有机酸发酵工艺 衣康酸[行业荟萃]
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺有机酸发酵工艺是一种利用微生物进行发酵过程产生有机酸的技术。
有机酸是一类重要的化学品，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
有机酸发酵工艺的研究和应用，对于提高有机酸的产量和质量，促进产业发展具有重要意义。
有机酸发酵工艺的基本原理是利用微生物的代谢特性，将底物（如糖类、脂类等）通过发酵过程转化为有机酸。
发酵过程中，微生物通过分解底物并产生酶类，将底物转化为有机酸。
有机酸发酵工艺的关键在于选择适合的微生物菌株和优化发酵条件。
选择适合的微生物菌株至关重要。
常用的有机酸生产菌株包括乳酸菌、醋酸菌、柠檬酸菌等。
不同的菌株对于底物的选择和发酵条件的适应性不同，因此在选择菌株时需要考虑到产酸效果和耐受性。
优化发酵条件是提高有机酸产量和质量的关键。
发酵过程中，温度、pH值、氧气供应等因素都会对发酵效果产生影响。
合理调控这些因素，可以提高微生物的代谢活性，促进有机酸的合成和积累。
有机酸发酵工艺的应用十分广泛。
在食品工业中，乳酸、柠檬酸等有机酸被广泛用于调味品、酸奶、果汁等产品的生产中，不仅能够增加食品的口感和风味，还具有抑菌和保鲜的效果。
在医药工业中，有机酸被用作药物的原料和媒介，可以提高药物的稳定性和生物利用度。
在化妆品工业中，有机酸被用于调节化妆品的pH值，保持产品的稳定性和品质。
然而，有机酸发酵工艺也面临一些挑战。
首先，有机酸发酵工艺的发酵周期相对较长，需要耐心等待。
其次，发酵过程中会产生大量的废水和废气，对环境造成一定的压力。
此外，微生物的生长和代谢受到很多因素的影响，如污染物、抗生素等，这些因素都会对发酵工艺产生影响。
为了克服这些挑战，研究人员正在不断改进有机酸发酵工艺。
通过选择更具酸产能的菌株、优化发酵条件、改进废水处理技术等手段，可以提高有机酸的产量和质量，减少对环境的影响。
有机酸发酵工艺是一项重要的技术，对于有机酸的生产和应用具有重要意义。
通过选择适合的菌株和优化发酵条件，可以提高有机酸的产量和质量，促进产业发展。
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺是指以微生物为媒介，将含有可发酵的有机物质转化为有机酸的一种生产工艺。
有机酸发酵工艺可以分为单一微生物发酵和多菌种共同发酵两种方式。
单一微生物发酵指的是利用单一种类的微生物，如乳酸菌、醋酸菌等，通过发酵将有机物转化为有机酸。
这种方式的优点是操作简单，发酵过程容易控制，但也存在微生物的特异性限制，只能利用特定的微生物进行发酵。
多菌种共同发酵则是利用多种微生物的协同作用，共同完成有机物质的转化。
这种方式可以利用微生物的互补作用，提高发酵效率和产量，但同时也需要控制不同微生物之间的竞争关系，以避免不良反应的发生。
有机酸发酵工艺在食品、饲料、医药等领域都有广泛应用。
例如，乳酸菌发酵可制备酸奶、酸乳等乳制品；醋酸菌发酵可制备醋；柠檬酸菌发酵可制备柠檬酸等酸味剂。
此外，某些有机酸还具有一定的保健功能，如乳酸可以调节肠道菌群平衡、增强免疫力等。
有机酸发酵工艺的发展趋势是向高效、高产、低耗、绿色化方向发展，同时也要考虑微生物的资源可持续利用和环境保护等因素。
- 1 -。
有机酸工艺学-衣康酸
发酵史-国际
20世纪50年代起，世界各国出现了一大批研究衣康酸发酵的学者。他们筛选了 大量的菌种，利用淀粉、蔗糖、糖蜜等不同原料进行衣康酸发酵研究，极大推 动了发酵法生产衣康酸的进展。 1970年10月，日本静岗县磐田化学公司建立了一座年产1000 t的衣康酸工厂，
成为当时最大的衣康酸生产公司（该公司目前生产能力为1500 t/a）。
28
低氧胁迫损伤蛋白抑制衣康酸积累研究
29
低氧胁迫损伤对关键酶（乌头酸酶）酶活，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。
15
生产-合成机理
有关衣康酸生物合成途径的研究报道很多，但由于研究的菌种不同，培养方法
、检测手段和分析角度的不同，所得出的结论并不完全一致，因此衣康酸的生 物合成机理至今尚无统一的认识，迄今主要有2种观点比较有代表性：
26
玉米浆对衣康酸发酵的影响
在低浓度玉米浆条件下，衣康酸产量随着玉米浆浓度的增加而增加。3 g/L时，衣康酸 产量达到最大。但随着浓度的继续增加，衣康酸产量降低。
27
低氧胁迫损伤蛋白抑制衣康酸积累研究
持续震荡培养
短暂静臵培养 持续震荡培养
短暂静臵培养
持续震荡培养 短暂静臵培养
短暂静臵培养
持续震荡培养
8
应用-氯化乙烯共聚物与聚烯烃的改性
用衣康酸与氯化乙烯以一定比例共聚，聚合物中衣康酸的-COOH极性使之与金 属粘着形成相当牢固的膜，形成涂层，可用于反应釜内部涂层。 通过共聚、接枝或直接添加衣康酸自聚物可以增加聚乙烯、聚丙烯这类聚合物
的羧基数目，使得这些聚合物除双键之外增加通过金属离子的离子键交联，可
衣康酸的应用新工艺
