柠檬酸-PPT课件
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柠檬酸产生菌ppt课件
思考题
1.为什么在平板初筛中有些菌落透 明圈或显色圈很大，但摇瓶发酵试 验结果产酸甚低？
2.复筛中应该注意那些事项。
5、加入活性碳，保温脱色，并冷却
实验三 点样与展开的要求有哪些？
本实验包含有以下三个实验： 实验六 柠檬酸发酵产物及提取产品的检
应用正交实验
②复筛的菌种经过斜面传代，在摇瓶复筛中考查菌种的传代稳定性；
测、鉴定
微生物发酵工程是一门利用微生物科学和工程学 的原理去研究微生物在生物反应器中工艺特点和 生长规律的学科。主要研究微生物细胞中复杂的 生物化学反应，控制生物合成或降解、大规模地 生产预期的产物，达到特殊的目的。其应用范围 广泛，包括医药、食品、粮食、饲料、农业、林 业、化工、化纤、冶金、能源、环保等方面。
固定相的载体是制成特种滤纸的纯纤维素；
法优选柠檬酸产生菌的 （2）熔点测定仪测熔点。
经过菌株的复筛和正交实验得到是最佳培养基配方，在机械通风发酵罐内给予微生物较好的生长环境，通过控制温度、pH值、罐压、 通风量、搅拌转速等因素，使其产生更多的目的产物。
MgSO4·7H2O （%）
最佳发酵培养基 实验四 白酒知识 当加入弱于Cu2+的弱氧化剂次甲基蓝作为指示剂时，在滴定中Cu2+完全还原后，微过量的葡萄糖也能将次甲基蓝还原，使之蓝色消
3、黑曲霉耐酸性较强，在pH值1.6时仍能 失，即达到反应终点 。
这种设计的特点是在试验的全部处理组合中，仅挑选部分有代表性的水平组合进行试验。
将其定为基础发酵培养基，并以它确定了四个因素，每个因素各三个水平，如下表所示… P'——P度下的重量百分数 点样与展开的要求有哪些？
（2）熔点测定仪测熔点。
蒸馏法测定发酵液中的酒精含量
添加剂柠檬酸(共10张PPT)
1913年B.扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。
1952年 迈尔斯试验室采用深层发酵法大规模生产柠檬酸。
1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。
1966年后，天津市工业微生物研究所、上海市工业微生物研究所相继 开展用黑曲霉进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究，并获得成 功
柠檬酸的生产方法
------食品添加剂：柠檬酸
目录1Βιβλιοθήκη 2 3 4 5食品添加剂的
柠檬酸的简介
柠檬酸在食品工业中应用
柠檬酸的生产工艺
柠檬酸的安全性及其他
食品添加剂的
公元前1500年，埃及用食用色素为糖果着色。
舍19勒52首年先陈公从声元柑等橘开前中始4提用世取黑柠曲纪檬霉，酸浅。盘欧发洲酵制人取开柠檬始酸为。 葡萄酒人工着色。
菌种 1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。
------食品添加剂：柠檬酸
扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。
黑曲霉 其他生物菌种
柠檬酸在食品工业中应用
扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。
东汉时期，就使用盐卤作凝固剂制作豆腐。
发酵 柠檬酸在食品工业中应用
公公元元6前世4纪世，纪农，业欧科洲学人家 开贾始思为勰葡还萄在酒《人齐工民着要色术。》中，记三载羧了酸天然循色环素用于食品的方法。
水果提取法 化学合成法 生物发酵法
效率低
纯度低 成本高
工艺复杂 成本高 安全性低
效率高
成本低 安全性高
工艺相对简单
柠檬酸生物发酵方法
原料
糖质原料 石油原料
