有羧基和双键，因此可与多种化合物发生酯化反应和聚合反应。

用标准的酸化方法可生产衣康酸二酯，产率很高，它是合成树脂和塑料增塑剂的重要原料。

衣康酸与丙烯酸按不同的比例，于80~120℃在水性介质中共聚，可得到分子量在500~2000000的共聚物。

这一类共聚物是一类高分子螯合剂，具有广泛的用途。

二、衣康酸发酵生产工艺1、表面发酵工艺衣康酸表面发酵工艺是将配制好的发酵培养基质放入浅盘内, 在适宜的温度和湿度下, 利用培养基表面的衣康酸生产菌的代谢作用, 将发酵性糖类转化成衣康酸。

前苏联以甜菜糖蜜为原料, 添加黄血盐除铁, 采用表面发酵法生产衣康酸产酸率在310%～ 4. 0%。

该工艺具有设备简单、投资少、上马快、操作技术简单、能耗低以及原料粗放等优点, 其缺点是设备占地面积大、劳动强度高、增大产量有困难等。

目前此法在衣康酸生产中很少使用。

物理化学特性学名为甲叉琥珀酸，亚甲基丁二酸。

是不饱和二元酸。

它含不饱和双键，具有活泼的化学性质，可进行自身间的聚合，也能与其他单体如丙烯晴等聚合，溶于水，乙醇等其它溶剂。

能进行各种加成反应，酯化反应和聚合反应，是化学合成工业的重要原料，也是化工生产的重要原料。

分子量: 130.1; 分子式：C5H6O4; 比重：1.49结构式:主要用途1、衣康酸及其聚合物添加少量天然物质可制成高效除臭剂，可与氨、胺类碱性恶臭物及硫化氢等酸性恶臭物反应，还可以制成具有除臭功能的纸张、塑料膜等系列产品。

2、衣康酸与苯乙烯及丁二烯共聚可制成S.B.R乳胶，可用于纸张涂膜，使纸张强韧及印刷图案鲜艳；用于金属、混凝土涂料，易于着色且不受自然条件影响；用于油漆添加剂可提高油漆品质；用于地毯上浆可使合成纤维地毯经久耐用。

3、衣康酸与丙烯酸或甲基丙烯酸或其酯类聚合制成树脂，可用于表面涂层及乳化漆。

作为皮革涂层可增加皮革的可塑性；用作汽车、电器、冷库涂料具有粘着力强、色泽美观且抗恶劣气候等优点；用作电泳涂料具有优良的附着力；加入多价金属氧化物可制成挤压性能好、粘结力强、生理适应性好的牙科粘合剂；添加氯烷基二甲基苄基氯化铵可制成水溶性涂料，用于食品包装材料，可减少包装物表面细菌污染。

4、衣康酸制成酯类可用于油漆、弱酸性离子交换树脂、润滑油添加剂、粘结剂和增塑剂、粉压塑料以及密封胶。

5、衣康酸形成其他衍生物可用作医药、化妆品试剂、润滑剂、增稠剂、除草剂以及改善丝毛织物性能。

6、衣康酯是生产柠康酸、中康酸、衣康酸酐等的原料。

衣康酸的主要用途：低分子量的衣康酸共聚物作为分散稳定剂，广泛地应用于涂料、陶瓷、油田、油墨、农药等工业领域。

中分子量的衣康酸共聚物作为粘结剂，主要应用在以下领域:衣康酸与苯乙烯-丁二烯（SB）共聚物及其乳胶具有良好的化学机械稳定性能，在国外已经替代了传统的造纸施胶剂、增强剂、分散剂及涂布纸粘结剂；衣康酸和丙烯酸的共聚物是一种高分子螯合剂，在锅炉、水冷却器等系统中作除垢剂，还可用作牙材粘合剂。

发酵法生产衣康酸技术的研究（Ⅰ）衣康酸生产菌株的选育刘建军;姜鲁燕;李丕武;赵祥颖;田延军;张家祥
【期刊名称】《山东食品发酵》
【年(卷),期】2004(000)004
【摘要】以实验室保藏菌种土曲霉No．201为出发菌株，经紫外线、亚硝基胍(NTG)、高温、硫酸二乙酯(DEs)诱变处理和多次分离荻得一支性能稳定的衣康酸高产突变株土曲霉HAT418，36℃摇瓶发酵72小时，衣康酸产量72，1g/L，糖酸转化率60．08％。

