各種產(chǎn)品發(fā)酵第1頁(yè)/共83頁(yè)氨基酸市場(chǎng)中，谷氨酸鈉約占氨基酸總量的75%，其次為賴氨酸，約占產(chǎn)量的10%，其他約占15%。第2頁(yè)/共83頁(yè)二、谷氨酸發(fā)酵

微溶于冷水，較易溶于沸水，不溶于乙醇、乙醚和丙酮，能治療肝性昏迷癥。味精是以谷氨酸為原料生成的谷氨酸單鈉的俗稱。第3頁(yè)/共83頁(yè)1866年德國(guó)人利用H2SO4水解小麥面筋，分離一種酸性氨基酸命名谷氨酸。1910年日本味之素公司首先以面筋水解方法生產(chǎn)谷氨酸。1956年日本協(xié)和發(fā)酵公司分離選育出一種新的細(xì)菌——谷氨酸棒狀桿菌，進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)研究。1957年發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸正式商業(yè)生產(chǎn)。隨后其產(chǎn)量連年遞增，成為各種氨基酸產(chǎn)量的首位。我國(guó)味精的生產(chǎn)開(kāi)始于1923年，上海天廚味精廠最先用水解法生產(chǎn)。第4頁(yè)/共83頁(yè)谷氨酸鈉結(jié)構(gòu)式第5頁(yè)/共83頁(yè)谷氨酸結(jié)構(gòu)式第6頁(yè)/共83頁(yè)谷氨酸發(fā)酵工藝

國(guó)外谷氨酸采用甘蔗糖蜜或淀粉水解糖為原料的強(qiáng)制發(fā)酵工藝，產(chǎn)酸率為13%~15%，糖酸轉(zhuǎn)化率為50%~60%；國(guó)內(nèi)采用淀粉水解糖或甜菜糖蜜為原料生物素亞適量發(fā)酵工藝，產(chǎn)酸率為10%，轉(zhuǎn)化率為60%。第7頁(yè)/共83頁(yè)1.原料處理谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)以淀粉水解糖為原料。淀粉水解糖的制備一般有酶水解法和酸水解法兩種。第8頁(yè)/共83頁(yè)2.菌種擴(kuò)大培養(yǎng)谷氨酸產(chǎn)生菌擴(kuò)大培養(yǎng)的工藝流程為：斜面菌種→三角瓶培養(yǎng)→一級(jí)種子培養(yǎng)→二級(jí)種子培養(yǎng)→發(fā)酵罐。第9頁(yè)/共83頁(yè)3.谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵初期，菌體約2~4ｈ后即進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，代謝旺盛，糖耗快，須流加尿素以供給氮源并調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值至7.8~8.0，同時(shí)保持溫度為30~32℃。本階段主要是菌體生長(zhǎng)，幾乎不產(chǎn)酸，菌體內(nèi)生物素含量由豐富轉(zhuǎn)為貧乏，時(shí)間約12ｈ。隨后轉(zhuǎn)入谷氨酸合成階段，此時(shí)菌體濃度基本不變，α-酮戊二酸和由尿素分解后產(chǎn)生的氨合成谷氨酸。第10頁(yè)/共83頁(yè)這一階段應(yīng)及時(shí)流加尿素以提供氨及維持谷氨酸合成最適pＨ7.2~7.4，需大量通氣，并將溫度提高到谷氨酸合成最適溫度34~37℃。發(fā)酵后期，菌體衰老，糖耗慢，殘?zhí)堑?，需減少流加尿素量。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡、谷氨酸濃度不再增加時(shí)，及時(shí)放罐，發(fā)酵周期約為30ｈ。第11頁(yè)/共83頁(yè)4.谷氨酸分離提取谷氨酸提取有等電點(diǎn)法、離子交換法、金屬鹽沉淀法以及將上述方法聯(lián)合使用的方法。國(guó)內(nèi)多采用的是等電點(diǎn)-離子交換法。谷氨酸的等電點(diǎn)為3.22，這時(shí)它的溶解度最小，所以將發(fā)酵液用鹽酸調(diào)節(jié)到pH3.22，谷氨酸就可結(jié)晶析出。第12頁(yè)/共83頁(yè)晶核形成的溫度一般為25~30℃，為促進(jìn)結(jié)晶，需加入ａ型晶種育晶2h，等電點(diǎn)攪拌之后靜置沉降，再用離心法分離得到谷氨酸結(jié)晶。等電點(diǎn)法提取了發(fā)酵液中的大部分谷氨酸，剩余的谷氨酸可用離子交換法，進(jìn)一步進(jìn)行分離提純和濃縮回收。

