Sản phẩm lên men khác

SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM LÊN MEN KHÁC Mục tiêu: Trình bày - Qui trình sản xuất acid hữu - Qui trình sản xuất acid amin đường lên men - Qui trình sản xuất vitamin SẢN XUẤT ACID HỮU CƠ Acid lactic Đại cương - Do nhà hóa học Thụy điển Carl Wihelm Scheele phân lập lần năm 1780 - Có 02 dạng đồng phân quang học L(+) D (-) COOH H C OH CH3 D-lactic acid COOH OH C H CH3 L- lactic acid Acid lactic Vai trò - Ngành thực phẩm nước giải khát: điều chỉnh pH, bảo quản, điều chỉnh hương vị, phomat,… - Ngành dược phẩm: • Dung dịch tiêm truyền cung cấp lượng, cân pH, bổ sung thể tích máu (Lactat Ringer),… • Dạng muối lactat có khả hòa tan, hấp thu, chuyển hóa tốt (ciprofloxacine) - Ngành mỹ phẩm: chất làm ẩm - Ngành công nghiệp: túi sinh học, an toàn môi trường Acid lactic Sản xuất công nghiệp - Được sản xuất lần Charles E Avery (Littleton, Massachusetts, USA), năm1881 - Có 02 phương pháp: Tổng hợp hóa học Lên men carbohydrate Acid lactic Sản xuất pp hóa học - Dựa lactonitril: • Hydrogen cyanide thêm vào acetaldehyde có có mặt kiềm • Pư xảy dạng lỏng, áp suất cao - Tinh chế lactonitril thô pp chưng cất - Thủy phân lactonitril thành acid lactic acid HCl đậm đặc H2SO4 - Ester hóa acid lactic MeOH, tạo methyl lactate - Tinh chế methyl acetate pp chưng cất - Thủy phân methyl lactate acid, tạo acid lactic Sản phẩm hỗn hợp racemic (+), (-) acid lactic Acid lactic Cộng hợp hydrogen cyanide CH3CHO HCN + acetaldehyde hydrogen cyanide catalyst CH3CHOHCN lactonitrile Thủy phân acid sulfuric CH3CHOHCN + H2O + 1/2 H2SO4 Lactonitrile CH3CHOHCOOH + 1/2(NH4)2SO4 lactic acid ammonium salt Ester hóa CH3CHOHCOOH lactic acid CH3CHOHCOOCH3 methyl lactate + Thủy phân nước CH3CHOHCOOCH3 methyl lactate CH CH3CHO 3OH methanol + H 2O CH3CHOHCOOH lactic acid + H 2O + CH3OH methanol Sơ đồ trình tổng hợp acid lactic pp hóa học Acid lactic Sản xuất pp hóa học: số qui trình khác - Oxy hóa propylene glycol - Thủy phân acid chloropropionic - Oxy hóa propylene - Pư acetaldehyde, carbon monoxide nước nhiệt độ áp suất cao Lên men vitamin B12 P shermanii Tách sản phẩm: - Ly tâm 10.000 vòng/ phút - Sấy khô sinh khối 80-120 oC 10-30 phút pH 6,5-8,5 - Tán nhỏ thu dạng chế phẩm thô giàu vitamin (> 1.000 mcg/g) Æ dùng cho chăn nuôi - Hoặc hòa tan, với diện KCN sodium nitrite, cobalamine thu ban đầu chuyển thành cyanocobalamine (vitamin B12) tinh khiết cao Riboflavin Đại cương: - Năm 1933, Kulm chiết riboflavin (vitamin B2) từ trứng - Là thành phần flavinase, enzym có tất tế bào, tham gia vào trình dinh dưỡng hô hấp sinh vật - Có vai trò quan trọng trình trao đổi hydrat cacbon, lipid protein - Phân tử riboflavin cấu tạo từ nhân isoaloxazin phân tử đường ribose Riboflavin Đại cương: - Sản xuất riboflavin: • Phương pháp hóa học • Phương pháp lên men: o Nấm Eremothecium ashbyii: ký sinh thực vật o Nấm Ashbyi gossypii: ký sinh nụ bông, café, chanh, cà chua Sản xuất riboflavin phương pháp lên men Vi sinh vật: Eremothecium ashbyii, Ashbyi gossypii Nguyên liệu: - Nguồn carbon: glucose, saccarose, levulose, mannose, dùng maltose, glycerin…, môi trường tinh bột lượng vitamin sinh ¾ Phối hợp với maltose Æ hiệu suất sinh tổng hợp cao nhất, vi sinh vật chậm già sử dụng đường glucose Sản xuất riboflavin phương pháp lên men - Nguồn nitơ: hợp chất vô hữu • Tốt protein động vật giàu chất keo, casein, globulin • Glycin: thêm 0,1% glycin Æ tăng hiệu suất lên 33% • Dịch tự phân nấm men, nước chiết đậu, lòng trắng trứng, cao thịt,… • Các nguồn nitơ vô cho sinh