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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_

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有机酸发酵工艺 衣康酸[行业荟萃]

有机酸发酵工艺 衣康酸[行业荟萃]
5
行业借鉴
➢我国在20世纪60年代初就已经有衣康酸生产。当时兰州石油
化学公司从英国引进的腈纶生产线以衣康酸做第三单体，化工部 投资在上海溶剂厂建立一年产200t的衣康酸生产车间，产酸3% 左右，转化率35%，后因文革停产。 ➢80年代末期才全面、系统开展地衣康酸的发酵研究。 ➢1992年，云南天力生物发酵厂宣布建成国内首条年产300t衣康 酸生产线。1994年，该厂又在此基础上建成年产2000t衣康酸生 产线，以白糖为原料，在300m3气升式发酵罐中产酸50g/L以上， 对糖转化率大于50%，收率60%，发酵周期50h。 ➢四川成都后克公司、浙江江山国光生物化工公司、广东雷州衣 康酸公司相继投产成功。至此，我国衣康酸产业化体系初步形成。 ➢20世纪90年代末，我国已有10多家康康酸生产厂。
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行业借鉴
➢3、丙烯酸乳胶 用衣康酸与丙烯酸共聚生成的乳胶可用于皮革的涂层，增加皮 革的可塑性；用于汽车以及其他电器、冷藏库的涂料，具有粘着 力强、色泽美观和不受外界气候条件影响等优点。加入多价金属 氧化物（如锌和镁的硅铝酸盐或氧化物）交联的衣康酸-丙烯酸 制成的牙科粘合剂具有良好的抗压性能和粘结强度，并有很好的 生理适应性。这种聚合物还是一种高分子螯合剂，是水处理的除 垢剂。
6行业Biblioteka 鉴➢以微生物发酵生产衣康酸已成为当今普遍采用的生产方法。 ➢但对于发酵菌种的研究，以局限于传统的诱变筛选。迄今为止， 国内外还未出现基因工程菌的报道。 ➢为了满足激烈的市场竞争，各工厂都在寻求产酸更高、转化率 更高、发酵周期更短的生产菌种。 ➢利用石油裂解产物化学合成衣康酸的各种报道也势必刺激和促 使发酵法生产衣康酸技术水平的进一步提高。 ➢同时，我国衣康酸生产的后提取率普遍在75%以下，有些工厂 甚至远低于这个水平，这与国外先进水平92%收率相比，其技术 水平的差距远大于发酵水平的差距。

土曲霉发酵产衣康酸

土曲霉发酵产衣康酸

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。

蔗汁直接发酵生产衣康酸的研究

蔗汁直接发酵生产衣康酸的研究
ＬＩ ＡＮＧ ｉ ｕ Ｙ Ｇ ｉＺＨｏＵ ． ｉ Ｈａ． ’ Ｏｉ Ｈｕ’ ＨｅＺｈ
（ ｏｌ ｅ ｆ ｉ ｃｅｃ ｄＴ ｃｎ ｌｇ ， ｕｎ ｎｖ ｒ ｔ， ｎ ｉｇ５ ０ ０ ， ｈ ａ Ｃ ｌ ｇ ｆ Ｓ ｉ ｅ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｇ ａ ｇ Ｕ ｉ ｓ ｙＮａｎｎ ３ ０ ４ Ｃ ｉ ） ｅ ｏＬ ｅ ｎ ａ Ｘｉ ｅｉ ｎ
ｆｒ ｎ ｔ ｎｔ ， ｎ ｅ ｗｈｃ ｈ ｅｍａ ｉ ｍ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎｙ ｅｄｏ ｉ ｃ ｎｃ ａ ｉ ｓ ．８ ， ｄｔｅｍａ ｉ ｍ ｏ ｖ ｒａ ｏ ｔ ｆ ｌ ｃ ｓ ｔ ｃｄ ｅｍｅ ｔｉ ａ ｏ ｉ ｍｅ ｕ ｄ ｒ ｉｈｔ ｘ ｍｕ ｒ ｄ ｃｉ ｏ ｉ ｌ ｆ ｔ ｏ ｉ ｃ ｄｉ ０ ％ ａ ｈ ａ ３ ｎ ｘ ｍｕ ｃ ｎ ｅ ｓ ｔ ｎｒ ｅｏ ｇｕ ｏ ｅ ｏａ ｉ ｉ ａ ｉ ｂ ｕ ９６ ％ ． ｅｒ ｓ ａｃ ｒ ｖ ｄ ｓ ｅ ｅｅ ｃ ｏ ｆ ｒ ｅ ｕ ｙ ｓａ ｏ ｔ ．９ Ｔ ｅ ｅ ｈｐ ｏ ｉ ｅ ｆｒ ｎ ｅｆ ｒ ｕ ｔ ｒ ｔ ｄ ． ５ ｈ ｒ ｒ ｈ ｓ
中图分类号：Ｔ ２ ．；文献标识码：Ａ；文章篇号：６３９ ７ （０ ８１．０ ９０ Ｑ９ ０ ６ １７ ．０ ８２０ ）０１２ ．２
Ｓ ｕ ｆ ｔ ｃ ｎ ｃＡｃｄ Ｐｒ ｄｕ ｔｏ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｆＳｕ ｒ ａ ｅＪ ｉ ｅ ｔ ｄｙ ｏ ａ ｏ ｉ ｉ ｏ ｃ ｉ ｎ ｂｙ Ｆｅ ｍ ｎｔ ｔｏ ｏ ｇａ ｃ ｎ ｕ ｃ Ｉ
取锤度为 １ ｘ的蔗汁 ， ０ Ｂ 加入 ０５ ．％的生长促进剂
（ 量元素 ） Ｈ ３０ 微 ，ｐ ．，常规灭 菌 。 １１ 平板培养基 ．４ ．
１ ． 蔗 汁 中还原糖 的测定 ：费林试剂测定法［。 ．４ ２ ５ 】