第13頁(yè)/共83頁(yè)

谷氨酸發(fā)酵工藝流程第14頁(yè)/共83頁(yè)谷氨酸的分離與味精的制備第15頁(yè)/共83頁(yè)賴氨酸發(fā)酵

賴氨酸結(jié)構(gòu)式第16頁(yè)/共83頁(yè)賴氨酸為堿性必需氨基酸。由于谷物食品中的賴氨酸含量甚低，且在加工過(guò)程中易被破壞而缺乏。賴氨酸可以調(diào)節(jié)人體代謝平衡，賴氨酸為合成肉堿提供結(jié)構(gòu)組分，而肉堿會(huì)促使細(xì)胞中脂肪酸的合成。第17頁(yè)/共83頁(yè)向食物中添加少量的賴氨酸，可以刺激胃蛋白酶與胃酸的分泌，提高胃液分泌功效，起到增進(jìn)食欲、促進(jìn)幼兒生長(zhǎng)與發(fā)育的作用。賴氨酸還能提高鈣的吸收及其在體內(nèi)的積累，加速骨骼生長(zhǎng)。如缺乏賴氨酸，會(huì)造成胃液分泌不足而出現(xiàn)厭食、營(yíng)養(yǎng)性貧血，致使中樞神經(jīng)受阻、發(fā)育不良。第18頁(yè)/共83頁(yè)賴氨酸在醫(yī)藥上還可作為利尿劑的輔助藥物，治療因血中氯化物減少而引起的鉛中毒現(xiàn)象，還可與酸性藥物（如水楊酸等）生成鹽來(lái)減輕不良反應(yīng)，與蛋氨酸合用則可抑制重癥高血壓病，研究表明，補(bǔ)充賴氨酸能加速皰疹感染的康復(fù)并抑制其復(fù)發(fā)。第19頁(yè)/共83頁(yè)賴氨酸發(fā)酵工藝賴氨酸發(fā)酵法可分為二步發(fā)酵法（又稱前體添加法）和直接發(fā)酵法兩種。第20頁(yè)/共83頁(yè)二步發(fā)酵法是20世紀(jì)50年代初開(kāi)發(fā)的二步發(fā)酵法以賴氨酸的前體二氨基庚二酸為原料，借助微生物生產(chǎn)的酶（二氨基庚二酸脫羧酶），使其脫羧后轉(zhuǎn)變?yōu)橘嚢彼?。由于二氨基庚二酸也是用發(fā)酵法生產(chǎn)的，所以稱二步發(fā)酵法第21頁(yè)/共83頁(yè)該工藝仍較復(fù)雜，現(xiàn)已被直接發(fā)酵法取代直接發(fā)酵法是一種廣泛采用的賴氨酸生產(chǎn)法。常用的原料為甘蔗或甜菜制糖后的廢糖蜜、淀粉水解液等廉價(jià)糖質(zhì)原料。此外，醋酸、乙醇等也是可供選用的原料。直接發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸的主要微生物有谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌的突變株。第22頁(yè)/共83頁(yè)有機(jī)酸發(fā)酵