衣康酸的提取、应用新工艺Itaconic acid extraction, use new technology摘要：介绍了国内外发酵法生产衣康酸的概况, 并时衣康酸及其衍生物产品在工业领域中的开发应用进展情况作了较为详细的介绍(Introduces fermentation production situation of itaconic acid and its itaconic acid derivatives in the field of industry Progress of development and application are introduced in detail)前言：衣康酸学名为甲叉琥珀酸，亚甲基丁二酸，是不饱和二元有机酸。
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睛等聚合，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。
衣康酸（itaconic acid），CH2=C（COOH）CH2COOH，由丝状菌特别是生长在梅汁表面的分解乌头酸曲霉（Aspergill-us itaconicus）大量生成，是通过顺乌头酸脱羧而形成。
衣康酸因有一个非常活泼的甲叉基以及二个梭基, 可进行多种化学反应及聚合反应。
因而虽然单体衣康酸本身用途并不广, 但其衍生物及高分子聚合物却具有重要而广泛的用途。
衣康酸的主要用途为涂料乳化剂、造纸胶乳7生产高质量纸张8、丙烯酸胶乳, 合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、离子交换树脂、表面粘结剂、锅炉除垢剂、润滑油添加剂、除草剂、人造玻璃: 生物活性物质7用于农业、药物生产8等。
上世纪五、六十年代, 我国学者曾对衣康酸发酵进行过研究, 由上海溶剂厂率先批量生产过衣康酸并投放市场。
可惜因种种原因, 沉寂多年。
近十年来, 我国又掀起了新一轮衣康酸研究及生产热潮。
有机酸发酵工艺
有机酸发酵工艺有机酸发酵工艺是一种利用微生物将有机物转化为有机酸的生物技术。
有机酸是一类重要的化学品，广泛应用于食品、医药、化工等领域。
有机酸发酵工艺具有高效、环保、可持续等优点，因此备受关注。
有机酸发酵工艺的基本原理是利用微生物代谢过程中产生的酶将有机物转化为有机酸。
常用的微生物有革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌等。
其中，革兰氏阳性菌是最常用的微生物，如乳酸菌、丙酸菌、醋酸菌等。
有机酸发酵工艺的步骤包括原料处理、发酵、分离纯化等。
原料处理是指将有机物进行预处理，如破碎、消毒等。
发酵是指将预处理后的有机物与微生物在一定条件下进行反应，产生有机酸。
分离纯化是指将发酵液中的有机酸与其他杂质分离，得到纯净的有机酸。
有机酸发酵工艺的条件包括温度、pH值、氧气含量等。
不同的微生物对这些条件的要求不同，因此需要根据具体情况进行调整。
一般来说，发酵温度在30-40℃之间，pH值在5-7之间，氧气含量较低。
有机酸发酵工艺的优点主要包括高效、环保、可持续等。
与传统化学合成方法相比，有机酸发酵工艺具有以下优点：1. 高效：微生物具有高度的代谢活性，能够在较短时间内将有机物转化为有机酸，生产效率高。
2. 环保：有机酸发酵工艺不需要使用有毒有害的化学试剂，对环境友好。
3. 可持续：有机酸发酵工艺可以利用废弃物、农副产品等廉价原料进行生产，具有可持续性。
有机酸发酵工艺在食品、医药、化工等领域有广泛应用。
在食品领域，乳酸、柠檬酸、醋酸等有机酸被广泛应用于食品保鲜、调味等方面。
在医药领域，某些有机酸具有抗菌、抗病毒等作用，被用于药物制剂。
在化工领域，有机酸被用于合成某些化学品，如丙烯酸、醋酸纤维等。
总之，有机酸发酵工艺是一种高效、环保、可持续的生物技术，具有广泛的应用前景。
随着生物技术的不断发展，有机酸发酵工艺将会得到更广泛的应用。
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
衣康酸生产工艺流程
衣康酸生产工艺流程英文回答：Itaconic Acid Production Process.Itaconic acid, a dicarboxylic acid, is a versatile intermediate used in the production of various chemicals, including polymers, resins, and pharmaceuticals. The production of itaconic acid has gained significantattention due to its potential as a bio-based alternative to petrochemical-derived feedstocks.The most widely adopted process for itaconic acid production involves microbial fermentation. This process utilizes renewable feedstocks, such as sugars or biomass, to produce