基于黑曲霉发酵法年产10万吨葡萄糖酸工厂设计文献综述

 2022-02-13 08:02

全文总字数：7872

1 前 言

1.1 研究背景

我们要生产的葡萄糖酸是可以应用于化工、医药及食品等产业方面产品的重要中间体，可以用作后续生产葡萄糖酸的衍生物，当然也可直接作为产品，用在乳品工业上防止乳石沉淀；用在食品配方中作为酸味剂；也用来配制家用或工厂用清洗剂(替代多磷酸盐)、织物加工和金属加工的助剂、皮革矾鞣剂、去藻剂、金属除锈剂、建筑工业上混凝土的塑化剂、生物降解的螯合剂及二次采油的防沉淀剂等。早在20世纪50年代开始美国及日本等国家就在大批量生产了，目前在世界上葡萄糖酸盐的产量约四万吨，因此葡萄糖酸的研究及生产具有广阔的发展前景。

目前从葡萄糖制葡萄糖酸生产方法主要有生物发酵法、均相化学氧化法、电解氧化法和多相催化氧化法。能发酵葡萄糖产生葡萄糖酸的微生物极多，当前发酵主要是采用黑曲霉作为生产菌种，这种方法是目前国内外葡萄糖酸的主要生产方法。由于黑曲霉发酵生产过程中产量较高，且发酵过程容易控制，因此能够实时监测发酵液中葡萄糖酸浓度，对于预测黑曲霉发酵过程和指导发酵过程工艺优化有着很重要的作用。在葡萄糖酸生产过程中黑曲霉以葡萄糖为底物进行发酵生产，经葡萄糖糖化酶催化生成，从下列化学反应方程式来看，在合成途径中生成一分子FADH2，FADH2在呼吸链中以氧为受体被氧化。

Glucose FAD 1/2O2gt; Gluconate FADH2

2 文献综述

2.1生物发酵

生物发酵是利用微生物将碳水化合物通过氧化作用转化成可供生产使用的产品或中间产物。具体可以分为真菌发酵、细菌发酵、霉菌发酵、固定化细胞和固定化酶发酵法，目前普遍采用的是黑曲霉菌发酵法。固定化细胞和固定化酶是上世纪60年代发展起来的方法，酶(细胞)的固定化方法可以分为吸附法、共价偶联法、交联法及包埋法等4种。吸附法是通过载体表面和酶表面间的次级键相互作用，从而达到酶的固定；共价偶联法是通过共价键将酶活性侧链基团与载体的功能基结合，从而达到固定酶的作用，较为稳定利用酶的连续使用；交联法是利用双功能或多功能基团试剂在酶分子之间交联、架桥固定酶，易失活；包埋法包括网格包埋、微囊型包理及脂质体包埋等，因酶本身无化学结合反应，所以酶活高。缺点是固定化细胞和固定化酶法会受到扩散限制，耗氧量大，如何使传氧速率提高，是一个需要解决的问题。目前固定化酶的研究重点集中在设计、合成性能更好的新型酶固定化材料，开发简便、实用的固定化方法。近目前我国多采用发酵法生产葡萄糖酸钙，然后用葡萄糖酸钙经过离子交换、蒸发浓缩、结晶合成葡萄糖酸。

生物发酵法对温度的要求极为严格，需要培养菌种、筛选菌种及灭菌等诸多过程，副产物多，生产周期长，且生产的葡萄糖酸的过程中加入菌体等杂质，影响葡萄糖酸的产品纯度，因此该法的未来发展还需要解决很多技术问题。

2.2黑曲霉菌的简介

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