有機(jī)酸是分子中含有羧基（―COOH）的酸類(lèi)。柑橘、葡萄、食醋、泡菜等的酸味都是有機(jī)酸造成的。許多有機(jī)酸廣泛存在于動(dòng)植物和微生物體內(nèi)。微生物合成的有機(jī)酸有50多種，其中在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有較大用途，現(xiàn)已工業(yè)生產(chǎn)的有檸檬酸、乳酸、醋酸、葡萄糖酸、蘋(píng)果酸、曲酸、亞甲基丁二酸、α-酮戊二酸、丙酸、琥珀酸、抗壞血酸、水楊酸、赤霉酸及多種長(zhǎng)鏈二元酸等。第23頁(yè)/共83頁(yè)1.醋酸產(chǎn)生菌主要是醋桿菌屬和葡萄糖酸桿菌屬的許多種。它們能以酒精為原料，在有氧條件下，使乙醇脫氫生成乙醛，再使乙醛加水、脫氫生成醋酸。但從醋酸發(fā)酵液中分離醋酸，比起乙炔合成法和木材干餾法，在經(jīng)濟(jì)上很不合算。第24頁(yè)/共83頁(yè)2.乳酸產(chǎn)生菌1857年，巴斯德用顯微鏡觀察到牛奶變酸是由微生物所致。此后，人們發(fā)現(xiàn)大量能進(jìn)行乳酸發(fā)酵的微生物，僅細(xì)菌就有50多種，主要有乳桿菌屬、明串珠菌屬、片球菌屬、鏈球菌屬等。另外，根霉屬、毛霉屬也有很強(qiáng)的產(chǎn)乳酸能力。

第25頁(yè)/共83頁(yè)3．檸檬酸產(chǎn)生菌1893年，韋默爾發(fā)現(xiàn)青霉屬、毛霉屬的真菌能發(fā)酵糖液生成檸檬酸，之后又陸續(xù)分離出很多種產(chǎn)生檸檬酸的真菌和細(xì)菌。以糖質(zhì)為原料的檸檬酸工業(yè)生產(chǎn)主要使用黑曲霉，并普遍采用深層發(fā)酵工藝。第26頁(yè)/共83頁(yè)檸檬酸發(fā)酵

