丙酸发酵工艺优化研究

发布时间：2021-02-26 18:23

　　微生物发酵生产丙酸已经引起了人们的广泛关注,发酵丙酸钙又称天然丙酸钙,属于天然高效、安全无毒、性能稳定、广谱的天然防腐剂,目前丙酸钙的发酵研究成为了食品添加剂和应用的一个热点。本文根据食品添加剂丙酸钙的工业大规模发酵的技术需求,通过对发酵工艺优化和中试放大过程的研究,建立了一种过程可控,经济性能较好,可直接应用于天然丙酸钙和维生素B₁₂联产的工业化生产工艺。本论文的主要研究内容和成果如下:1.两种丙酸杆菌发酵性能的比较通过费氏丙酸杆菌和产酸丙酸杆菌的发酵结果,摇瓶发酵168 h,费氏丙酸杆菌和产酸丙酸杆菌的丙酸产量分别为36.78 g·L^-1和37.41 g·L^-1,7 L发酵罐发酵168 h,产量可分别提高到42.10 g·L^-1和41.79 g·L^-1。因此,两株丙酸杆菌的发酵水平相当,用费氏丙酸杆菌替代产酸丙酸杆菌发酵生产丙酸是完全可行的。2.直接发酵联产丙酸钙和B₁₂发酵法生产食品添加剂丙酸盐的主要形式是丙酸钙,本实验采用氢氧化钙调节pH直接生产丙... 

【文章来源】：河北大学河北省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

丙酸杆菌的丙酸合成途径Fig1.1PropionicacidsynthesispathwayofPropionibacterium根据发酵代谢图及其发酵机理，我们可以得到一个理论等式[52,54]

河北大学硕士学位论文6图1.2为维生素B12的结构图。核苷酸咕啉环、coβ配基和含有核苷酸咕啉环的coα配基组成维生素B12的基本结构，四个吡咯和一个钴原子组成中心咕啉环，根据咕啉环上的Coβ配基的不同，会产生不同的维生素B12类物质，羟基维生素B12、氰基维生素B12、脱氧腺苷维生素B12和甲基维生素B12[57]。商品形式的维生素B12多为氰基维生素B12，无论哪种维生素B12，在哺乳动物体内都会转化为两种生物活性形式：脱氧腺苷维生素B12和甲基维生素B12。图1.2维生素B12分子结构Fig1.2StructureofVitaminB121.2.1维生素B12的理化性质维生素B12为红色晶体，无气味，容易吸附水分，在水和乙醇中易溶，不溶于丙酮、氯仿。在pH值4.5～5.0的条件下最稳定，强酸或碱性溶液中会被分解[58]。遇到了强光或紫外线会被破坏，所以常用的药品维生素B12必须长期避光保藏。1.2.2维生素B12的应用维生素B12被广泛应用在医药、食品及畜牧业等行业中。在食品及饲料工业上，可用于帮助促进猪、鸡等动物的健康生长，在食品及医药上，可用于预防和治疗慢性肝脏系统疾并神经痛等[57]。同时它也是哺乳动物等组织代谢反应所需的重要维生素。维生素B12可以制造骨髓红细胞，所以临床上发现它可以应用于预防和治疗恶性的贫血[59]，与其他抗叶酸药物合用还发现它可以预防和治疗脂肪性腹泻[60,61]。

河北大学硕士学位论文545.5.3产品分析图5.3为发酵产物丙酸钙的浓缩脱色烘干样品。经过高温浓缩脱色处理后，所得产品中有机酸的含量会有相对的减少，将所得干粉溶解稀释10倍，通过高效液相色谱检测各种酸的含量，通过换算结果如下表：表5.1发酵产品各种酸含量Table5.1Contentsofvariousacidsinfermentedproducts发酵液浓缩烘干后会有部分酸损失，因为实验室只是制作少量产品，所以使用烘箱进行烘干，而工业中常常使用喷干的方式，这种方式可大批量处理发酵液，并且丙酸损失较少。经过活性炭脱色后，丙酸的含量只有少量减少，证明活性炭吸附脱色时丙酸的损失很少，而且脱色效果也很好，可用来进行工业生产时脱色使用，最终产品含丙酸54.16%，经过换算所得产品的丙酸钙含量为69.74%，达到工业要求水平（50%），可以直接进行工业化生产。含量（%）丁二酸乳酸乙酸丙酸未脱色产品10.54.211.254.27脱色产品9.22.710.354.16图5.3150L发酵产品Figure5.3150Lfermentedproduct


本文编号：3052983