1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。
公元6世纪，农业科学家贾思勰还在《齐民要术》中，记载了天然色素用于食品的方法。
1952年 迈尔斯试验室采用深层发酵法大规模生产柠檬酸。
1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。
1966年后，天津市工业微生物研究所、上海市工业微生物研究所相继 开展用黑曲霉进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究，并获得成 功
柠檬酸的生产方法
------食品添加剂：柠檬酸
目录1Βιβλιοθήκη 2 3 4 5食品添加剂的
柠檬酸的简介
柠檬酸在食品工业中应用
柠檬酸的生产工艺
柠檬酸的安全性及其他
食品添加剂的
公元前1500年，埃及用食用色素为糖果着色。
舍19勒52首年先陈公从声元柑等橘开前中始4提用世取黑柠曲纪檬霉，酸浅。盘欧发洲酵制人取开柠檬始酸为。 葡萄酒人工着色。
菌种 1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。
------食品添加剂：柠檬酸
扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。
黑曲霉 其他生物菌种
柠檬酸在食品工业中应用
扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。
东汉时期，就使用盐卤作凝固剂制作豆腐。
发酵 柠檬酸在食品工业中应用
公公元元6前世4纪世，纪农，业欧科洲学人家 开贾始思为勰葡还萄在酒《人齐工民着要色术。》中，记三载羧了酸天然循色环素用于食品的方法。
水果提取法 化学合成法 生物发酵法
效率低
纯度低 成本高
工艺复杂 成本高 安全性低
效率高
成本低 安全性高
工艺相对简单
柠檬酸生物发酵方法
原料
糖质原料 石油原料
1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。
公元6世纪，农业科学家贾思勰还在《齐民要术》中，记载了天然色素用于食品的方法。
《柠檬酸发酵》课件
柠檬酸发酵的未来发展
生物技术进步
随着生物技术的不断发展，未来有望通过基因编辑和合成 生物学手段进一步提高柠檬酸发酵的产量和效率。
环保要求
随着环保意识的增强，开发低污染或无污染的柠檬酸发酵 工艺将成为未来研究的重要方向。
智能化发酵
借助物联网、大数据和人工智能等技术，实现柠檬酸发酵 过程的智能化监控和管理，提高生产效率和产品质量。
无水硫酸铵
作为氮源，提供菌种生长所需的氮元素。
玉米浆
含有丰富的维生素、氨基酸和生长因子，有 助于菌种的生长和代谢。
磷酸二氢钾
提供磷元素和钾元素，有助于菌种的正常代 谢。
菌种接种与发酵
菌种选择
选择高产柠檬酸的菌种，如黑曲霉、 青霉等。
接种量
根据发酵罐的大小和生产能力，确定 适宜的接种量，以保证发酵效率。
在缺氧条件下，菌体会进行厌氧呼吸，产生乳酸或乙醇等副产物，而不是柠檬酸 。因此，需要提供足够的氧来支持菌体的有氧代谢，从而获得高产量柠檬酸。
营养物质对柠檬酸发酵的影响
营养物质是柠檬酸发酵过程中的基础物质，包括碳源、氮源 、磷源和无机盐等。
不同的营养物质对柠檬酸发酵的影响不同。通过实验研究， 可以确定最佳的营养物质配比，以提高柠檬酸的产量。此外 ，添加一些生长因子或酶抑制剂也可以调节菌体的代谢途径 ，从而影响柠檬酸的产量。
柠檬酸发酵的控制策略
参数控制
通过控制温度、pH、溶氧浓度等关键 参数，保证发酵过程在最佳条件下进行
。
分离纯化
采用高效的分离纯化技术，如离子交 换、吸附、萃取等，将柠檬酸从发酵
液中提取出来。
补料控制
根据发酵过程的实时监测数据，适时 添加必要营养物质，避免因缺乏某些 关键成分而影响发酵。
生物化学 第九章 柠檬酸循环(共62张PPT)