檸檬酸結(jié)構(gòu)式第27頁(yè)/共83頁(yè)檸檬酸（Criticacid）又稱枸櫞酸，無(wú)色半透明的結(jié)晶或白色的顆粒，或白色結(jié)晶狀粉末，無(wú)臭，味極酸，溶于水、醇和乙醚。水溶液呈酸性。在干燥空氣中微有風(fēng)化性，在潮濕空氣中有潮解性。175℃以上分解放出水及二氧化碳。用作實(shí)驗(yàn)試劑、色譜分析試劑及生化試劑，也用于緩沖液的配制。第28頁(yè)/共83頁(yè)用于食品工業(yè)酸味劑、醫(yī)藥清涼劑和其他化合物一同做為保藏劑，在洗滌劑工業(yè)，它是磷酸鹽理想的代替品，鍋爐化學(xué)清洗酸洗劑和鍋爐化學(xué)清洗漂洗劑。天然檸檬酸在自然界中分布很廣，在植物如檸檬、柑橘、菠蘿等果實(shí)和動(dòng)物的骨骼、肌肉、血液中都含有檸檬酸。第29頁(yè)/共83頁(yè)檸檬酸發(fā)酵與提取發(fā)酵有固態(tài)發(fā)酵、液態(tài)淺盤(pán)發(fā)酵和深層發(fā)酵三種方法。固態(tài)發(fā)酵是以薯干粉、淀粉粕以及含淀粉的農(nóng)副產(chǎn)品為原料，配好培養(yǎng)基后，在常壓下蒸煮，冷卻至接種溫度，接入種曲，裝入曲盤(pán)，在一定溫度和濕度條件下發(fā)酵。采用固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。第30頁(yè)/共83頁(yè)液態(tài)淺盤(pán)發(fā)酵多以糖蜜為原料，其生產(chǎn)方法是將滅菌的培養(yǎng)液通過(guò)管道轉(zhuǎn)入一個(gè)個(gè)發(fā)酵盤(pán)中，接入菌種，待菌體繁殖形成菌膜后添加糖液發(fā)酵。發(fā)酵時(shí)要求在發(fā)酵室內(nèi)通入無(wú)菌空氣。第31頁(yè)/共83頁(yè)深層發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的主體設(shè)備是發(fā)酵罐，現(xiàn)多采用通用發(fā)酵罐，發(fā)酵罐徑高比例一般是1︰2.5，應(yīng)能承受一定的壓力，并有良好的密封性。除通用式發(fā)酵罐外，還可采用氣升式發(fā)酵罐、塔式發(fā)酵罐和噴射自吸式發(fā)酵罐等第32頁(yè)/共83頁(yè)檸檬酸的發(fā)酵因菌種、工藝、原料而異，但在發(fā)酵過(guò)程中還需要掌握一定的溫度、通風(fēng)量及pH值等條件。一般認(rèn)為，黑曲霉適合在28~30℃時(shí)產(chǎn)酸。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致菌體大量繁殖，糖被大量消耗以致產(chǎn)酸降低，同時(shí)還生成較多的草酸和葡萄糖酸；溫度過(guò)低則發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。第33頁(yè)/共83頁(yè)微生物生成檸檬酸要求低pH，最適pH為2~4，這不僅有利于生成檸檬酸，減少草酸等雜酸的形成，同時(shí)可避免雜菌的污染。檸檬酸發(fā)酵要求較強(qiáng)的通風(fēng)條件，有利于在發(fā)酵液中維持一定的溶解氧量。隨著菌體生成，發(fā)酵液中的溶解氧會(huì)逐漸降低，從而抑制了檸檬酸的合成。采用加大空氣流速及攪拌速度的方法，使培養(yǎng)液中溶解氧達(dá)到60%飽和度對(duì)產(chǎn)酸有利。第34頁(yè)/共83頁(yè)檸檬酸發(fā)酵液中，除了主要產(chǎn)物外，還含有其他代謝產(chǎn)物和一些雜質(zhì)，如草酸、葡萄糖酸、蛋白質(zhì)、膠體物質(zhì)等，成分十分復(fù)雜，應(yīng)通過(guò)物理和化學(xué)方法將檸檬酸提取出來(lái)。大多數(shù)工廠仍采用碳酸鈣中和及硫酸酸解的工藝提取檸檬酸。除此之外，還可用萃取法和離子交換法提取檸檬酸。第35頁(yè)/共83頁(yè)乳酸發(fā)酵乳酸廣泛存在于植物、動(dòng)物、人體和微生物中，乳酸及其鹽類(lèi)、酯類(lèi)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保和印刷、印染、制革等化工領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，特別是食品工業(yè)中重要的酸味劑、穩(wěn)定劑和防腐劑。尤其是通過(guò)活性乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)富含乳酸的發(fā)酵酸奶、發(fā)酵蔬菜、發(fā)酵谷物等更是不可替代的現(xiàn)代食品。第36頁(yè)/共83頁(yè)乳酸發(fā)酵工藝1.分批發(fā)酵分批發(fā)酵是使用最廣泛的乳酸發(fā)酵方法，糖類(lèi)或薯類(lèi)原料經(jīng)液化、糖化后，使含糖量達(dá)到8%~10%，糖液經(jīng)過(guò)濾除渣后進(jìn)入發(fā)酵罐中，根據(jù)菌種的特點(diǎn)控制適宜的溫度，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄嚢瑁琾H值保持在5.5~6.0，傳統(tǒng)pH調(diào)節(jié)采用CaCO3中和，然后從乳酸鈣中提取乳酸，此工藝復(fù)雜，而且乳酸鈣對(duì)細(xì)胞代謝也有抑制作用。乳酸在發(fā)酵罐中積累到高峰時(shí)應(yīng)及時(shí)排出。第37頁(yè)/共83頁(yè)由于是分批發(fā)酵，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并找到適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，減少發(fā)酵損失，但間歇發(fā)酵會(huì)受到產(chǎn)物的抑制作用、發(fā)酵周期長(zhǎng)，總體發(fā)酵效率不高。第38頁(yè)/共83頁(yè)2.一步法發(fā)酵即淀粉的糖化作用和糖液發(fā)酵生成乳酸在同一個(gè)發(fā)酵容器內(nèi)進(jìn)行。糖化產(chǎn)生的葡萄糖可隨即被發(fā)酵成乳酸，克服糖化酶的產(chǎn)物抑制作用和高濃度葡萄糖對(duì)乳酸發(fā)酵的抑制，由于糖化和發(fā)酵同時(shí)進(jìn)行，可以加快整個(gè)工藝周期。第39頁(yè)/共83頁(yè)3.半連續(xù)發(fā)酵是指在分批發(fā)酵過(guò)程中間歇或連續(xù)的補(bǔ)加一種或多種營(yíng)養(yǎng)成分的發(fā)酵方法，多以補(bǔ)充葡萄糖為主。同傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，可以克服高濃度葡萄糖對(duì)乳酸發(fā)酵的抑制、避免一次投料細(xì)胞的大量生長(zhǎng)，可以得到比分批發(fā)酵更高的乳酸得率和產(chǎn)量。第40頁(yè)/共83頁(yè)4.連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸是指在發(fā)酵罐中連續(xù)添加培養(yǎng)基同時(shí)連續(xù)收獲乳酸的生產(chǎn)方法，發(fā)酵罐中的菌體細(xì)胞濃度和底物濃度保持不變，微生物在恒定狀態(tài)下生長(zhǎng)，有效地延長(zhǎng)了對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，可以有效地解除乳酸對(duì)發(fā)酵的抑制。第41頁(yè)/共83頁(yè)連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)酸效率和設(shè)備利用率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，如利用連續(xù)發(fā)酵工藝，在2L的連續(xù)發(fā)酵裝置中，每天置換1.5倍體積的培養(yǎng)液，連續(xù)發(fā)酵了64天。連續(xù)發(fā)酵主要缺點(diǎn)是在雜菌污染多的狀態(tài)下難以長(zhǎng)期操作、乳酸不易分離，目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。第42頁(yè)/共83頁(yè)5.原位分離技術(shù)發(fā)酵傳統(tǒng)分批發(fā)酵隨著發(fā)酵過(guò)程中乳酸的不斷產(chǎn)生，發(fā)酵液的pH逐漸降低，使乳酸菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)酸量受到抑制，加入碳酸鈣等中和劑，會(huì)影響乳酸的分離過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量。原位分離發(fā)酵（ISPR）是利用一定的裝置使成熟發(fā)酵液流向后處理單元的同時(shí)，使菌體返回生物反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)使用，并排除衰老細(xì)胞，因此也稱為細(xì)胞循環(huán)發(fā)酵。第43頁(yè)/共83頁(yè)抗生素發(fā)酵