衣康酸生产技术

衣康酸生产技术

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。

有机酸工艺学-其它有机酸发酵工艺-衣康酸2020

有机酸工艺学-其它有机酸发酵工艺-衣康酸2020

4. 2发酵法生产
4.2.1 液体深层分批发酵工艺 （1）液体深层批发酵的工艺流程
（2）液体深层发酵衣康酸中重要的工艺参数包括
¡ 培养基---碳源
初始糖浓度
氮源类型及其浓度对衣康酸发酵影响
氮源种类
氮源浓度/g.L-1
衣康酸产量/g.L-1
菌体量/g.L-1
(NH4)2SO4
1
2
3
4
5
NH4NO3
到目前为止，用 A. terreus DSM 23081
发酵生产衣康酸获得了高产量86.2 g/L、 高产率0.62 g/g和高生产强度和 0.51 g/L·h。
衣康酸生产菌诱变选育
生产衣康酸的微生物筛选法：
（1）形态筛选法 ¡ 根据以往育种工作的经验，对突变菌落的形态有针对性地筛
选。
¡ 1945年。Lockwood分离出了适合表面培养的土曲霉265 (Asp.terreus265)，对糖转化率达30%～50%,
¡ 土曲霉NRRL1960 (Asp.terreus NRRL1960)既适合表面培 养又适应液体深层发酵 转化率47.3%。
¡ 1948年 Pfizer公司以蔗糖为原料液体深层发酵生产衣康酸， 发酵两周，产酸32.4g/L,糖酸转化率45%。
可使原油流动温度由24℃下降至1℃； ¡ 衣康酸与月桂酸—氨乙基乙醇胺的缩合反应生成咪
唑啉衍生物．是生产化妆品的有用试剂；
¡ 衣康酸与芳香二胺生成的吡咯烷酮衍生物是润滑剂 和增稠剂；
¡ 与其他各种胺生成的吡咯烷酮衍生物可用于洗涤剂、 医药和除草剂之中。
¡ 衣康酸及其酯类具有广泛的用途，是化学合成工业 的重要原辅材料．也是化工原料生产中的重要中间 体，具有广泛的开发前景。

发酵法生产衣康酸技术的研究（Ⅰ） 衣康酸生产菌株的选育

发酵法生产衣康酸技术的研究（Ⅰ） 衣康酸生产菌株的选育

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
【相关文献】
1.发酵法生产衣康酸技术的研究--衣康酸生产菌株的选育(Ⅰ) [J], 刘建军;姜鲁燕;李丕武;赵祥颖;田延军;张家祥;贾士儒
2.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(Ⅱ) [J], 刘建军;姜鲁燕;李丕武;赵祥颖;田延军;张家祥;贾士儒
3.发酵法生产衣康酸技术的研究 [J],
4.发酵法生产衣康酸——高产菌株的选育 [J], 徐建春;李霞;王海英
5.发酵法生产衣康酸技术 [J],
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发酵法生产衣康酸技术