发酵条件优化后，在含糖120—160g/L的培养基上，产酸81．4—101．1g/L，糖酸转化率63．18—67．83％。

发酵液经高压液相色谱分析，衣康酸占总酸的98．6％。

【总页数】4页(P40-43)
【作者】刘建军;姜鲁燕;李丕武;赵祥颖;田延军;张家祥
【作者单位】山东省食品发酵工程重点实验室,济南250013
【正文语种】中文
【中图分类】TS201
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发酵法生产衣康酸技术作者：佚名医药原料来源：本站原创点击数：232 更新时间：2002-11-15[关键词]：药健康网讯：衣康酸，又名亚甲基丁二酸，其性质活泼，是一种广泛用于合成纤维、塑料、橡胶、医药、日化及印刷等行业的化工原料。

衣康酸用途： 1、用于晴纶合成 2、用于塑料、高强度钢的制造以衣康酸为原料制成的塑料，质软易塑、绝缘、防水、抗腐蚀，由它制成的高强度玻璃钢可替代金属材料用于制造飞机、船舶外壳。

3、衣康酸聚合物透明，有特殊光泽，可用于制造人造宝石和特种透镜。

4、可以制造性能良好的涂料，用于地毯背面或纸面涂层，具有乳化稳定性好等优点。

5、制造牙科粘合剂该粘合剂具有良好的抗压性能和粘接强度，并有良好的生理适应性。

6、可用于制备丙烯酸乳胶聚合物，用作粘合剂，油井钻井液及墙壁粘接剂的增稠剂，及灰泥板胶，纸张涂饰剂和织物印花浆中。

7、用于汽车减震器：适用于汽车减震器。

8、可用于石版印刷，用作施胶剂、洗涤剂、除草剂、水冷却器的除垢剂及闪蒸海水蒸发器的防垢剂的制造。

9、还可用于生产化妆品的有用试剂及有机化学试剂。

10、用于不饱和聚酯树酯和离子交换树酯的制造。

技术类型：生物化工与医药项目成熟阶段：推广项目来源：推荐项目合作方式：均可专利技术：申请中项目关键词：发酵法生产衣康酸项目简介该项目从基础工作做起，成功地选育出衣康酸高产突变株 H A6080 ，详细研究了该菌株以玉米淀粉为原料发酵法生产衣康酸的工艺技术路线，完成了小试、中试、生产性试验及产业化工作。

通过不断完善和提高，目前菌种产酸率达 7．5％以上，转化率 65％以上，发酵周期缩短至 40小时左右，提取率 85％以上。

该项研究无论在菌种产酸率、转化率、提取率及生产规模均居国内领先水平，专家鉴定认为主要技术指标及产品质量指标均达到国际先进水平。

衣康酸是一种高科技、高利润、高创汇产品，是重要的化工原料。

由于其化学性质十分活泼，除可自身聚合外，也可以和其它单体聚合，形成聚合高分子，因此广泛应用于化学合成行业。

中国生物工程杂志C h i n a B i o t e c h n o l o g y，2021，41(5): 105-113D O I：10. 13523/j.c b.2101019衣康酸发酵研究进展高寅岭张凤娇赵贵众张宏森王风芹^宋安东(河南农业大学生命科学学院农业部农业微生物酶工程重点实验室郑州450002)摘要衣康酸作为一种平台化合物，可被各行业广泛用于多种高附加值产品的生产，其更是具有替代传统石油基原料的潜力，在工业生产中有着重要地位与应用前景。

目前，衣康酸主要由土曲霉深层好氧发酵生产，碳源、氮源、磷酸盐、金属离子、溶解氧、pH、温度等条件对其产量影响显著。

在衣康酸生产中，原料成本高是阻碍其市场进一步扩大与发展的重要因素。

木质纤维素原料来源广泛、价格低廉，是理想的低成本碳源底物。

研究利用木质纤维素水解液作为替代碳源生产衣康酸有望降低生产成本，对推动其发展应用具有重要意义。

关键词衣康酸土曲霉发酵生产木质纤维素中图分类号Q819衣康酸（itaconic ac i d，I A),又称亚甲基琥珀酸或亚 甲基丁二酸，是一种重要的不饱和二羧酸，被广泛应用 于乳胶、塑料、树脂等高价值化学品的生产+21。

衣康 酸具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗病毒等特性，在医学、畜牧养殖业具有良好的应用前景[~。