抗生素的分類(lèi)抗生素是生物體在生命活動(dòng)中產(chǎn)生的一種次級(jí)代謝產(chǎn)物。這類(lèi)有機(jī)物質(zhì)能在低濃度下抑制或殺滅活細(xì)胞，這種作用又有很強(qiáng)的選擇性，例如醫(yī)用的抗生素僅對(duì)造成人類(lèi)疾病的細(xì)菌或腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的抑制或殺滅作用，而對(duì)人體正常細(xì)胞損害很小。第44頁(yè)/共83頁(yè)目前人們?cè)谏矬w內(nèi)發(fā)現(xiàn)的6000多種抗生素中，約60%來(lái)自放線菌?？股刂饕梦⑸锇l(fā)酵法生產(chǎn)，少數(shù)抗生素也可用化學(xué)方法合成，人們對(duì)天然得到的抗生素進(jìn)行生化或化學(xué)改造，使其具有更優(yōu)越的性能，這樣得到的抗生素叫半合成抗生素，其數(shù)目已達(dá)到2萬(wàn)多種?？股夭粌H廣泛用于臨床醫(yī)療，而且已經(jīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)及環(huán)保等領(lǐng)域中。第45頁(yè)/共83頁(yè)抗生素分為：（1）β-內(nèi)酰胺類(lèi)，即結(jié)構(gòu)中含有β-內(nèi)酰胺環(huán)的抗生素，主要包括：青霉素類(lèi)、青霉烯類(lèi)、頭孢菌素類(lèi)、單環(huán)β-內(nèi)酰胺類(lèi)和β-內(nèi)酰酶抑制劑類(lèi)等。（2）氨基糖甙類(lèi)，包括鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小諾霉素、阿斯霉素等。（3）四環(huán)素類(lèi)，包括四環(huán)素、土霉素、金霉素及強(qiáng)力霉素等。（4）氯霉素類(lèi)，包括氯霉素、甲砜霉素等。第46頁(yè)/共83頁(yè)（5）大環(huán)內(nèi)脂類(lèi)，臨床常用的有紅霉素、白霉素、無(wú)味紅霉素、乙酰螺旋霉素、麥迪霉素、交沙霉等。（6）作用于G+細(xì)菌的其他抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、萬(wàn)古霉素、桿菌肽等。（7）作用于G-菌的其他抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、環(huán)絲氨酸、利福平等。（8）抗真菌抗生素，如灰黃霉素。（9）抗腫瘤抗生素，如絲裂霉素、放線菌素D、博萊霉素、阿霉素等。

