第4章：發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基-文庫(kù)吧資料
2024-08-18 09:37本頁(yè)面
【正文】 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程研究所陳洪章：在山東進(jìn)行秸稈纖維素燃料酒精發(fā)酵中試，用該法處理秸稈 300MHz－ 300KMHz+密閉容器 +210－ 220℃ ：糖化率隨溫度升高。 ： “爆米花” 采用物理法 增大纖維素酶與纖維素的接觸面 。 缺點(diǎn)： 耗能多。糖化效果與粉碎度有關(guān)。 2．纖維素原料預(yù)處理 ① 物理法： 4種，粉碎；去掉由半纖維與木質(zhì)素構(gòu)成的外殼；多孔，易于酶解作用 用球磨或碾磨將纖維素物質(zhì)粉碎。 要提高纖維素的糖化速度，必須： ①將天然纖維素粉碎 : 增加比表面，球磨機(jī)等，能耗高 ②除去木質(zhì)素： 除掉纖維素外部 “絕緣層” ，使酶能與纖維素接觸 ③破壞纖維素的晶態(tài)結(jié)構(gòu)： 總目的：增加酶與纖維素的接觸面 除去木質(zhì)素后， → 纖維素與酶的有效接觸面積增大→ 糖化明顯加速 糖化速度 =f（結(jié)晶度，有效比表面，內(nèi)部孔隙及其分布，聚合度等）。天然纖維素的平均分子量： 6～ 15 107； ： 原纖維 → 微纖維束 → 集合： 15－ 40根纖維分子長(zhǎng)鏈 =結(jié)晶部 +非結(jié)晶部 纖維分子整齊、規(guī)則排列而成，結(jié)晶部分較非結(jié)晶部分：更難分解。 二 .纖維素 中國(guó)： 10億 t/a纖維物質(zhì)；全球更多。 ⑥ 酶法水解淀粉的 4大優(yōu)點(diǎn)： ； ，無(wú)副反應(yīng)或很弱； （濃度 =25%－ 30% ，DE=98%）； （比酸法高 12%，比酶酸法高 5%）；水解產(chǎn)物較多，酶本身為 protein→ 水解液營(yíng)養(yǎng)豐富。 ④淀粉酶的性質(zhì)： ，各種淀粉酶含量不同 : 米曲霉： α 淀粉酶多，不耐酸，其它 3種酶少； 黑曲霉： α 淀粉酶少，耐酸性強(qiáng)，其它 3種酶多； 枯草桿菌： α 淀粉酶多，其它 3種酶少；耐熱（ 75～ 105℃ ） ，來(lái)源不同時(shí)，生化性質(zhì)不同 : 如不同來(lái)源的糖化酶對(duì)淀粉的分解程度不同 不同淀粉酶產(chǎn)生菌酶組成比較 產(chǎn)生菌 α 淀粉酶量 其它 3種淀粉酶量 α －淀粉酶耐酸性 １ 米曲霉 多 +++ 少 + 弱 ２ 黑曲霉 少 + 多 +++ 強(qiáng) ３ 枯草桿菌 多 +++ 少 + 耐熱 ⑤ 非發(fā)酵糖的形成 “葡萄糖轉(zhuǎn)移糖苷酶” ：可使 G與 G，或 G與麥芽糖 進(jìn)行 1， 6鍵結(jié)合，生成 異麥芽糖 等 非發(fā)酵糖 。 該酶也能分解麥芽糖 產(chǎn)生微生物； 黑曲霉、米曲霉 ： 打開(kāi) α 1， 6糖苷鍵（支鏈鍵） 別名 : 解支酶，淀粉 1， 6葡萄糖苷酶：支鏈淀粉 6葡聚糖水解酶（界限糊精酶， R酶） ,能水解含 1， 6鍵的糊精而生成 G。 ： 功能： 打開(kāi) α 1， 4糖苷鍵，產(chǎn)生 葡萄糖 直鏈淀粉水解產(chǎn)物： G 作用：每次切下一個(gè)“ G” 單元， → 生成 G，不生成麥芽糖。 β 淀粉酶 → β 麥芽糖（即麥芽糖的半縮醛羥基是β 構(gòu)型的）； 產(chǎn) β 淀粉酶的微生物： 多粘芽孢桿菌，巨大芽孢桿菌，蠟狀芽孢桿菌，環(huán)狀芽孢桿菌，假單孢菌，土佐鏈霉菌，霉菌。 [唾液、胰臟、麥芽里也含有 α淀粉酶 ]。 淀粉酶 : 名稱：液化酶； 任意內(nèi)斷 型酶； 產(chǎn)物光學(xué)構(gòu)型為 α 型 作用：打開(kāi) α 1,4糖苷鍵 直鏈淀粉水解產(chǎn)物： 將直鏈淀粉分子 α 1， 4鍵任意地不規(guī)則地?cái)嚅_(kāi)，形成若干個(gè) 短鏈糊精 ； 糊精繼續(xù)分解 → 13%G+87%麥芽糖 支鏈淀粉水解產(chǎn)物： 、不規(guī)則斷開(kāi) α1， 4鍵； α1， 6鍵（可繞過(guò) α1， 6鍵）： →G+麥芽糖 +糊精（少量） α淀粉酶 : 能迅速形成較多糊精，使淀粉醪液粘度快速下降，這種作用稱為 糊精化作用 ，或 液化作用 。 