此外，衣康酸还是 生产潜在生物燃料3-甲基四氢呋喃的中间体[7],具有 替代石油基甲基丙烯酸和丙烯酸的巨大潜力[8]。

目前，土曲霉利用葡萄糖发酵生产衣康酸产量已达到160 g/L[9]。

然而，衣康酸的价格偏高限制了其市场及应用 的进一步发展[1°]。

原料成本高是导致衣康酸价格偏高 的关键因素之一，其中碳源成本更是占总成本的25% 以上[1’3]。

木质纤维素原料来源广泛且多被视为农林 业废弃物，其碳源组成主要为己糖和戊糖，可作为衣康 酸发酵生产所需的碳源。

本文对衣康酸发酵菌种、衣 康酸发酵影响因素及木质纤维素原料发酵生产衣康酸 的最新进展进行了综述，以期为衣康酸发酵研究提供 参考。

生物法制备衣康酸研究进展目录一、内容概述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 衣康酸的应用领域 (4)1.3 生物法制备衣康酸的优势 (5)二、生物法制备衣康酸的原理及工艺 (6)2.1 原料选择与处理 (8)2.2 生物催化剂的选择与优化 (9)2.3 工艺流程设计 (10)2.4 工艺参数控制 (11)三、生物法制备衣康酸的影响因素分析 (12)3.1 温度对发酵过程的影响 (13)3.2 pH值对发酵过程的影响 (14)3.3 氧气供应对发酵过程的影响 (16)3.4 培养基成分对发酵过程的影响 (16)四、生物法制备衣康酸的优化策略 (17)4.1 基因工程改造微生物 (19)4.2 代谢途径强化 (20)4.3 发酵工艺优化 (21)4.4 过程集成与优化 (22)五、生物法制备衣康酸的工业化应用现状 (24)5.1 工业化应用的可行性分析 (25)5.2 典型的工业化案例介绍 (26)5.3 存在的问题与挑战 (27)六、生物法制备衣康酸的研究展望 (28)6.1 新型生物催化剂的开发 (29)6.2 膜分离技术的应用 (30)6.3 微生物基因组学与代谢工程的研究进展 (31)6.4 绿色环保与可持续发展的重要性 (32)七、结论 (33)7.1 生物法制备衣康酸的优势总结 (34)7.2 对未来研究的建议与展望 (35)一、内容概述衣康酸的生物合成途径简述：概述目前已知的微生物通过发酵途径合成衣康酸的机制，包括原料的选择、反应步骤等。

同时简要介绍与衣康酸合成相关的基因工程技术和代谢工程技术的最新发展。

微生物发酵法制备衣康酸的研究进展：详细阐述通过微生物发酵方式制备衣康酸的技术特点，包括菌种的选择与改良、发酵条件的优化以及提高发酵液中衣康酸产量的策略等。

介绍相关的文献研究中对提高衣康酸纯度与收率的探索。

生产工艺的优化与改进：探讨如何通过改进现有工艺提高衣康酸的产量和质量，如改良发酵罐、控制发酵过程中的参数等。

科海生物衣康酸发酵水平生物衣康酸（bioacetic acid）是一种重要的有机化学品，广泛应用于食品、医药、化妆品等多个领域。

在生物工程中，通过微生物发酵技术生产生物衣康酸已经成为一种常见的方法。

科海生物作为生物工程领域的领先企业，不断致力于提高生物衣康酸的发酵水平，以满足市场需求和提高产品质量。

科海生物通过优化发酵工艺和改良菌株，不断提高生物衣康酸的发酵水平。

首先，科海生物在菌株筛选中选择了高产酸的菌株，通过对不同菌株的发酵性能进行评估和比较，最终确定了一株高效产酸菌株。

该菌株在发酵过程中能够有效地将底物转化为生物衣康酸，并具有较高的产酸能力。

科海生物针对发酵工艺进行了优化。

通过调节发酵条件，如温度、pH值、底物浓度等，科海生物成功地提高了生物衣康酸的产量和纯度。

在温度方面，科海生物发现将发酵温度控制在适宜的范围内，能够促进菌株的生长和代谢活性，从而提高产酸效率。

此外，科海生物还对发酵过程中的氧气供应进行了优化，确保菌株在发酵过程中获得足够的氧气供应，提高产酸效果。

除了优化菌株和发酵工艺，科海生物还采用了一系列先进的技术手段来提高生物衣康酸的发酵水平。

例如，科海生物应用基因工程技术对菌株进行改良，增强其产酸能力。

通过引入外源基因，科海生物成功地提高了菌株对底物的利用效率，从而提高了生物衣康酸的产量。

此外，科海生物还采用了代谢工程技术，通过调控代谢途径和酶活性，进一步提高了生物衣康酸的发酵水平。

为了保证生物衣康酸的质量，科海生物还对发酵过程进行严格的监控和控制。

科海生物通过监测发酵过程中的各项指标，如菌株生长速率、底物消耗速率和产酸速率等，及时调整发酵条件，确保生物衣康酸的产量和质量符合要求。

此外，科海生物还建立了一套完善的质量控制体系，对生产过程中的每个环节进行严格把关，确保生物衣康酸的产品质量稳定可靠。

总的来说，科海生物通过不断优化发酵工艺、改良菌株和应用先进技术手段，成功提高了生物衣康酸的发酵水平。

土曲霉发酵生产衣康酸的工艺进展哈尔滨商业大学食品工程学院生物工程（中外合作）三班汤柱150000摘要: 由于衣康酸具有特殊的化学结构，决定了他具有十分活泼的化学性质，是一种应用前景十分广阔的化学合成中间体。