（10）具有免疫抑制作用的抗生素，如環(huán)孢霉素。第47頁(yè)/共83頁(yè)青霉素是最早發(fā)現(xiàn)并臨床應(yīng)用的一種抗生素，1929年由英國(guó)人A.Fleming發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)40年代完成分離、精制與結(jié)構(gòu)測(cè)定，并肯定療效，隨即廣泛應(yīng)用，在化學(xué)治療與抗生素發(fā)展史上占有極重要地位。第48頁(yè)/共83頁(yè)青霉素發(fā)酵

青霉素發(fā)酵生產(chǎn)培養(yǎng)基碳源采用淀粉經(jīng)酶水解的葡萄糖糖化液進(jìn)行流加。氮源可選用玉米漿、花生餅粉、精制棉籽餅粉，并補(bǔ)加無(wú)機(jī)氮源。前體有苯乙酸或苯乙酰胺，由于它們對(duì)青霉菌有一定毒性，故一次加入量不能大于0.1%，并采用流加的方式。無(wú)機(jī)鹽包括硫、磷、鈣、鎂、鉀等鹽類(lèi)，鐵離子對(duì)青霉菌有毒害作用，應(yīng)嚴(yán)格控制發(fā)酵液中鐵含量在30μg·mL-1以下。第49頁(yè)/共83頁(yè)國(guó)內(nèi)青霉素生產(chǎn)已占世界產(chǎn)量的近70%，國(guó)內(nèi)較大規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)有華藥、哈醫(yī)藥、魯抗等第50頁(yè)/共83頁(yè)1.發(fā)酵工藝流程第51頁(yè)/共83頁(yè)2.種子制備在培養(yǎng)基中加入比較豐富的容易代謝的碳源（如葡萄糖或蔗糖）、氮源（如玉米漿）、緩沖pH的碳酸鈣以及生長(zhǎng)所必需的無(wú)機(jī)鹽，并保持最適生長(zhǎng)溫度（25~26℃）和充分通氣、攪拌。在最適生長(zhǎng)條件下，到達(dá)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)菌體量的倍增時(shí)間約為6~7h。在工業(yè)生產(chǎn)中，種子制備的培養(yǎng)條件及原材料質(zhì)量均應(yīng)嚴(yán)格控制，以保持種子質(zhì)量的穩(wěn)定性。第52頁(yè)/共83頁(yè)3.發(fā)酵過(guò)程控制影響青霉素發(fā)酵產(chǎn)率的因素有環(huán)境因素，如pH值、溫度、溶氧飽合度、碳氮組份含量等；生理變量因素，包括菌絲濃度、生長(zhǎng)速度、形態(tài)等，對(duì)它們都要進(jìn)行嚴(yán)格控制。第53頁(yè)/共83頁(yè)發(fā)酵過(guò)程需連續(xù)流加補(bǔ)入葡萄糖、硫酸銨以及前體物質(zhì)苯乙酸鹽，補(bǔ)糖率是最關(guān)鍵的控制指標(biāo)，不同時(shí)期應(yīng)分段控制。在青霉素的生產(chǎn)中，讓培養(yǎng)基中的主要營(yíng)養(yǎng)物只夠維持青霉菌在前40h生長(zhǎng)，而在40h后，靠低速連續(xù)補(bǔ)加葡萄糖和氮源等，使菌半饑餓，延長(zhǎng)青霉素的合成期，大大提高了產(chǎn)量。第54頁(yè)/共83頁(yè)（1）培養(yǎng)基青霉素發(fā)酵中采用補(bǔ)料分批操作法，對(duì)葡萄糖、銨、苯乙酸進(jìn)行緩慢流加，維持一定的最適濃度。葡萄糖的流加，波動(dòng)范圍較窄，濃度過(guò)低使抗生素合成速度減慢或停止，過(guò)高則導(dǎo)致呼吸活性下降，甚至引起自溶，葡萄糖濃度調(diào)節(jié)是根據(jù)pH值，溶氧或CO2釋放率予以調(diào)節(jié)。第55頁(yè)/共83頁(yè)①碳源：生產(chǎn)菌能利用多種碳源，乳糖，蔗糖，葡萄糖，阿拉伯糖，甘露糖，淀粉和天然油脂。②氮源：玉米漿是最好的氮源，是玉米淀粉生產(chǎn)時(shí)的副產(chǎn)品，含有多種氨基酸及其前體苯乙酸和衍生物。如玉米漿質(zhì)量不穩(wěn)定，可用花生餅粉或棉籽餅粉取代，同時(shí)補(bǔ)加無(wú)機(jī)氮源。第56頁(yè)/共83頁(yè)③無(wú)機(jī)鹽：硫、磷、鎂、鉀等。④流加控制：補(bǔ)糖，根據(jù)殘?zhí)恰H值、尾氣中CO2和O2含量。