上述副反應(yīng)導(dǎo)致葡萄糖的 無(wú)效化 。 注意事項(xiàng) ： 高溫水解過(guò)程中常出現(xiàn) 兩種副反應(yīng)： 無(wú)效化 ： G重新縮合為二糖（龍膽二糖， β 1， 6鍵，異麥芽糖），這些糖為 非發(fā)酵糖 ，微生物不能利用。 優(yōu)點(diǎn)： 水解速度快，應(yīng)用普遍 應(yīng)用： AA發(fā)酵，核苷酸發(fā)酵均采用此法。 發(fā)酵培養(yǎng)基原料預(yù)處理 發(fā)酵工業(yè)所用原料以 農(nóng)副產(chǎn)品和工業(yè)有機(jī)下腳料 為主，為適于各種微生物利用，常需進(jìn)行預(yù)處理。 注意： 量多時(shí)有毒性，應(yīng) 流加 。 實(shí)例： 生產(chǎn) 紅霉素 ：要加入 正丙醇 ； 生產(chǎn) 核黃素 ：要加入 丙酸鹽 ； 生產(chǎn) 金霉素、灰黃霉素： 要加入 Cl元素等； 青霉素 G發(fā)酵時(shí)：加入 玉米漿 后產(chǎn)量從 20μ g/ml增加到 100μ g/ml； 原因： 玉米漿中含 苯乙酸，胺 ，能被優(yōu)先結(jié)合到青霉素分子中去，故可提高產(chǎn)量。 ： 機(jī)理不清，但效果明顯。 原因：玉米漿中含苯乙酸等 產(chǎn)生菌 自身合成 的、用于 目的產(chǎn)物 化學(xué)結(jié)構(gòu)形成的化合物 實(shí)例 ： α 氨基乙二酸、半胱 AA、纈氨酸 為青霉素、頭孢霉素 C合成的前體。培養(yǎng)基中需加入： 實(shí)例： 青霉素 G/V合成： 苯乙酸 /苯氧乙酸 。 CaCO3調(diào) pH！ 四 .生長(zhǎng)因子 五 .水質(zhì) 各地水質(zhì)不一致； 六 .前體 微生物合成 目的產(chǎn)物 必需的化學(xué)結(jié)構(gòu)。H 2O 許多抗生素發(fā)酵中通 NH3， 注意： NH3時(shí)防止局部 過(guò)堿 ： 少量多次，加強(qiáng)攪拌； 除菌： 因?yàn)榘彼泻写罅磕蛪A微生物 → 引起污染。 ：加 （ NH4） 2SO4 ， NH4+利用， → SO4過(guò)剩， → H2SO4→pH 下降 抑制雜菌；糖化酶活力高。 ② 含氮生理酸堿性鹽： 引起 pH變化 A.（ NH4） 2SO4 ： NH4+利用 ， SO42+2H+→H 2SO4, pH下降（生理酸性鹽） ： NO3利用 → Na++OH→NaOH ， pH上升（生理堿性鹽） 生理酸、堿性鹽配合理使用： 矯正 pH，意義重大 實(shí)例： ：加 NaNO3， → 菌體粗壯、培養(yǎng)時(shí)間短、糖化力高，酶活性強(qiáng)。 ⑤ AA： 成本高，一般不作為 N源用。 ④尿素： 成分單一，無(wú)上述復(fù)雜有機(jī) N的作用。 實(shí)例： ：影響 利福霉素 合成能力； ：提高“ 麥白霉素 ” 生物合成量。 玉米來(lái)源、加工方法不同，漿之化學(xué)成分不同 ③ 酵母膏、蛋白胨、魚(yú)粉、蠶蛹粉，血粉： 對(duì)不同微生物有不同的生物效應(yīng)。 原因 ：含有豐富的 AA、 還原糖 、有機(jī)酸、微量元素、生長(zhǎng)素。 “坐享其成” 產(chǎn)地、加工方法均影響餅粉的物質(zhì)組成：?。?！ 低溫壓榨： 4050℃ ； 中溫壓榨： 8090℃ ； 高溫壓榨： ≥ 100℃ ； 溶媒浸出： ②玉米漿 生產(chǎn)玉米淀粉、酒精發(fā)酵的副產(chǎn)物，其中固體含量達(dá) 50%左右，還含有較多有機(jī)酸， pH≈ 。 → 微生物在有機(jī) N源培養(yǎng)基中生長(zhǎng)旺盛，菌絲濃度增長(zhǎng)迅速。 、繁殖所需 N素： → 細(xì)胞建造 ； “目的產(chǎn)物”所需 N素： → 產(chǎn)物成分 “目的產(chǎn)物”所需“ 前體、調(diào)節(jié)物 ”： → 有機(jī) N源在工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基中十分重要！ N源 ① .餅粉類 ：黃豆餅粉，花生餅粉，棉籽餅
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