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。

衣康酸的生产与应用研究进展

（ ｐｉ ｃｎｃ ｓ 。 Ｒ ｉ ｒ ｋ在 研 究 霉 菌 代 谢 产 物 Ａ ｓ．ａｏ ｉｕ ） ａ ｔｃ ｔ ｓｉ
发 酵 液 。发 酵 液经 过 滤 、 浓缩 、 色 、 晶和 干 燥 可 脱 结 得 衣康 酸 。 发 酵 法 生 产 衣 康 酸 的 关 键 在 于 发 酵 原 料 的 选 取 ， 种 的选择 和培 育 以及产 物 的分离 与纯 化 。 菌
维普资讯
・
２・ ６
…
来 智超 等
衣康 酸 的生 产与应 用 研究 进展
综 述
…
综 述 ：
Ｌ … …
衣康 酸 的生产 与应用研究进展
来智 超 张 光 华 李 慧
（ 西科 技 大 学化 学与化 工 学院 ， 西 成 阳 ７ ２ ８ ） 陕 陕 １０ １
１１１ 发 酵 原 料 ．．
时 ， 现 土 曲霉 （ ｐｔｒ ｕ ） 能 够分 泌 衣 康 酸［ 发 Ａ ｓ． ｒ ｓ 也 ｅｅ ２ １ ， 由此 揭 开 了微 生 物发 酵 法生 产 衣康 酸 的研究 历史 。 １４ ９ ５年 ，ｏ ｋ ｏ ｄ等 人研 究 了土 曲霉发 酵生 产 衣康 Ｌｃｗ ｏ 酸 的影 响 因 素 ，为工 业 化生 产 衣 康 酸奠 定 了基 础 。
摘 要 介 绍 了衣 康 酸 的 物 理 化 学 性 质 ， 述 了衣 康 酸 的 ２种 生 产 方法 （ 酵 法 和 化 学合 成 叙 发
法 ）及 其 在 医药 、 处理 和聚 合 物 等 方 面 的应 用和 研 究 进 展 。 认 为 我 国 应抓 住 衣康 酸 的价 ， 水 格 大幅 降低 这 一 有利 时机 ， 开展 衣康 酸 深加 工产 品的 研 制 ， 激 衣康 酸 的 生 产 ， 我 国 的 衣 刺 使

发酵法生产衣康酸技术的研究_衣康酸生产菌株的选育_


表 2 Asp1 terreus 1- 120 NTG 处理复筛结果
菌号 2- 23-5
初筛产酸
/ g#L - 1 461 5
复筛产酸
/ g#L - 1 481 6
转化率
/% 401 50
2- 197-7
311 5
291 5
2- 4-7
461 8
421 1
351 08
2- 86-4
301 5
191 3
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 ( N T G) 、高温、 硫酸二乙酯( DES) 诱 变 处 理 和 多 次 分 离获 得 一 支 性 能 稳 定 的 衣康 酸 高 产 突 变 株 土 曲霉 HA T 418, 36 e 摇瓶发酵 72h, 衣康 酸产量 721 1g / L , 糖酸 转化率 60108% 。 发酵条 件优 化后, 在含糖 120~ 160g/ L 的培养基上, 产酸 811 4~ 10111g/ L , 糖酸转化率 63118% ~ 671 83% 。发 酵液经高压液相色谱分析, 衣康酸占总酸的 981 6% 。 关键词 衣康酸, 土曲霉, 诱变育种, 转化率
其中 3- 80- 93 菌株复筛产酸为 6215g/ L , 经分离后产酸稳定在 6110g / L 以上, 作为下
图 1 发酵液高压液相色谱分析图谱
19
研
究
食品与发酵工业 Food and Fermentation Industr ies Vol. 29 N o. 2
报
告
4- 40- 80 突变株经多次自然分离, 得 粉水解糖、蔗糖是良好的发酵糖源。
A sp 1 ter r eus HAT 418 产酸 811 4~ 10111 g/ L