殘?zhí)窃?.6%左右，pH開(kāi)始升高時(shí)加糖；補(bǔ)氮，流加酸酸銨、氨水、尿素，控制氨基氮含量為0.05%。第57頁(yè)/共83頁(yè)⑤添加前體：在青霉素合成階段，苯乙酸及其衍生物，苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等均可為青霉素側(cè)鏈的前體，直接摻入青霉素分子中，也具有刺激青霉素合成作用。但濃度大于0.19%時(shí)對(duì)細(xì)胞和合成有毒性，還能被細(xì)胞氧化。應(yīng)采用流加低濃度前體，一次加入量低于0.1%。第58頁(yè)/共83頁(yè)（2）溫度生長(zhǎng)適宜溫度為30℃，分泌青霉素溫度為20℃。但在20℃時(shí)青霉素破壞較少，。生產(chǎn)中采用變溫控制，即不同發(fā)酵階段采用不同溫度。前期控制在25~26℃左右，后期降溫控制在23℃。溫度過(guò)高則會(huì)降低發(fā)酵產(chǎn)率，增加葡萄糖的維持消耗，降低葡萄糖至青霉素的轉(zhuǎn)化得率。有的發(fā)酵過(guò)程在菌絲生長(zhǎng)階段采用較高的溫度，以縮短生長(zhǎng)時(shí)間，生產(chǎn)階段適當(dāng)降低溫度，以利于青霉素合成。第59頁(yè)/共83頁(yè)（3）pH合成的適宜pH值在6.4~6.6左右，避免超過(guò)7.0，青霉素在堿性條件下不穩(wěn)定，易水解。前期pH值控制在5.7~6.3，中后期pH值控制在6.3~6.6，通過(guò)補(bǔ)加氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)。pH較低時(shí)，加入CaCO3、通氨調(diào)節(jié)或提高通氣量；pH上升時(shí)，加糖、天然油脂或直接加酸。第60頁(yè)/共83頁(yè)（4）溶氧溶氧小于30%飽和度，產(chǎn)率急劇下降，低于10%，則造成不可逆的損害。溶氧過(guò)高，則菌絲生長(zhǎng)不良或加糖率過(guò)低，呼吸強(qiáng)度下降，影響生產(chǎn)能力的發(fā)揮。第61頁(yè)/共83頁(yè)（5）消沫發(fā)酵過(guò)程泡沫較多，需補(bǔ)加消沫劑。消沫劑主要有天然油脂（如玉米油）和化學(xué)消沫劑（如泡敵）。因其會(huì)影響呼吸代謝，所以添加時(shí)應(yīng)采取少量多次的原則，而不宜在前期加入過(guò)多。第62頁(yè)/共83頁(yè)4.發(fā)酵后處理（1）過(guò)濾發(fā)酵液在萃取之前需預(yù)處理，在發(fā)酵液中加少量絮凝劑沉淀蛋白，然后經(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾或板框過(guò)濾除掉菌絲體及部分蛋白。由于青霉素易降解，所以發(fā)酵液及濾液應(yīng)冷卻至10℃以下，過(guò)濾收率一般在90%左右。第63頁(yè)/共83頁(yè)（2）萃取青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游離酸易溶于有機(jī)溶劑，而青霉素鹽易溶于水。利用這一性質(zhì)，在酸性條件下青霉素轉(zhuǎn)入有機(jī)溶媒中，調(diào)節(jié)pH值，再轉(zhuǎn)入中性水相，反復(fù)幾次萃取，即可提純濃縮。萃取總收率在85%左右。整個(gè)萃取過(guò)程應(yīng)在10℃以下進(jìn)行。第64頁(yè)/共83頁(yè)（3）脫色萃取液中添加活性炭，除去色素、熱源，在經(jīng)過(guò)濾，除去活性炭。第65頁(yè)/共83頁(yè)（4）結(jié)晶萃取液一般通過(guò)結(jié)晶提純。青霉素鉀鹽在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入醋酸鉀-乙醇溶液，青霉素鉀鹽就結(jié)晶析出。然后采用重結(jié)晶方法，進(jìn)一步提高純度，將鉀鹽溶于KOH溶液，調(diào)節(jié)pH值至中性，加入無(wú)水丁醇，在真空條件下，共沸蒸餾結(jié)晶得純品。第66頁(yè)/共83頁(yè)酒精發(fā)酵

