土曲霉发酵生产衣康酸的工艺研究

摘要

由于衣康酸(ItaconicAcid)具有特殊的化学结构，决定了它具有十分活泼的化学性质，既可以自身聚合，也可以和其他分子发生加成、聚合等化学反应，是一种应用前景十分广阔的化学合成中间体，广泛应用于化工、医药、农业等领域，被誉为有机酸领域中皇冠上的宝石。本课题以土曲霉TN-474(AspergillusterreusTN-474)为衣康酸生产菌，以提高衣康酸的产量为目的，通过摇瓶实验对衣康酸发酵的培养基成分和培养条件进行了研究，并在确立较优培养基和培养条件的基础上扩大发酵规模，在50L发酵罐上进行发酵条件的优化。本文的研究结果如下： 通过研究不同因素对衣康酸发酵的影响，确定了土曲霉TN-474菌株深层发酵衣康酸的过程控制参数。在培养基成分方面，研究结果表明：作为衣康酸发酵的主氮源NH4NO3对衣康酸发酵的影响并不大，而作为辅助氮源的玉米浆干粉对衣康酸发酵的影响较显著，磷元素有利于糖代谢的进行和促进菌体的生长，通过实验结果发现KH2PO4对衣康酸发酵的影响也较大，MgSO4·7H2O对菌种的产酸及菌体的生长有促进作用，CuSO4·5H2O也能促进菌株产酸。在培养条件方面，确定了摇瓶发酵过程中适宜的初始pH、温度、接种量和装液量，为50L罐发酵条件优化奠定基础。 确定摇瓶发酵较佳培养基组成为：葡萄糖140g/L，NH4NO33g/L，玉米浆干粉0.2g/L，KH2PO40.05g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，CuSO4·5H2O0.065g/L。较佳的培养条件为：初始pH为2.0，培养温度37℃，摇瓶转速220rpm接种量为10～12％，500mL三角瓶装液量60～80mL。50L发酵罐适宜的搅拌转速和通气量分别为300rpm和0.25vvm。 在较佳培养基和培养条件下，摇瓶发酵衣康酸的产量为71.83g/L，糖转化率为56.69％，残糖为0.46g/L，发酵时间为144h。在50L罐中发酵衣康酸的产量为77.15g/L，糖转化率达到60.89％，残糖为0.48g/L，衣康酸产量较摇瓶发酵提高了5.32g/L，糖转化率提高了4.20％。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1衣康酸简介

1.2衣康酸的分子结构及物理化学性质

1.2.1衣康酸的分子结构

1.2.2衣康酸的物理化学性质

1.2.3衣康酸的同分异构体

1.3衣康酸的生产方法

1.3.1发酵法生产衣康酸

1.3.2化学合成衣康酸

1.4衣康酸的提取技术

1.4.1浓缩结晶法提取衣康酸工艺

1.4.2离子交换树脂法

1.4.3有机溶剂萃取法

1.4.4膜分离法

1.4.5不溶性盐沉淀法

1.5衣康酸的生物合成机理

1.6衣康酸及其衍生物的应用

1.6.1新型高效除臭剂的生产

1.6.2丙烯乳胶行业

1.6.3衣康酸应用于腈纶及碳纤维的生产

1.6.4衣康酸的聚合物及衣康酸酯类聚合物的应用

1.6.5衣康酸其它衍生物的应用

1.7本课题研究的意义和研究内容

第二章土曲霉TN-474生产衣康酸发酵工艺的研究

2.1材料与方法

2.1.1材料

2.1.2菌种活化和保藏方法

2.1.3分析方法

2.1.4培养方法

2.2结果与讨论

2.2.1葡萄糖标准曲线

2.2.2种子对衣康酸发酵的影响

2.2.3衣康酸摇瓶发酵培养基的优化

2.2.4衣康酸摇瓶发酵条件的优化

2.2.5较优培养基的组成及条件的确定

2.2.6土曲霉TN-474摇瓶发酵进程曲线

2.3本章小结

第三章50L发酵罐衣康酸发酵的研究

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2分析方法

3.1.3培养方法

3.2结果与讨论

3.2.1搅拌转速对衣康酸发酵的影响

3.2.2通气量对衣康酸发酵的影响

3.2.3优化后50 L发酵罐衣康酸发酵进程曲线

3.3本章小结

第四章结论与展望

4.1结论

4.2展望

致 谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果