2 FADH2 3
2 NADH 5
• Total
25 A底T物P磷酸化
丙酮酸只有4个氢，
但彻底氧化所放出的氢？
加水加氢
糖酵解+三羧酸循环的效率
糖酵解
1G → 2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸
→ 7ATP
三羧酸循环 2丙酮酸 → 25ATP
———————————————————————
32ATP
7、延胡索酸水合生成 L-苹果酸 Hydration of Fumarate to Produce Malate
8、 L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
Oxidation of Malate to Oxaloacetate
2F丙1（速21（FEEN氟与 糖或N(22不G四糖E5→变（＋、 、 琥 、αoo313AAl异丙C酮率2乙E的生能、酵构2u-rr：--1)DD酮mm） 丙 二 ）产产珀琥o：2柠酮）酸 受 酰 有 物 使 柠 解 抑为Pn二的aa戊物物酮酸氢珀v7为檬酸是是Att脱细辅氧细丙檬+制是辅eii氢硫Aoo二M控控酸硫酰三r辅酸糖糖Tnn氢胞酶氧胞酮酸剂s好 酶硫辛PP酸制制脱辛i-羧ooo酶类类C酶能化和酸循：A、氧，辛酸n：：氢酸酸ffo（、、：复量（组脱环AP生需oIIA酸上ss／脱NN循αTfD胞脂脂转底oo合状织氢的a物M酮P脱的SAA2Hcc羧氢e环质类类化、物2ugDD体态中酶化ii2体r磷戊tt氢-琥2oα2crr酶酶S的HH也、、aa为aN，c的、的复学b+-内酸延二酶H珀tt酮ci（i效A（、、een有c蛋蛋琥形e结调生糖合计最酶胡酸y酰D戊vvto组率线乙乙l）y白白珀成合ii-控物发体量Hx主、素aa-lC二-分iC粒酰酰d质质C酸氟：合酵活cco要C酸oa酸iio）A体--ss彻彻A柠atCC成为性A的i--o2tAA）ooo底底檬n需氧降+产AAcc）S、oo分分酸求所低能unn胰c解解ii，调抑的途ttcaa岛i的的不tt节制n径ee素a共共能,！t2这e2同同往2N种N2A途途N下AF现DADA径径反HD象HD！！应HH巴2，斯55称5德3致(L死. 性合成
年产5万吨柠檬酸生产车间设计ppt课件
1 工作压力 MPa 0.4
2 工作温度 ℃ 32℃
5
3 工作介质
发酵液
4 全容积 m3 230
5 工作容积 m3 195.5
6 热交换面积 m3 189.2
技术要求
1、本设备按GB150-98《钢制压力容器》及
HG20584-98《钢制化工容器制造技术规定》进
行制造、试验和验收。
2、焊接采用电弧焊，焊条型号为T422。
3、焊接接头型式按GB985-80中规定；除图中注
明外，角焊缝的腰高按较薄板的厚度；法兰的
6
焊接按相应法兰标准的规定。
4、连接液面计的上下接管法兰面，应在同一垂
直平面，其垂直中心线偏差<1mm。
5、筒体、封头及其相连接的对接焊缝应进行无
7
损伤检查，探伤长度为15%。 6、设备制造完毕后，以1.2MPa表压进行液压试
生产排出的废水浓度低，色泽从酱黑色变为 黄色； 相信本人所设计的车间能为柠檬酸的生产厂家 提供更洁净安全的环境，使生产柠檬酸更高效。
Page：14
参考文献
[1] 潘胜龙：玉米清夜发酵生产柠檬酸的工艺研究[J]，安徽农业科学，2010，29(38)，16701-10762。 [2] 滕学东：黑曲霉发酵产柠檬酸的清洁生产工艺研究[D]，南京：南京工业大学，2012。 [3] 孙荣, 王燕，杨平平：柠檬酸发酵现状及展望[J]，中国调味品，2011,1(36),90-96。 [4] 吴玉熙：玉米生产柠檬酸生产工艺改进[J]，科技创新导报，2011，30,P133。 [5] 金其荣：有机酸发酵工艺学[M]，中国轻工业出版社，1987，97-113，138-193，212-286。 [6] 冯志合，卢涛：中国柠檬酸行业概况[C]，中国发酵工业协会，中国食品添加剂专论综述，北京，2011，158-163。 [7] 杜剑：年产10000吨柠檬酸发酵工厂设计[D]，山东：山东轻工业学院，2012。 [8] 周剑平,龚伟中，王治业等：固定化黑曲霉发酵玉米糖液生产柠檬酸的研究[J]，微生物学通报，2001,28(5),29-32。 [9] 江科：玉米干法脱胚技术[J]，加工技术，农产品加工，2006,10,42。 [10] 郑裕国，薛亚平：生物工程设备[M]，化学工业出版社，2007,4-64，182-294。 [11] 徐仁方：关于柠檬酸行业生产技术统计指标的修改建议及说明[R]，发酵有机酸科技交流，2008，8，69-72。 [12] 吴思方：生物工程工厂设计概论[M]，中国轻工业出版社，2013,43-168，257-299。 [13] 黄志坚，苏杨。孟绳续：发酵罐搅拌装置的优化设计[J]，化学工程，2009，9(37)，24-27。 [14] 侯洪国：大型侧搅拌发酵罐内气液两相流的计算流体力学模拟[D]，天津：天津大学化工学院，2010。 [15] 刘鹤年：流体力学（第二版）[M]，中国建筑工业出版社，2004。
2 工作温度 ℃ 32℃
5
3 工作介质
发酵液
4 全容积 m3 230
5 工作容积 m3 195.5
6 热交换面积 m3 189.2
技术要求
1、本设备按GB150-98《钢制压力容器》及
HG20584-98《钢制化工容器制造技术规定》进
行制造、试验和验收。
2、焊接采用电弧焊，焊条型号为T422。
3、焊接接头型式按GB985-80中规定；除图中注
明外，角焊缝的腰高按较薄板的厚度；法兰的
6
焊接按相应法兰标准的规定。
4、连接液面计的上下接管法兰面，应在同一垂
直平面，其垂直中心线偏差<1mm。
5、筒体、封头及其相连接的对接焊缝应进行无
7
损伤检查，探伤长度为15%。 6、设备制造完毕后，以1.2MPa表压进行液压试
生产排出的废水浓度低，色泽从酱黑色变为 黄色； 相信本人所设计的车间能为柠檬酸的生产厂家 提供更洁净安全的环境，使生产柠檬酸更高效。
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参考文献
[1] 潘胜龙：玉米清夜发酵生产柠檬酸的工艺研究[J]，安徽农业科学，2010，29(38)，16701-10762。 [2] 滕学东：黑曲霉发酵产柠檬酸的清洁生产工艺研究[D]，南京：南京工业大学，2012。 [3] 孙荣, 王燕，杨平平：柠檬酸发酵现状及展望[J]，中国调味品，2011,1(36),90-96。 [4] 吴玉熙：玉米生产柠檬酸生产工艺改进[J]，科技创新导报，2011，30,P133。 [5] 金其荣：有机酸发酵工艺学[M]，中国轻工业出版社，1987，97-113，138-193，212-286。 [6] 冯志合，卢涛：中国柠檬酸行业概况[C]，中国发酵工业协会，中国食品添加剂专论综述，北京，2011，158-163。 [7] 杜剑：年产10000吨柠檬酸发酵工厂设计[D]，山东：山东轻工业学院，2012。 [8] 周剑平,龚伟中，王治业等：固定化黑曲霉发酵玉米糖液生产柠檬酸的研究[J]，微生物学通报，2001,28(5),29-32。 [9] 江科：玉米干法脱胚技术[J]，加工技术，农产品加工，2006,10,42。 [10] 郑裕国，薛亚平：生物工程设备[M]，化学工业出版社，2007,4-64，182-294。 [11] 徐仁方：关于柠檬酸行业生产技术统计指标的修改建议及说明[R]，发酵有机酸科技交流，2008，8，69-72。 [12] 吴思方：生物工程工厂设计概论[M]，中国轻工业出版社，2013,43-168，257-299。 [13] 黄志坚，苏杨。孟绳续：发酵罐搅拌装置的优化设计[J]，化学工程，2009，9(37)，24-27。 [14] 侯洪国：大型侧搅拌发酵罐内气液两相流的计算流体力学模拟[D]，天津：天津大学化工学院，2010。 [15] 刘鹤年：流体力学（第二版）[M]，中国建筑工业出版社，2004。