khối phát triển tốt hiệu suất sinh tổng hợp vitamin thấp Sản xuất riboflavin phương pháp lên men - Các chất tăng trưởng: • Thiamin, biotin có ảnh hưởng rõ tới sinh tổng hợp • Dịch thủy phân men, nước chiết mầm lúa Æ kích thích tăng trưởng • Pyrimidin purin có môi trường có tác dụng tiền chất riboflavin • Xanthin, guanin, adenin, acid uric hypoxanthin Æ nâng cao hiệu suất sinh tổng hợp • Uraxin, Fe có tác dụng kìm hãm sinh tổng hợp Sản xuất riboflavin phương pháp lên men - Lipid: • Đóng vai trò quan trọng sinh tổng hợp vitamin, thay phần nguồn cacbon • Bổ sung 0,6 -1,2% chất béo Æ tăng hiệu suất gấp đôi Lên men vitamin B2 nấm E ashbyii - Quá trình lên men • Phương pháp lên men bề mặt • Phương pháp lên men chìm Æ hiệu suất cao - Điều kiện nuôi cấy: • 5% saccharose , 3% dịch thủy phân protein, 0,3% cao thịt, 1% mầm lúa mì, 0,35 KH2PO4, 0,25% NaCl • pH ban đầu • Nhiệt độ trì 28 oC- 30 oC • Tỷ lệ giống cấy vào 10% • Thời gian lên men ngày • Hiệu suất 1.800 mcg/l Lên men vitamin B2 nấm A gossypii - Điều kiện lên men • Môi trường lên men chứa 2% glucose, 2% cao ngô, bổ sung ion Fe từ máu động vật (1%) • Nhiệt độ để tạo thành riboflavin 26-28 oC • pH lên men ban đầu ~ -7 Nếu pH đầu 4,5 -5,5 Æ nấm phát triển tốt không tốt cho sinh tổng hợp riboflavin • Tỷ lệ giống cấy vào 1% • Quá trình lên men ~ - ngày, sục khí • Hiệu suất: 500-600 mcg /ml Sản xuất riboflavin phương pháp lên men Thu hoạch riboflavin - Chỉnh pH ~ 4,5 - Đun môi trường nuôi cấy sau kết thúc 60 oC với bacterial alkaline protease - Giảm nhiệt độ 25 oC pH - Ly tâm thu sản phẩm thô Vitamin C Đại cương: - Năm 1928, nhà sinh hóa người Hungaria A SzentGryorgyi lần đầu phân lập - Vai trò: sử dụng nhiều ngành dược, hóa học, công nghệ thực phẩm • Thiếu vitamin C ảnh hưởng đến nhiều trình chuyển hóa thể, đặc biệt tế bào gan tổng hợp collagen, acid amin, đáp ứng miễn dịch Vitamin C Đại cương: - Trong tự nhiên, vitamin C có 02 dạng: • Dạng khử (ascorbic acid) • Dạng oxy hóa (dehydro ascorbic acid) • Ascorbic acid dạng khử hay oxy hóa chuyển đổi qua lại tác dụng chất oxy hóa-khử ¾ Nhưng có diện chất kiềm Æ 2,5diketogluconic acid (2,5-DKG) Æ hoạt tính điều trị bệnh thiếu vitamin C Vitamin C Acid ascorbic Acid dehydroascorbic Vitamin C Sản xuất: 02 phương pháp - Phương pháp vi sinh vật: qua nhiều giai đoạn với nhiều vi sinh vật khác - Phương pháp bán tổng hợp: biến đổi 2-keto-L-gluconic acid (2-KLG) Æ acid ascorbic • D-glucose Æ L-sorbose (Acetobacter, Alcaligenes, Aerobacter, Azotobacter, Pseudomonas, Serratia Xanthomonas) • Oxy hóa sinh học chuyển L-sorbose thành 2-KLG (Gluconobacter melanogenus IFO 3293 Pseudomonas aeroginosa IFO 3839) • Sản phẩm tiết môi trường nuôi cấy tế bào vi sinh vật Vitamin C Tạo chủng vi khuẩn tái tổ hợp D-glucose Erwinia herbicola ATCC 31626 2,5-diketo-D-gluconic acid (2,5-DKG) Corynebacterium sp (ATCC 31090) 2-keto-L-gulonic acid (2-KLG) Erwinia herbicola tái tổ hợp ...SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM LÊN MEN KHÁC Mục tiêu: Trình bày - Qui trình sản xuất acid hữu - Qui trình sản xuất acid amin đường lên men - Qui trình sản xuất vitamin SẢN XUẤT ACID HỮU... NaHCO3, Na2CO3, NaOH, NH4OH Acid lactic Qui trình lên men: 02 qui trình cho hiệu suất cao - Lên men liên tục - Lên men lô mẻ Acid lactic Lên men liên tục Ưu điểm: - Năng suất cao 117 g/l/h -... nhiệt độ áp suất cao Acid lactic Sản xuất pp lên men: - Lên men carbohydrate - Có thể tạo dạng L(+) hay D (-) tùy theo chủng vi khuẩn sử dụng - Gồm bước chính: • Lên men carbohydrate tạo calcium