一、酒精的性質(zhì)酒精與水可以任意比例混合，體積發(fā)生收縮，并伴有放熱現(xiàn)象。此外，酒精能與醇、醚等有機(jī)溶劑良好混合，能溶解多種金屬鹽、烴、堿、脂肪酸等有機(jī)化合物，是一種重要的有機(jī)溶劑。酒精是一種易揮發(fā)、易燃易爆的危險(xiǎn)物品第67頁(yè)/共83頁(yè)發(fā)酵法生產(chǎn)酒精及其工藝流程

酒精的生產(chǎn)方法可分為微生物發(fā)酵法和化學(xué)合成法兩大類(lèi)。其中微生物發(fā)酵法最常用，而且簡(jiǎn)單。

微生物發(fā)酵法是指利用淀粉質(zhì)、糖質(zhì)或纖維質(zhì)原料，通過(guò)微生物發(fā)酵作用生成酒精的方法，簡(jiǎn)稱發(fā)酵法。制得的酒精稱為發(fā)酵酒精，目前普遍采用酵母菌作為發(fā)酵菌。第68頁(yè)/共83頁(yè)（一）淀粉質(zhì)原料制造酒精粉質(zhì)原料制造酒精工藝流程第69頁(yè)/共83頁(yè)（二）糖質(zhì)原料（糖蜜）制造酒精糖質(zhì)原料制造酒精工藝流程第70頁(yè)/共83頁(yè)（三）纖維質(zhì)原料制造酒精纖維質(zhì)原料制造酒精工藝流程第71頁(yè)/共83頁(yè)（四）亞硫酸鹽紙漿廢液制造酒精紙漿原料制造酒精工藝流程第72頁(yè)/共83頁(yè)其他產(chǎn)品發(fā)酵

維生素發(fā)酵（一）維生素B2維生素B2又稱核黃素，分子式為C17H20N4O6，是人體細(xì)胞中促進(jìn)氧化還原的重要物質(zhì)之一，參與體內(nèi)糖、蛋白質(zhì)、核酸、脂肪的代謝，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。第73頁(yè)/共83頁(yè)參與細(xì)胞的生長(zhǎng)代謝，調(diào)節(jié)腎上腺素的分泌，

具有保護(hù)皮膚毛囊黏膜及皮脂腺的功能，還有維持正常視覺(jué)機(jī)能的作用。人體如果缺乏核黃素，就會(huì)影響體內(nèi)生物氧化的進(jìn)程而發(fā)生代謝障礙，繼而出現(xiàn)口角炎、眼瞼炎、結(jié)膜炎、唇炎、舌炎、耳鼻黏膜干燥、皮膚干燥脫屑等。第74頁(yè)/共83頁(yè)1879年英國(guó)化學(xué)家布魯斯首先從乳清中發(fā)現(xiàn)維生素B2，1933年美國(guó)化學(xué)家Kuhn從牛奶中分離出了純維生素B2，1935年又確定了其結(jié)構(gòu)并合成了維生素B2。純維生素B2為黃棕色針狀晶體，味苦，幾乎無(wú)氣味。它微溶于水而不溶于丙酮、苯、氯仿和乙醚等有機(jī)溶劑。第75頁(yè)