柠檬酸简介演示
发酵结束后，提取柠檬酸，进 行过滤、浓缩、结晶等精制过
程。
03
柠檬酸的应用领域
食品和饮料行业
食品添加剂
柠檬酸广泛用于饮料、糖 果、饼干等食品中，改善 口感，同时具有防腐作用 。
肉类加工
柠檬酸可用于肉类加工， 提高产品质量和延长保质 期。
乳制品
柠檬酸可用于乳制品中， 改善口感和稳定性。
医药行业
药品辅料
02
柠檬酸是一种白色结晶粉末，具 有吸湿性，易溶于水，口感酸涩 。
柠檬酸的化学性质
柠檬酸是一种弱有机酸，具有 酸性，可与碱反应生成盐和水 。
柠檬酸在加热条件下可发生酯 化反应，生成柠檬酸酯。
柠檬酸在生物化学反应中常作 为中间产物，参与能量代谢和 蛋白质合成等重要生命活动。
柠檬的自然来源
柠檬酸主要来源于柑橘类水果，如柠 檬、橙子、柚子等，以及某些蔬菜和 酵母。
缓解口渴
柠檬水口感清爽，能够缓解口渴，提供良好的口腔卫生。
柠檬酸在医疗领域的应用
预防和治疗心血管疾病
01
柠檬酸可以作为药物用于预防和治疗心血管疾病，降低血压和
血脂水平。
增强免疫力
02
柠檬酸可以增强人体免疫力，对于预防和治疗一些感染性疾病
有一定的帮助。
抗癌作用
03
研究表明，柠檬酸具有抗癌作用，可以抑制肿瘤细胞的生长和
提取和精制
发酵结束后，提取柠檬酸 ，进行过滤、浓缩、结晶 等精制过程。
现代生物技术生产工艺
01
02
03
04
基因工程菌的构建
利用基因工程技术，构建能够 生产柠檬酸的工程菌。
培养基的配置
根据工程菌的生长需求，配置 适合的培养基。
程。
03
柠檬酸的应用领域
食品和饮料行业
食品添加剂
柠檬酸广泛用于饮料、糖 果、饼干等食品中，改善 口感，同时具有防腐作用 。
肉类加工
柠檬酸可用于肉类加工， 提高产品质量和延长保质 期。
乳制品
柠檬酸可用于乳制品中， 改善口感和稳定性。
医药行业
药品辅料
02
柠檬酸是一种白色结晶粉末，具 有吸湿性，易溶于水，口感酸涩 。
柠檬酸的化学性质
柠檬酸是一种弱有机酸，具有 酸性，可与碱反应生成盐和水 。
柠檬酸在加热条件下可发生酯 化反应，生成柠檬酸酯。
柠檬酸在生物化学反应中常作 为中间产物，参与能量代谢和 蛋白质合成等重要生命活动。
柠檬的自然来源
柠檬酸主要来源于柑橘类水果，如柠 檬、橙子、柚子等，以及某些蔬菜和 酵母。
缓解口渴
柠檬水口感清爽，能够缓解口渴，提供良好的口腔卫生。
柠檬酸在医疗领域的应用
预防和治疗心血管疾病
01
柠檬酸可以作为药物用于预防和治疗心血管疾病，降低血压和
血脂水平。
增强免疫力
02
柠檬酸可以增强人体免疫力，对于预防和治疗一些感染性疾病
有一定的帮助。
抗癌作用
03
研究表明，柠檬酸具有抗癌作用，可以抑制肿瘤细胞的生长和
提取和精制
发酵结束后，提取柠檬酸 ，进行过滤、浓缩、结晶 等精制过程。
现代生物技术生产工艺
01
02
03
04
基因工程菌的构建
利用基因工程技术，构建能够 生产柠檬酸的工程菌。
培养基的配置
根据工程菌的生长需求，配置 适合的培养基。
柠檬酸发酵ppt课件
2019
-
6
2019
图5-1 EMP途径 “-1”代表消耗ATP数“＋2”代表生成ATP数
7
（二）HMP途径
HMP途径又称磷酸戊糖途径（图5-2）。它是循环途径。
C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
2019
-
3
三、 ATP的产生
ATP是生物体内能量的主要传递者。 当微生物获得能量后，都是先将它们转换成ATP。当需要能量时，ATP 分子上的高能键水解，重新释放出能量。ATP是一高能磷酸化合物，ADP 与Pi合成ATP的过程叫做磷酸化。 微生物体内ATP合成的方式有三种：