itaconic acid through the metabolic activity of microorganisms. The following steps outline the typical process flow for itaconic acid production via fermentation:1. Fermentation: The fermentation process is initiatedby inoculating a suitable microorganism, such as Aspergillus terreus, into a fermentation medium containing the feedstock (e.g., glucose or xylose). The microorganisms consume the feedstock and convert it into itaconic acid through enzymatic reactions. The fermentation conditions, such as temperature, pH, and aeration rate, are carefully controlled to optimize itaconic acid production and minimize the formation of byproducts.2. Extraction: After fermentation, the fermentation broth is separated to recover the itaconic acid. Various extraction techniques can be employed, including liquid-liquid extraction, ion exchange chromatography, or membrane filtration. The choice of extraction method depends on the specific fermentation broth composition and the desired purity of itaconic acid.3. Purification: The extracted itaconic acid is further purified to remove impurities and meet the required specifications for downstream applications. Thepurification process may involve crystallization, recrystallization, or other techniques to removecontaminants and obtain high-purity itaconic acid.4. Drying: The purified itaconic acid is dried to remove any residual moisture and improve its stability for storage and handling. Drying methods can include spray drying, vacuum drying, or fluidized bed drying.5. Packaging and Storage: The dried itaconic acid is packaged and stored under appropriate conditions to maintain its quality and prevent degradation. It is typically packed in bags, drums, or bulk containers.中文回答：衣康酸生产工艺流程。
发酵法生产衣康酸_高产菌株的选育
无锡轻工业学院， 四川食品发酵工业研究设 计院、上海市工业微生物研究所等是较早着手 发酵法生产衣康酸的研究工作， 并取得了较好 的 成 绩 ， 如 无 锡 轻 工 业 学 院 选 出 ｒ 土 曲 霉 ＷＸＩ 菌 种 ， 在 ５０ｍ３ 发 酵 罐 ， 产 酸 ６０ ￣６５ｇ ／Ｌ， 转 化 率 ５５％ 以 上 。四 川 食 品 发 酵 工 业 研 究 设 计 院 以 土 曲 霉 ＮＲＲＬ１９６０ 为出发株， 诱变获得 １５－ ＵＶ－ １７ 以 蔗 糖 为 底 物 ， 在 ３６℃产 酸 ７４．７ｇ ／ Ｌ， 转 化 率 ５３．３５％ 。 上海市工业微生物研究所选出的土曲 霉 Ａ９００１， 以 葡 萄 糖 或 淀 粉 水 解 糖 为 原 料 ， 在 ８． ５Ｍ３ 罐 中 试 产 酸 ７０～７５ｇ ／Ｌ， 转 化 率 ５０％发 酵 周 期 １０４ 小时。
产酸 （ ｇ／Ｌ） ８８．４ ８８．２ ８８．７ ８７．８ ８８．３
残糖 （ ｇ／Ｌ）
３．０ ３ ２．９ ２．７ ２．９
转化 率（ ％）
６５．４ ６４．９ ６４．５ ６４．５ ６４．８
