黑曲霉利用香蕉提取物生产柠檬酸

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1、中文译文黑曲霉利用香蕉提取物生产柠檬酸摘要：将香蕉提取物作为碳源进行柠檬酸生产的实验。使用的是微生物黑曲霉菌株。对不同类型的生物反应器进行了测试：泡沫柱反应器和搅拌反应器，对于搅拌反应器两种不同类型的叶轮在不同转速的条件下进行了研究：六片桨叶的涡轮桨和赖特宁架A310涡轮。在测试过程中对各个参数进行了测量：生化性能（生物量w/v和霉的直径）、化学性能（总糖和柠檬酸的浓度）和物理性能（溶解氧分压DOT；氧摄取率OUR；粘性；气体/液体的体积传质系数，)。结果表明柠檬酸的产量与微生物的形态有严格的联系；霉必须以颗粒的形式生长，如在泡沫柱反应器总提供温和的环境中进行；另外，随着机械的搅拌，霉的

2、颗粒状态被破坏，霉的形态变为丝状，并且柠檬酸的产量明显减少。对发酵结果进行讨论，以达到更好的了解影响扩大生产规模的主要因素。关键词：柠檬酸、黑曲霉、混合、泡沫柱反应器、搅拌器、叶轮、农业产品、物理参数注释：溶解氧浓度（千克/立方米）平衡溶解氧浓度（千克/立方米）校准溶解氧浓度（千克/立方米）D叶轮直径（mm）D颗粒的平均直径mmDOT溶解氧分压DOT*平衡溶解氧分压溶解氧分压的变化在图表2区域c中(1/s)溶解氧分压在图表2的区域a中平均流速梯度体积传质系数（1/s)N搅拌转速（每分钟转数）功率数抽号OUR氧摄取率（千克/立方米·小时）P柠檬酸浓度（千克/立方米）体积功耗（瓦/立方米）Q

3、体积气体流速RI流变指数S底物浓度（千克/立方米）T时间（秒，小时，天）T温度（℃）X生物量浓度(千克/立方米）生物产量柠檬酸产量液体表观粘度备注：o初始条件f最后条件简介：最近在先进的工业国家，柠檬酸消耗量的增加主要是在食品和制药工业（约占到总需求的70%）方面，以及用于生物降解，用于生物降解的这种性能表明柠檬酸能够代替磷作为洗涤剂从而能控制环境的污染。这些需求似乎预测在将来柠檬酸有一个更大的需求。在这种情况下，利用农业残留物作为碳源生产柠檬酸似乎是对于柠檬酸生产和废物回收处理这两个问题解决的恰当选择。在关于经过深层通风发酵进行柠檬酸生产的报告中，由选定的黑曲霉或者念珠菌进行碳源（葡萄

4、糖、蔗糖糖浆、甘蔗和甜菜糖蜜、水解淀粉）的生物氧化。最广泛应用的工业微生物是黑曲霉，因为它能在极端的PH=2时生产能力仍然能够增长，并且不产生有毒物质，同时能够抑制黄曲霉。使用最广泛的工业原料是甜菜糖蜜，这种甜菜糖蜜是蔗糖生产的副产品。然而，在最几年，随着制糖过程的能力的提高，糖浆中的糖分的总量减少，所以糖浆的发酵能力也降低了。所以在最近几年，人们提出了用水解淀粉进行生产的新的工艺。在这种情况下，可以考虑利用农业废弃物。对于黑曲霉来说，蔗糖、果糖和葡萄糖都是最好的发酵碳源，而这些糖类又是成熟水果的主要成分。这表明可以使用水果作为发酵培养基的碳源。之前，通过使用黑曲霉进行的农业废弃物（尤其

5、是香蕉属）的生物氧化已经表明使用单孢子技术的可行性。现在我们工作的目的是检查在实验室规模的生物反应器中进行的柠檬酸的生产，然后来确定与利用香蕉提取物来进行大规模生产柠檬酸之间存在的主要的问题。为了实现这个目标，不同类型的反应器（充入空气或者氧气的鼓泡器，配置不同类型的叶轮的搅拌器）已经被用来创造这种可以产生颗粒的生产条件，这种生产条件是扩大柠檬酸产量所必需的。研究方法：发酵培养基和微生物之前的研究发现，黑曲霉B60似乎是用香蕉类原料生产生产柠檬酸的最佳菌株。在这里提到的黑曲霉B60已经使用过了；1989年，皮特发现这种微生物应该保存在麦芽—琼脂培养基，放置在40℃的环境中。孢子培养需要在

6、温和的舒和约翰逊培养基中，通过使用三次连续的传输媒介。第四次转移的分生孢子通过加入10ml0.2%的生理盐水来生产孢子悬浮液，这是用来制备接种的菌株的，接种的孢子悬浮液的量为2×个孢子/立方米。在揺瓶的条件下，经过48小时后，形成的为微生物颗粒要用无菌水冲洗5次，然后接种到反应器中，使得反应器中孢子浓度达到5×个/立方米。塞西精制的发酵培养基：香蕉在蒸馏水中煮沸捣碎2小时，糖类从中提取出来，然后混合物在转速为5500的条件下离心分离出悬浮固体，随后为了抑制如铁离子，尤其是锰离子等重金属离子，向溶液中加入黄血盐。表1给出了测试的香蕉提取物的组成。表格1香蕉提取物的组成总糖g/l110氮pp

7、m400磷ppm200镁ppm130锌ppm<1铁ppm<0.1铜ppm缺失锰ppm<0.010PH5.5反应器：在批量处理过程中，我们用到了两种不同类型的反应器：一种是搅拌式反应器（STR),扎尔伯—G14可加入10L的发酵液；另一种是容量为2L的泡沫柱反应器（BCR）。在这两种反应器中，温度控制在（30±1）℃的范围内，测定PH值和DOT值。在搅拌式反应器中要控制搅拌速度。测试了搅拌式反应器的两种不同的叶轮对于发酵过程的影响：六