（一）底物水平磷酸化:底物分子中的能量直接以高能键形式转移给ADP
2CH3CHO + 2H2O
2CH3CHO + O2
乙醛脱氢酶
CH3C00H
2019
-
25
参与醋酸发酵的微生物主要是细菌，统称为醋酸细菌。它们之中既有 好氧性的醋酸细菌，例如纹膜醋酸杆菌，氧化醋酸杆菌，巴氏醋酸杆 菌，氧化醋酸单胞菌等；也有厌氧性的醋酸细菌，例如热醋酸梭菌， 胶醋酸杆菌等。
2019
3.葡萄糖淀粉酶 这种酶是从淀粉分子的非还原端开始，每次切割下一个葡萄糖分子。 但对α －1，6键作用缓慢。黑曲霉、米曲霉可产生这种酶。
4.极限糊精酶
这种酶专门分解α －1，6键，切下枝链淀粉的侧枝，黑曲霉和米曲霉 也可产生这种酶。
2019
-
15
柠檬酸的提取工艺课件
操作人员需要经过培训，了解设备的结构、原理和操作方法，以确保正确使用设 备。
定期维护和检查
为了确保设备的正常运行和使用寿命，需要定期对设备进行检查和维护。例如， 清洗设备、更换磨损部件和检查设备的密封性能等。
04
CATALOGUE
柠檬酸提取工艺中的问题及解决方案
发酵过程中菌体的选择和控制
总结词
在柠檬酸提取工艺中，菌体的选择和控制是关键环节，直接影响到发酵效率和产品质量。
产品纯度和产量的提高方案
要点一
总结词
要点二
详细描述
提高产品纯度和产量是柠檬酸提取工艺的核心目标。
针对这个问题，可以采取多种措施。例如，优化发酵条件， 提高菌体产酸能力和发酵效率；改进提取工艺，提高提取 率和产品质量；采用多次离子交换、反渗透等技术提高产 品纯度；通过添加前体物质、优化补料策略等手段提高产 量。此外，还可以采用先进的分离和纯化技术，如膜分离、 色谱分离等，进一步优化产品纯度和产量。
05
CATALOGUE
未来柠檬酸提取工艺的发展趋势
新型提取技术的应用
生物提取技术
利用微生物或酶分解植物材料，提取柠檬酸等有机酸。
膜分离技术
利用膜的孔径大小不同，实现选择性透过，分离出柠檬酸等有机酸。
超临界流体萃取技术
利用超临界流体为萃取剂，高效分离出柠檬酸等有机酸。
环保和节能的考虑
高效提取工艺
详细描述
首先，要选择适合的菌种。通常，产酸能力强、耐酸、耐高温的菌种是优选对象。其次，要对菌体进行严格的控 制，包括发酵温度、pH值、营养成分等。通过这些措施，可以提高菌体生长速度和代谢产物的积累。
提取过程中杂质的去除
总结词
提取过程中，去除杂质是保证产品纯度和质量的重要步骤。
定期维护和检查
为了确保设备的正常运行和使用寿命，需要定期对设备进行检查和维护。例如， 清洗设备、更换磨损部件和检查设备的密封性能等。
04
CATALOGUE
柠檬酸提取工艺中的问题及解决方案
发酵过程中菌体的选择和控制
总结词
在柠檬酸提取工艺中，菌体的选择和控制是关键环节，直接影响到发酵效率和产品质量。
产品纯度和产量的提高方案
要点一
总结词
要点二
详细描述
提高产品纯度和产量是柠檬酸提取工艺的核心目标。
针对这个问题，可以采取多种措施。例如，优化发酵条件， 提高菌体产酸能力和发酵效率；改进提取工艺，提高提取 率和产品质量；采用多次离子交换、反渗透等技术提高产 品纯度；通过添加前体物质、优化补料策略等手段提高产 量。此外，还可以采用先进的分离和纯化技术，如膜分离、 色谱分离等，进一步优化产品纯度和产量。
05
CATALOGUE
未来柠檬酸提取工艺的发展趋势
新型提取技术的应用
生物提取技术
利用微生物或酶分解植物材料，提取柠檬酸等有机酸。
膜分离技术
利用膜的孔径大小不同，实现选择性透过，分离出柠檬酸等有机酸。
超临界流体萃取技术
利用超临界流体为萃取剂，高效分离出柠檬酸等有机酸。
环保和节能的考虑
高效提取工艺
详细描述
首先，要选择适合的菌种。通常，产酸能力强、耐酸、耐高温的菌种是优选对象。其次，要对菌体进行严格的控 制，包括发酵温度、pH值、营养成分等。通过这些措施，可以提高菌体生长速度和代谢产物的积累。