周期 （ ｈｒ） ５０ ５１ ５２ ５０ ５０．７５
经 １００ｍ３ 发酵罐验证， 突变菌珠性能良好且 稳定。 ２．２．６ ＮＬＹＴ２３４ 土曲霉菌株未诱变前发酵情况见 表 ６。
分泌色素 孢子团形状 酸性平板生长
ＮＬＹＴ－ ２－ ８０１ ９２．４ 稍弱
浅土色 深
能生长， 不产孢子
Ｎ０．２３４ ７２ 强
深土色 浅
不能生长
２．２．２ 温度对突变抹 ＮＬＹＴ－ ２－ ８０１ 生长的影响 将土曲霉突变株的孢子点种子板， 分别放置
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
11
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。
➢衣康酸的分子结构中含有一个非常活泼的甲叉基（CH2 ＝C－）和二个羧基。衣康酸分子既可利用甲叉基中的双键 与其它单体聚合成高分子，也可利用羧基与其它单体进行 离子型聚合。单体衣康酸本身用途不大，但衣康酸或其衍 生物与其他单体聚合成的高分子化合物具有重要而广泛的 用途。
9
行业借鉴
➢1、新型高效除臭剂上的应用 采用衣康酸及其聚合物为主要原料，添加少量天然物制 成的除臭剂，反应活性高，不但能与氨、胺类等碱性恶臭 和反应而且能与硫化氢等酸性恶臭物质有良好反应。衣康 酸聚合物具有易于成膜、可以制成具有除臭功能的纸或塑 料膜等系列产品。
4
行业借鉴
➢20世纪50年代起，世界各国出现了一大批研究衣康酸发酵的学 者。他们筛选了大量的菌种，利用淀粉、蔗糖、糖蜜等不同原料 进行衣康酸发酵研究，大大地推动了发酵法生产衣康酸的科研及 生产。 ➢1970年10月，日本静岗县磐田化学公司建立了一座年产1000t 衣康酸的工厂，成为当时最大的衣康酸生产公司（该公司目前生 产能力为1500t/a）。 ➢1977年，日本筑波大学应用化学系宣布以木屑水解液为主要碳 源，采用土曲霉K26为菌种发酵制备衣康酸获得成功，其产酸达 4.75%，对糖转化率最高可达54.9%。 ➢20世纪80年代以来，衣康酸的研究得到迅速发展，更多的微生 物如假丝酵母M31、黑曲霉P-1等被发现能够产生衣康酸。多年 来一直争论不休的衣康酸合成机理得以更深入研究。
LOGO
有机酸 发酵 工艺学
李松
安徽工程大学生化学院
生物工程教研室
行业借鉴
1
行业借鉴
第五章 衣康酸
Itaconic acid
2
行业借鉴
第一节 衣康酸发酵史及理化性质
3
行业借鉴
一、衣康酸发酵史
➢1836：Baup于蒸馏分解柠檬酸时发现的，同时这也是最原始的衣康 酸制备方法。 ➢1929：日本人木下广野在盐水浸渍的酸梅汁中分离出一种产生衣康酸 的能力微生物，能耐高渗透压并能利用葡萄糖、蔗糖产生衣康酸的青绿 色曲霉，并定名为衣康酸曲霉，这是最早发现的能产生衣康酸的微生物。 ➢20世纪30年代，Calam、Oxford和Ratajak等人先后报道了利用土曲 霉为菌种将葡萄糖发酵生成衣康酸。 ➢20世纪40年代以后，随着化学工业的迅速发展，衣康酸的用途也得到 了清晰的认识，美国农业部北方地区研究所对衣康酸的工业化生产做了 大量的工作。 ➢1945年，Lockwook分离出了适合表面培养的Asp. terreus265，对 糖转化率达30~50%。不久又从Texas土壤中分离出一株表面培养和深 层培养均能适用的Asp. terreus NRRL 1960，对糖转化率为47.3%。 ➢1952年，Pfeifer等利用该菌在2.2m3发酵罐中开始小规模生产，产酸 达3.24%，转化率45%。 ➢1955年建立了全世界第一个以蔗糖为原料发酵法生产衣康酸的公司。
10
行业借鉴
➢2、SBR乳胶（丁苯橡胶） SBR乳胶是衣康酸与丁二烯及苯乙烯的共聚物，是目前衣康酸 所有用途中用量最大的，约占其总用量的60%~70%，其主要用 途为： ✓①将其配制成新型水溶液，用具有较强支持能力的白土等作为 填充剂，能与纸张形成牢固的膜层，可使纸张变得强韧，并对油 墨具有很强的粘着力，使印刷出来的图案鲜艳美观； ✓②作为水溶性涂料能在金属、混凝土等表面上形成粘着力很强 的涂膜，易于着色并且不受气候变化影响，是家庭装潢中的理想 涂料； ✓③因其具有油溶性，添加在油漆中可提高油漆品质； ✓④用做地毯的上浆料。普通的合成纤维地毯通常需要上浆以提 高其硬度和韧性，SBR乳胶可以增加上浆剂与地毯之间的粘着 力，使地毯经久耐用。
7
行业借鉴
二、衣康酸理化性质
➢衣康酸是英文itaconic acid的译名，按分子结构应 为甲叉丁二酸。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。
8
行业借鉴
三、衣康酸的应用
12
行业借鉴
➢4、氯化乙烯共聚物 衣康酸与氯化乙烯以一定比例共聚，聚合物中衣康酸的COOH极性使之与金属粘着形成相当牢固的膜，形成涂层，可用 于反应釜内部涂层。 ➢5、聚烯烃的改性 通过共聚、接枝或直接添加衣康酸自聚物可以增加聚乙烯、聚 丙烯这类聚合物的羧基数目，使得这些聚合物除双键之外增加通 过金属离子的离子键交联，可改变聚合物的很多物理性质，如透 明度、弹性、伸张特性、抗裂性、抗冲击性等。聚丙烯纤维中含 少量衣康酸就能大大改善其染色性能。