本文从土曲霉发酵生产衣康酸的影响因素、选育高产衣康酸菌株的方法以及发酵工艺优化方面做简要综述。

关键字衣康酸发酵高产菌株工艺优化一．衣康酸简介1.衣康酸的发展衣康酸（Itaconic acid)又称2-甲基一丁二酸、亚甲基琥珀酸，它可以和其他分子发生加成聚合等化学反应，其酯类是制造合合成纤维、塑料、橡胶、表面活性剂和高分子成树脂鳌合剂等的添加剂和单体原料，广泛用于造纸、化妆、医药、化工、农业等领域。

早在1836年学者们就通过蒸馏分解柠檬酸得到衣康酸，1929年日本学者发现能利用糖类生产衣康酸的微生物并命名为衣康酸曲霉（Asp.itaconicus）。

此后Kinoshita分别于1929年、1931年、1932年报道了有关衣康酸发酵的研究情况，1939年，Calam,C.T等人发现土曲霉（Asp.terreus）也具有利用糖类生产衣康酸的能力，并系统地研究了以葡萄糖为原料，土曲霉发酵生产衣康酸的过程。

衣康酸的生产除了利用微生物发酵法生产外，还可以通过化学合成法来获得，但与微生物发酵法相比，化学法成本过高。

目前国内外大多以发酵法生产衣康酸。

2.理化性质衣康酸是一种不饱和二元酸，分子式为C5H6O4，分子量为130.1。

白色粉末状结晶，晶体呈八面体或正交双锥形，结晶产品不易吸潮，即使在高温条件下也不结块，在真空条件下加热升华，易溶于水。

衣康酸有两个结构类似、化学性质相近的同分异构体，即柠康酸（顺式甲基丁烯二酸）和中康酸（反式甲基丁烯二酸），衣康酸在酸性、中性和弱碱性的条件下是稳定的，但在强碱条件下三种同分异构体可以相互转化。

二．土曲霉发酵产衣康酸影响因素1.衣康酸发酵原料以糖类为发酵原料，补充适当的氮源和无机盐，控制适宜的温度条件，利用衣康酸生产菌种转化葡萄糖生成衣康酸，发酵液经除杂、提取、精致等工序制备成品衣康酸。

目前国际上生产衣康酸的技术路线分为两大类：一类是工业发酵法，一类是化工合成法。

工业发酵法在经济上占有一定优势，因此多数厂家采用此法。

这种方法工艺茼单，成本较低，主要是采用廉价的淀粉，蔗糖，糖蜜，木屑，稻草等农副产品为原材料，选用适当菌种经生物发酵制取衣康酸。

产品收率及其分离，纯化都与菌种性质密切相关，因此优良茵种的选择成为此法钓技术关键．其生产条件，强度，周期，原料利用率，产宰及回收受菌种的限制。

我国由于优良菌种选育困难等问题，曾一度使工业发酵法生产衣康酸停滞不前，过去也曾由柠檬酸经高热裂解、脱水等化学方法研Q6衣康酸，终因成本过商，无竞争力，而不能实施经济地大规模生产，所以至今仍以研究发酵法制衣康酸为主。

沈阳市辽中县化工总厂于1995年7月率先通过了5m3发酵罐规模中试的鉴定，1996年在省各有关政府部门的支持下投资980万元实施年产300t衣康酸的工业性试验，于1998年7月通过了省经委主持的技术验收鉴定。

该生产线生产能力已达240t，发酵产酸率4。

4—5／100ml以上，为大规模生产探索出可靠工艺路线。

衣康酸发酵工艺应用于实际的和正在研究的主要有表面发酵工艺，深层发酵工艺半连续发酵工艺，固定化细胞生产工艺。

其中土曲霉深层发酵工艺是目前工业上最流行，最经济的衣康酸生产方法，其工艺流程如图重。

影响土曲霉素深层发酵的因素较多，诸如碳氨比，通风量、pH值、无机盐浓度等。

由于在遗传工程尚无重在突破的今天，人们还不能随心所欲地改造菌种，因此开发了生产衣康酸的另一技术线——化学合成衣康酸。

按原料来源不同，化学合成衣康酸的方法分为两种：一种是以农产品为原料，另一种是以石油化工产品为原料。

前者产品收率较高，对于农产品丰富，价格相对降低的地区有一定的竞争能力，但对于农产晶相对紧块，价格偏高的地区，这条路线的经济上就存在一定问题。

美国PFIZER公司以柠檬酸为原料，在480℃汽化，喷雾进料，以负载的磷酸盐为催化剂，在290-340℃反应得柠檬酸，然后加热导构化制取衣康酸产率约80%。