提取过程中杂质的去除
总结词
提取过程中，去除杂质是保证产品纯度和质量的重要步骤。
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5
二、 柠檬酸发酵微生物
1) 黑曲霉（Aspergillus niger）
6
2019/3/18
二、 柠檬酸发酵微生物
2) 黑曲霉（Aspergillus niger）的生理特 征 黑曲霉生长最适pH值因菌种而异，一般为 pH3~7；产酸最适pH为1.8~2.5。pH值中性或
碱性时，会产生较多草酸和葡萄糖酸。
葡萄糖 乙酸
烷烃
9
2019/3/18
葡萄糖为碳源
糖经EMP、HMP途径形成丙酮酸。
黑曲霉生长期与产酸期都存在EMP与HMP途径， 前者EMP:HMP=2:1，后者EMP:HMP=4：1
磷酸果糖激酶
2019/3/18
南京师范大学金女院
10
丙酮酸生成草酰乙酸和乙酰CoA
丙酮酸经CO2固定生成草酰乙酸（丙酮酸羧化酶）
南京师范大学金女院 15
2019/3/18
积累柠檬酸要求在发酵过 程中培养基中Mn 2+浓度 要低， 导致NH 4+浓度升 高；侧系呼吸链，发酵时 不能缺氧。
2019/3/18
南京师范大学金女院
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2、丙酮酸羧化酶：组成型酶，不被调节控制。 就源源不断地提供草酰乙酸。 3、柠檬酸合成酶：柠檬酸合成酶是TCA循环第 一个酶。但黑曲霉中柠檬酸合成酶没有调节作用。
我国柠檬酸行业从产量上位居世界第一 ，并获得成功，从而确定了中国柠檬酸生产
的这一主要工艺路线。薯干粉深层发酵柠檬
酸，原料丰富，工艺简单，不需添加营养盐
，产率高，边糖化边发酵的工艺，生产周期
比国外要短，是中国独特的先进工艺。 4
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丰原生化 玉米为原料
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柠檬酸
主要内容
一、柠檬酸生产的历史 二、 柠檬酸发酵微生物 三、柠檬酸生物合成途径 四、柠檬酸发酵工艺 五、柠檬酸提取
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柠檬酸
柠檬酸(Citric acid)，又名枸橼酸，分子式为 C6H8O7。外观为白色颗粒状或白色结晶粉末，无 臭，具有令人愉快的强烈的酸味，相对密度为 1.6550。柠檬酸易溶于水、酒精、不溶于醚、酯、 氯仿等有机溶剂。柠檬酸是生物体主要代谢产物 之一。
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黑曲霉利用糖类为原料生产柠
檬酸时，柠檬酸如何积累？
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乙酸为碳源
丙酮酸氧化脱酸生成乙酰-CoA和CO2固 定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶 不被调节，增强了合成柠檬酸能力。
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3、顺乌头酸水合酶
顺乌头酸水合酶失活是阻断TCA循环，大量生成柠檬 酸的必要条件。 柠檬酸产生菌体内该酶的活性本身就要求很弱， 该酶是个含铁的非血红蛋白。在菌体生长到 研究表明，黑曲霉中顺乌头酸水合酶，它在催化 足够菌数时，适量加入亚铁氰化钾（黄血 时能建立下面的平衡：柠檬酸 :顺乌头酸:异柠檬酸 Fe++ 生成络合物， ＝盐），使与铁硫中心的 90:3:7。
则该酶失活或活性减少，而积累柠檬酸。添 加顺乌头酸酶抑制剂，如亚铁氰化钾（黄血 盐 ）可促进柠檬酸积累。
