有机酸发酵工艺学.ppt

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1、李松安徽工程大学生化学院生物工程教研室2021/10/81有机酸发酵工艺学第五章衣康酸2021/10/82Itaconicacid2021/10/83第一节衣康酸发酵史及理化性质2021/10/84一、衣康酸发酵史1836：Baup于蒸馏分解柠檬酸时发现的，同时这也是最原始的衣康酸制备方法。1929：日本人木下广野在盐水浸渍的酸梅汁中分离出一种产生衣康酸的能力微生物，能耐高渗透压并能利用葡萄糖、蔗糖产生衣康酸的青绿色曲霉，并定名为衣康酸曲霉，这是最早发现的能产生衣康酸的微生物。20世纪30年代，Calam、Oxford和Ratajak等人

2、先后报道了利用土曲霉为菌种将葡萄糖发酵生成衣康酸。20世纪40年代以后，随着化学工业的迅速发展，衣康酸的用途也得到了清晰的认识，美国农业部北方地区研究所对衣康酸的工业化生产做了大量的工作。1945年，Lockwook分离出了适合表面培养的Asp.terreus265，对糖转化率达30~50%。不久又从Texas土壤中分离出一株表面培养和深层培养均能适用的Asp.terreusNRRL1960，对糖转化率为47.3%。1952年，Pfeifer等利用该菌在2.2m3发酵罐中开始小规模生产，产酸达3.24%，转化率45%。1955年建立了全世

3、界第一个以蔗糖为原料发酵法生产衣康酸的公司。2021/10/8520世纪50年代起，世界各国出现了一大批研究衣康酸发酵的学者。他们筛选了大量的菌种，利用淀粉、蔗糖、糖蜜等不同原料进行衣康酸发酵研究，大大地推动了发酵法生产衣康酸的科研及生产。1970年10月，日本静岗县磐田化学公司建立了一座年产1000t衣康酸的工厂，成为当时最大的衣康酸生产公司（该公司目前生产能力为1500t/a）。1977年，日本筑波大学应用化学系宣布以木屑水解液为主要碳源，采用土曲霉K26为菌种发酵制备衣康酸获得成功，其产酸达4.75%，对糖转化率最高可达54.9%。

4、20世纪80年代以来，衣康酸的研究得到迅速发展，更多的微生物如假丝酵母M31、黑曲霉P-1等被发现能够产生衣康酸。多年来一直争论不休的衣康酸合成机理得以更深入研究。2021/10/86我国在20世纪60年代初就已经有衣康酸生产。当时兰州石油化学公司从英国引进的腈纶生产线以衣康酸做第三单体，化工部投资在上海溶剂厂建立一年产200t的衣康酸生产车间，产酸3%左右，转化率35%，后因文革停产。80年代末期才全面、系统开展地衣康酸的发酵研究。1992年，云南天力生物发酵厂宣布建成国内首条年产300t衣康酸生产线。1994年，该厂又在此基础上建成年

5、产2000t衣康酸生产线，以白糖为原料，在300m3气升式发酵罐中产酸50g/L以上，对糖转化率大于50%，收率60%，发酵周期50h。四川成都后克公司、浙江江山国光生物化工公司、广东雷州衣康酸公司相继投产成功。至此，我国衣康酸产业化体系初步形成。20世纪90年代末，我国已有10多家康康酸生产厂。2021/10/87以微生物发酵生产衣康酸已成为当今普遍采用的生产方法。但对于发酵菌种的研究，以局限于传统的诱变筛选。迄今为止，国内外还未出现基因工程菌的报道。为了满足激烈的市场竞争，各工厂都在寻求产酸更高、转化率更高、发酵周期更短的生产菌种。利

6、用石油裂解产物化学合成衣康酸的各种报道也势必刺激和促使发酵法生产衣康酸技术水平的进一步提高。同时，我国衣康酸生产的后提取率普遍在75%以下，有些工厂甚至远低于这个水平，这与国外先进水平92%收率相比，其技术水平的差距远大于发酵水平的差距。衣康酸是英文itaconicacid的译名，按分子结构应为甲叉丁二酸。它与柠檬酸及中康酸互为异构体：2021/10/88二、衣康酸理化性质在酸性、中性和弱碱性常温条件下，衣康酸是稳定的。但在强碱性条件下，三种异构体可相互转化。在水溶液中，由于双键的加水也可以生成少量羟基酸。衣康酸的分子结构中含有一个非常活

7、泼的甲叉基（CH2＝C－）和二个羧基。衣康酸分子既可利用甲叉基中的双键与其它单体聚合成高分子，也可利用羧基与其它单体进行离子型聚合。单体衣康酸本身用途不大，但衣康酸或其衍生物与其他单体聚合成的高分子化合物具有重要而广泛的用途。2021/10/89三、衣康酸的应用1、新型高效除臭剂上的应用采用衣康酸及其聚合物为主要原料，添加少量天然物制成的除臭剂，反应活性高，不但能与氨、胺类等碱性恶臭和反应而且能与硫化氢等酸性恶臭物质有良好反应。衣康酸聚合物具有易于成膜、可以制成具有除臭功能的纸或塑料膜等系列产品。2021/10/8102、SBR乳胶（丁苯

8、橡胶）SBR乳胶是衣康酸与丁二烯及苯乙烯的共聚物，是目前衣康酸所有用途中用量最大的，约占其总用量的60%~70%，其主要用途为：①将其配制成新型水溶液，用具有较强支持能力的白土等作为填充剂，能