衣康酸发酵研究进展

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。

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口服葡萄糖 蔗糖 山芋粉双酶糖化液 低脂玉米粉双酶糖化液
84 1 80 7 78 2 79 2
61 75 58 42 56 83 57 81
1 3 2 摇瓶发酵
500 mL 三角瓶分装 50 mL 发酵培养基, 产酸及糖酸转化率结果也比较理想, 但不能
用孢子悬液或液体种子以 10% 的接种量接 直接利用淀粉, 这是由于土曲霉菌分泌糖化
27
研
究
食品与发酵工业 Food and Fermentation Industr ies Vol 29 N o 4
报
种土 曲霉 HAT 418 孢 子 或 孢 子悬 液 36 ~
告
37 培养 5~ 7 d。
表 1 不同碳源对土曲霉 HAT418 衣康酸 产率的影响
1 3 培养方法 1 3 1 液体种子培养
斜面菌种经 37 培养 6~ 7 d, 取一环菌
供 试 碳源
淀粉 淀粉双酶水解糖
衣康酸产率 糖酸转化率
/ g L- 1
/%
-
-
82 9
60 75
株分生孢子或孢子悬液 5 mL, 接种于装液量 为 50 m L 种子培养基的 500 m L 三角瓶中, 37 、200 r/ min 旋转培养 24 h。
探讨。本文 报道了以 土曲霉 HAT 418 为衣 康酸生产菌株, 发酵生产衣康酸的培养基组 成、培养条件等工艺。
1 材料和方法
1 1 实验菌种 实验室保藏 菌株土曲霉 HAT 418 ( A s-
p ergill us terreus HAT 418) 。 1 2 培养基 1 2 1 种子培养基( g/ L)
研
第 29 卷 第 4 期 刘建军等: 发酵法生产衣康酸技术的研究
究
2 1 2 1 不同氮源对衣康酸产率的影响
衣康酸发酵以无机氮源为主, 玉米浆作
为辅助氮源也起着非常重要的作用。在其他
条件不变的情况下, 笔者对工业发酵常用的
几种无机氮源进行了考查, 结果如表 3 所示。
表 3 氮源对土曲霉 HAT418 衣康 酸产率的影响
( NH 4) 2SO 4 和 3 0g/ L 的 NH4N O3 产酸结果
基本一致。
2 1 2 2 玉米浆对衣康酸发酵的影响
玉米浆除含有丰富的有机氮外, 还含有
多种营养因子和无机元素, 如生物素、磷等,
可促进菌体生长, 为菌体代谢提供各种辅酶
和酶的激活剂, 是衣康酸发酵中不可缺少的
营养添加剂。玉米浆 对土曲霉 HAT 418 衣
氮源种类 ( NH4) 2SO 4
浓度
/ g L- 1 2 02 40
衣康酸产率
/ g L- 1 68 5 76 8
转化率
/% 57 08 64 00
60
81 9
68 25
80
78 3
65 25
N H4NO 3
15
30
75 5 81 4
62 92 67 83
45
78 9
65 75
50
N aN O3
25
选择工业上常用的几种碳源进行衣康酸 发酵实验, 结果如表 1。
结果表明, 该菌株以淀粉双酶水解糖、口 服葡萄糖为碳源, 产酸结果最好; 以蔗糖、山 芋粉双酶糖化液、低脂玉米粉双酶糖做碳源,
28
由表 2 可知, 随着水解糖浓度的提高, 产 酸率增加, 但过高的糖浓度使得发酵残糖增 高, 糖酸转化率下降, 当糖浓度达到 160 g/ L 时, 发 酵残糖 为 9 7 g/ L , 糖 浓度 > 160 g/ L 时, 残糖明显增加, 糖酸转化率大幅度下降, 造成原料的浪费。另外, 过高的糖浓度给后 提取造成困难, 产品提取率下降。因此, 糖浓 度控制在 100~ 140 g/ L, 产酸及糖酸转化率 结果比较理想, 残糖也比较低, 有利于提高原 料的利用率和产品的提取回收率。 2 1 2 氮源对 HAT 418 衣康酸发酵的影响
种, 37 、200 r/ min 培养 72~ 96 h, 发酵结束 酶的能力缺失或糖化酶处于低水平, 因此以
测定衣康酸产率。
淀粉质原料生产衣康酸, 必须首先制备成土
1 4 分析方法 1 4 1 发酵产酸率的测定
酸碱滴定法[8] : 摇瓶发 酵结束后, 补充 水分使发酵液体积恢复到起始体积, 滤纸过 滤, 取清液测定衣康酸含量。 1 4 2 衣康酸定量测定
研
第 29 卷 第 4 期 刘建军等: 发酵法生产衣康酸技术的研究
究
发酵法生产衣康酸技术的研究*
报 告
衣康酸发酵工艺条件的研究( )
刘建军1, 2 姜鲁燕2 李丕武2 赵祥颖2 田延军2 张家祥2 贾士儒1
1( 天津科技大学食品与生物工程学院, 天津, 300222) 2( 山东省食品发酵工程重点实验室, 济南, 250013)
