第十三章柠檬酸发酵.ppt

;?柠檬酸;柠檬酸1784年由Scheels氏发现 1893年前，主要用柑橘、菠萝、柠檬等果实提取柠檬酸 1893年德国微生物学家Wehmer发现二种青霉菌可以生成柠檬酸 1917年Currie使用黑曲霉浅盘发酵生产柠檬酸 1923年美国科学家研究成功了以废糖蜜为原料的浅盘法柠檬酸发酵，并在比利时设厂生产。 1938年Perquin和1942年Karrow进行了柠檬酸的深层发酵研究 1951年美国Miles公司首先以淀粉质为原料，经水解后深层发酵大规模生产柠檬酸。;?柠檬酸;我国柠檬酸行业：产量位居世界第一；从技术上，处于世界领先水平，并远远领先于其他国家，其优势在于： 1. 发酵采用的菌种（黑曲霉）具有双重功能，当淀粉原料被液化后，即可进行发酵，不需要将淀粉水解成葡萄糖， 简化了生产工艺，降低了生产成本。 2.采用边糖化边发酵工艺，但发酵周期只有64小时，生产周期比国外要短。 3.柠檬酸的产酸速度大大高于国外水平。 平均产酸速率是国外的2倍。;柠檬酸的消费领域： 饮料行业占40～45％ 食品添加剂等占15～20％ 洗涤剂占20～30％ 医药占5％ 其它占10％;我国有机酸行业发展的思考（2011年8月） 我国柠檬酸年产能已经达到百万吨，占世界的70％左右；年产量达70余万吨，约占世界的65％； 年出口量50万吨，超过世界贸易总量的一半。我国是世界上最大的柠檬酸出口国，主要出口到印度、美国、欧洲、日本等地。 但在1970年时，我国的柠檬酸年产仅有130吨;我国柠檬酸发酵生产的回顾和展望 ;我国柠檬酸发酵生产的回顾和展望 ;我国以石油原料发酵柠檬酸开始于1970年，先后在天津、上海、沈阳等地进行研究，并一度投入小规模试验生产，是用正烷烃为原料，以解脂假丝酵母为菌种，发酵产酸达13％以上，转化率140％以上，但因柠檬酸只占总酸的50%（另一半为异柠檬酸）而且由于成本较高及石油原料紧缺和食用安全性等原因，未能坚持研究和生产。;我国的发酵技木及生产水平，特别是菌种及发酵工艺均为世界领先水平。 薯干粉、淀粉、木薯粉、葡萄糖母液等直接深层发酵技术为我国所独有。 国外发酵罐容积通常在200m3，并较早实现自动控制；我国的最大柠檬酸发酵罐为150m3;一、?柠檬酸在食品中的应用? 1)??饮料与冰淇淋;2)??果酱与酿造酒;3)?腌制品? 各种肉类和蔬菜在腌制加工时，加入或涂上柠檬酸可以改善风味，除腥去臭，抗氧化。 4)?罐头食品? 加入柠檬酸除了调酸作用之外，还有螯合金属离子的作用，保护其中的抗坏血酸，使之不被金属离子破坏。柠檬酸添加到植物油中也有类似的作用。 ;5)?豆制品及调味品? 用含有柠檬酸的水浸渍大豆，可以脱腥并便于后续加工。柠檬酸可以用于大豆等豆类蛋白、葵花子蛋白的水解，生产出风味别致的调味品。它也可以用于成熟调味品（酱油等）的调味。 6)?其它? 柠檬酸在医药、化学等其它工业中也有一定的作用。柠檬酸铁胺可以用作补血剂；柠檬酸钠可用作输血剂；柠檬酸可制造食品包装用薄膜及无公害洗涤剂。 ;二、?柠檬酸发酵微生物?;二、?柠檬酸发酵微生物?;二、?柠檬酸发酵微生物?;二、?柠檬酸发酵微生物?;三、柠檬酸发酵机理;柠檬酸的溢出代谢：  多种微生物均能因受刺激而过量合成柠檬酸。研究柠檬酸溢出代谢的最好的例子无疑是黑曲霉。黑曲霉之所以能在特定环境条件下累积柠檬酸，是因为在这种环境条件下代谢途径前段的运转速率大于后段的运转速率。 柠檬酸的溢出代谢是黑曲霉特有的遗传和生化机制与培养条件共同起作用的结果。 引起溢出代谢的原因包括以下三个方面：;①高水平的柠檬酸合成能力。这个能力由3个因素构成。第一：是在有高浓度草酰乙酸（OAA ）的情况下对 AcCoA 具有高度亲和力的组成型的柠檬酸合成酶（ CS ）的存在；第二：是催化丙酮酸（ PYR ）固定CO2生成草酰乙酸反应的高水平的组成型的丙酮酸羧化酶（ PC ）的存在；;第三：是在缺少锰的条件下，蛋白质分解或蛋白质合成受阻造成的铵的高浓度能解除柠檬酸（CTA）对磷酸果糖激酶（PFK）的抑制。此外，柠檬酸的分泌，降低其胞内浓度。;②较低的降解柠檬酸的能力。 这能力由两个因素构成。 第一：是低水平的α-酮戊二酸脱氢酶（KD）影响TCA环运行的畅通程度，使TCA环前半部的中间产物积压； 第二：在锰缺乏的条件下，顺乌头酸酶（AE）和 异柠檬酸脱氢酶（ID）的活性降低，从而使柠檬酸的累积比其它几种酸（顺乌头酸、异柠檬酸和α-酮戊二酸）更明显。;③ 在柠檬酸过量合成阶段，培养基的 pH 值显然会影响细胞膜对目的产物柠檬酸的跨膜输送；柠檬酸的分泌也会影响培养基的 pH值。锰与铁的缺乏有利于柠檬酸的排出。;黑曲霉中柠檬酸的代谢溢出;TCA循环在