新一代柠檬酸发酵技术

**章概述/1

**节柠檬酸物理性质1

第二节柠檬酸化学性质1

第三节柠檬酸功能与应用2

第四节发酵法生产柠檬酸的历史与现状4

参考文献6



第二章柠檬酸发酵的生物化学基础/10

**节柠檬酸生物合成途径11

一、乙酰CoA进入三羧酸循环12

二、异柠檬酸形成12

三、**次氧化脱羧12

四、第二次氧化脱羧12

五、底物磷酸化生成ATP13

六、琥珀酸脱氢13

七、延胡索酸的水化13

八、草酰乙酸再生13

第二节柠檬酸合成与分解关键酶15

第三节柠檬酸合成途径的代谢调控16

一、糖酵解途径的调节16

二、TCA循环的调节17

三、GABA通路的调节17

四、rTCA循环的调节17

参考文献17



第三章柠檬酸发酵的微生物学基础/19

**节产生柠檬酸的微生物19

第二节国内外柠檬酸生产菌株19

第三节黑曲霉菌株的生理特性20

第四节产柠檬酸黑曲霉基因组解析22

一、诱变和高通量筛选获得黑曲霉柠檬酸低产菌株22

二、黑曲霉基因组组装与信息注释25

三、基因组比较分析27

第五节产柠檬酸黑曲霉转录组解析33

一、转录组学结果分析34

二、无效循环与侧呼吸链共同作用平衡胞内能量37

三、酸生成相关基因的调节39

四、细胞壁合成相关基因的调控42

第六节黑曲霉遗传转化新技术42

一、细胞壁酶解液的优化43

二、酶解作用条件的优化44

三、菌体预培养条件的优化45

四、外源基因的整合表达47

五、敲除oah基因以消除草酸的形成49

第七节产柠檬酸黑曲霉育种新技术50

一、菌种改造以提高柠檬酸产量的策略50

二、黑曲霉作为工业生产菌的优势及代谢改造方法52

三、利用低pH诱导的启动子动态调控黑曲霉的代谢通路54

四、调控黑曲霉葡萄糖转运系统增强柠檬酸的合成59

参考文献64



第四章柠檬酸发酵原料/66

**节原料种类及特点66

第二节原料的预处理68

一、固体物料输送69

二、除杂69

三、粉碎70

第三节原料的水热处理71

一、淀粉原料的糊化（蒸煮）、液化与糖化概述71

二、蒸煮工艺流程72

三、液化工艺流程74

第四节原料处理用酶制剂76

一、淀粉酶在原料处理中的应用76

二、其他酶制剂在原料处理中的应用80

第五节基于分子量特征的淀粉原料精细化处理技术83

一、高效体积排阻色谱法分析分级糊精样品分子量分布84

二、黑曲霉糖化酶的分离纯化85

三、表征淀粉质原料液化效果方法的建立87

四、基于控制分子量特征的液化工艺88

五、基于液化组分控制分子量特征的柠檬酸发酵92

参考文献93



第五章柠檬酸发酵过程/95

**节超声波诱导孢子快速萌发技术95

一、超声波预处理孢子对种子生长与柠檬酸产量的影响96

二、基于孢子超声波预处理与糖化酶活力移种的柠檬酸发酵96

第二节种子糖化酶水平表征的移种策略98

一、发酵罐培养的黑曲霉种子生理特性及生长动力学98

二、基于黑曲霉种子糖化酶活力移种的柠檬酸发酵99

第三节菌丝球适度分散技术99

一、基于菌丝球循环接种培养种子用于生产柠檬酸101

二、基于菌丝球分散循环培养种子以菌丝球形态接种的柠檬酸发酵101

三、基于菌丝球分散循环培养种子以分散菌丝形态接种的柠檬酸发酵103

四、不同接种形态方式的发酵菌丝球形态学分析104

第四节发酵过程的主要控制参数106

一、温度控制106

二、pH控制106

三、溶氧控制107

第五节连续分割循环发酵工艺107

一、基于菌丝球接种的分割循环发酵生产柠檬酸108

二、基于菌丝球分散的分割循环发酵生产柠檬酸109

三、分割发酵条件对柠檬酸发酵的影响111

四、基于菌丝球形态控制与分割发酵模式优化柠檬酸发酵112

第六节糖化酶补偿的同步糖化发酵工艺113

一、预添加糖化酶糖化发酵生产柠檬酸113

二、黑曲霉糖化酶与商品糖化酶不同pH条件下的酶学特性分析114

三、发酵过程添加糖化酶策略产柠檬酸115

四、阶段添加糖化酶策略生产柠檬酸119

参考文献119



第六章柠檬酸提取及废物资源化利用技术/122

**节固液分离123

一、发酵液预处理123

二、发酵液固形物分离123

第二节钙盐法提取工艺124

一、中和的目标125

二、影响中和的因素125

三、影响酸解的因素125

第三节色谱法提取工艺126

一、色谱工艺的基本原理127

二、色谱工艺说明127

三、色谱工艺的优点128

四、柠檬酸模拟移动床连续分离及废水资源再利用技术129

第四节蒸发与结晶134

一、蒸发134

二、结晶134

参考文献135



第七章综合利用/137

**节菌丝体滤渣137

一、作为动物饲料137

二、提取高附加值产物137

三、酶的利用138

四、土壤修复138

五、生物吸附剂138

第二节废水138

一、柠檬酸生产有机废水的特点139

二、生产沼气和污泥139

三、光合细菌法139

四、生产饲料酵母140

五、用于柠檬酸发酵配料140

六、浓缩成饲料140

七、柠檬酸色谱提取法废液处理和再利用技术140

八、柠檬酸废水回流发酵生产柠檬酸技术141

第三节硫酸钙149

参考文献150