玉米淀粉双酶水解糖为碳源, NH4 NO 3 为主要氮源 , 摇瓶发酵 80 h 左右, 衣康酸产酸率达到 83 0~ 101 1 g / L , 糖酸转化率为 63 13% ~ 69 17% , 发酵残糖为 0 9~ 9 7 g / L 。 关键词 衣康酸, 发酵, 土曲霉, 转化率
衣康酸广泛应用于合成树脂、合成纤维、 塑料、造纸助剂 等化学工业[ 1] 。1960 年代, 上海溶 剂厂利用土曲霉 NRRL 1960 紫外线 诱变突变株, 以葡萄糖为原料生产衣康酸, 由 于产酸率、转化率较低, 产品成本高等原因没 有坚持下来。1990 年代初, 云南楚雄等地相 继进行 了以土曲霉为 生产菌株的 衣康酸生
康酸发酵的影响如表 4 所示。
表 4 玉米浆对土曲霉 HAT418 衣康酸产率的影响
玉米浆浓度/ % 衣康酸产率/ g L- 1 菌体量/ g L- 1
0
35
03
01
77 0
96
0 15
80 5
12 8
02
82 3
0 25
83 5
15 2 16 6
03
82 0
17 5
0 35
77 6
18 1
04
75 4
摘 要 以衣康酸高产菌株土曲霉 HAT 418 为出发菌株, 研究探讨 了不同碳 源、氮源、无机 盐类以 及温度、起始 pH 值等因素对衣康酸发酵的影响, 确定了较 优培养基组成和发酵工艺条件。 实验结 果表明, 土曲霉 HAT 418 适合于多种原 料的衣 康酸生 产, 如 玉米淀 粉、山 芋粉、低脂玉 米粉、蔗糖 、 口服葡萄糖等; 硝酸 铵、硫 酸铵是衣 康酸发酵的 最适氮源, 玉米浆 是必要的 辅助氮源; 适宜的 发酵 起始 pH 值在 2 5~ 3 0; 适宜的发酵温度为 36~ 37 ; M g 2+ 对土曲霉 HAT 418 菌 株的衣康 酸发酵 影响显著, 适量的 M g 2+ 是衣康酸 发酵必需 的; Ca2+ 可抑制 杂酸的 形成, 培 养基中 添加 0 1g/ L 的 CaCl2 可以使发酵液中衣康酸占总酸的比例提高 1 23% 。土曲霉 HAT 418 菌株以 120~ 160g / L 的
葡萄糖 40~ 50, NH 4N O 3 4 0, M gSO4 7H 2O 4 0, K 2H PO4 1, F eSO4 7H2O 0 04, ZnSO4 H2O 0 02, 玉米浆 1。pH 4~ 5。 1 2 2 发酵培养基( g/ L)
玉米淀粉水解糖 1 000 mL ( 葡萄糖 120 g 左右) , NH4N O3 3 0 , M gSO 4 7H2O 8 0, FeSO4 7H 2O 0 04, ZnSO 4 H2O 0 02, CaCl2 H2O 0 1, 玉米浆 1 5。pH2 5~ 3 0。 1 2 3 麸曲培养基
18 4
结果表明, 不添加玉米浆菌体几乎不生 报 长; 添加量过高, 菌丝生长旺盛, 菌体量增加, 告
衣康酸产率下降, 合适的玉米浆添加量为
0 2% ~ 0 3% 。 2 1 3 金属离子对土曲霉 HAT 418 衣康酸
发酵的影响
2 1 3 1 Mg2+ 等金属离子对衣康酸发酵的
影响
依据衣康酸可能的生化代谢途径以及前 人的 研 究结 果, 实 验中 重 点 考 查 了 M g2+ ( M gSO4 7H 2O ) 、F e2+ ( FeSO 4 7H 2O) 、Zn2+ ( ZnSO4 H 2O ) 、N aCl 对衣康酸发酵的影响,
新鲜麸皮和水按质量比 1 ( 1 0~ 1 2) 的比例搅拌均匀, 分装三角瓶, 500 m L 三角 瓶装料 20 g, 0 1 M pa 灭菌 30 min, 冷却后接
第一作者: 博士研究生, 研究员。 * 山东省科技攻关计划课题( N o. 鲁科计字[ 94] 03 号)
收稿时间: 2002- 08- 12
山芋粉以及低脂玉米粉等都可以做为衣康酸
生产的原料。
2 1 1 2 起始糖浓度对衣康酸产率的影响
配制不同糖浓度的发酵培养基接种土曲
霉 HAT 418 孢子, 通过摇瓶发酵考查产酸情 况, 实验结果见表 2。
表 2 糖浓度对土曲霉 HAT418 衣康酸产率的影响
糖浓度 衣康酸产率 残 糖
糖酸转化率
/ g L- 1 100 120 140 160 180 200
30
70 2 54 5 58 5
58 50 45 42 48 75
35
57 8
48 17
40
尿素
10
20
56 7 39 6 43 5
47 25 33 00 36 25
25
43 2
36 00
30
43 1
35 92
结果表明, ( N H4) 2SO 4、NH 4NO 3 作为氮
源, 衣康 酸发 酵结 果比 较 理想, 6 0 g/ L 的