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4.异柠檬酸脱氢酶
柠檬酸浓度升高到某一水平就抑制异柠 檬酸脱氢酶活力，从而进一步促进了柠 檬酸自身积累
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随着柠檬酸积累，pH降低到一定 程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸 脱氢酶失活(顺乌头酸酶、异柠檬 酸酶在pH2.0时失活)，更有利于柠 檬酸的积累及排出细胞外。
CO2+丙酮酸+ATP+H2O
Mg++
草酰乙酸+ADP+Pi
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柠檬酸合成酶
顺乌头酸合成酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ异柠檬酸脱氢酶
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葡萄糖
6-磷酸果糖 磷酸果糖激酶 1.6－二磷酸果糖
HMP
黑 曲 霉 中 柠 檬 酸 的 代 谢
丙酮酸 丙酮酸羧化酶
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。
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我国1966年后，天津市工业微生物研究所、 上海市工业微生物研究所相继开展用黑曲霉 进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究
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NADH被氧化了，又没有产生ATP。
为了解释这种现象，有人提出了一种假设： 菌体内存在一条侧系呼吸链 实验证明，某些微生物体内确实存在侧系 呼吸链，该侧系呼吸链中的酶系强烈需氧， 如在柠檬酸的发酵中，发酵液的溶氧浓度 在很低水平维持一段时间，或中断供氧一 段时间（20分钟），则这一侧系呼吸链不 可逆的失活，其结果是菌体不再产酸，而 是产生了大量的菌体。
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一、柠檬酸生产的历史
柠檬酸1784年由Scheels从柠檬中提取发现。 1893年前，主要用柑橘、菠萝果实提取柠檬酸。 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。
生长最适温度为33~37℃，产酸最适温度 在28~30℃。
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二、 柠檬酸发酵微生物
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三、柠檬酸生物合成途径
柠檬酸生物合成途径有多种，原料不同， 菌种不同，途径也不同，黑曲霉可以由糖类、 乙醇为原料发酵生产柠檬酸，这是一个非常 复杂的生理生化过程。对柠檬酸的发酵机理 长期以来基于假设。
CO 2
乙酰CoA
草酰乙酸 柠檬酸合成酶
柠檬酸
顺乌头酸酶
顺乌头酸 α-酮戊二酸 异柠檬酸
异柠檬酸脱氢酶
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1、磷酸果糖激酶（PFK） NH4+激活PFK的活性，ATP抑制PFK活性。
研究表明，柠檬酸产生菌——黑曲霉如果生 长在Mn+缺乏的培养基中，NH4+浓度异常的高，可 达到25mmol/L，显然，由于Mn+的缺乏，使得微生 物体内NH4+浓度升高，使得葡萄糖源源不断的合 成大量的柠檬酸。