Sản xuất axit citric bằng lên men aspergilluc

1 Mục lục SẢN XUẤT ACID CITRIC BẰNG LÊN MEN ASPERGILLUS NIGER TRONG DUNG DỊCH RỈ ĐƯỜNG I Đặt vấn đề: Cơng nghệ sinh vật có tác dụng to lớn đến dời sống người Với tác tính ưu việt tạo hoạt chất nồi lên men với thời gian ngắn mà không phụ thuộc vào thời vụ, đất đai, thời tiết trồng; tạo sản phẩm có chất lượng cao với giá trị rẻ Vì xu hướng sản xuất acid citric hữu phương pháp vi sinh vật thay phương pháp hóa học Acid hữu sử dụng rộng rãi công nghiệp, thực phẩm công nghệ đồ uống đặc tính: độ hịa tan cao, háo nước, khả trì PH, khả liên kết với ion hóa trị cao Về mặt sản lượng: acid citric acid acetic chiếm khoảng ¾ tổng số acid hữu sử dụng cơng nghệ thực phẩm Do xin giới thiệu” sản xuất acid citric theo đường lên men chìm sử dụng Aspergillus niger chất rỉ đường” với nội dung sau: - Vật liệu đối tượng - Quy trình cơng nghệ sản xuất acid citric - Xu hướng sản xuất acid citric tương lai II.Tổng quan tài liệu: Acid citric: - Cơng thức cấu tạo: - Cấu hình không gian: - Công thức phân tử C6H8O7 - Imiles: C(C(=O)O)C(CC(=O)O)(C(=0)O)O - Tên chuẩn: 2- Hydroxypropane- 1,2,3- tricacbocilic acid - Tên thường: acid chanh - Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol - Có dạng: tinh thể màu trắng - Số CAS: [77- 92- 9] - Khối lượng riêng: 1665 kg/m3 - Nhiệt độ nóng chảy: 1530C(307.40F; 426K) - Nhiệt độ sôi: phân hủy 175ºC - pKa + pKa1= 3.15 + pKa2= 4.77 + pKa3= 6.4 - Acid citric có mặt loại trái cam, chanh - Tính acid ảnh hưởng nhóm cacbocyl- COOH, mà nhóm cho proton để thành ion citrat - Ở nhiệt độ phòng acid citric tồn dạng tinh thể, màu trắng, dạng bột, dạng khan, dạng monohydrate có chứa phân tử nước mổi phân tử acid citric Dạng khan thu acid citric kết tinh nước nóng, dạng monohydrate chuyển sang dạng khan - Lịch sử acid citric: Vào kỷ thứ 8, nhà giả kim thuật JabirIbn Hayyan, người Iran phát acicd citric - Năm 1784, acid citric kết tinh Scheel( người Thủy Sĩ) Do kết tủa citrate canxi bổ xung hydroxit canxi vào nước chanh - Năm 1983 C.wehmer phát nấm mốc tạo nên acid citric từ đường - Năm 1917 James Currie( Mỹ ) phát nấm mốc hình sợi sản xuất acid citric hiệu - Trước 1920 acid citric sản xuất chủ yếu Sicily công ty Arenella( Palermo) độc quyền sản xuất - Năm 1923, New York, acid citric sản xuất từ vi sinh vật theo phương pháp lên men bề mặt - Năm 1930, phương pháp lên men chìm sử dụng để sản xuất acid citric - Hiện hai phương pháp lên men chìm lên men bề mặt sử dụng để sản xuất acid ctric + Công nghệ lên men chìm lựa chọn cơng ty sản xuất acid citric lớn giới: Bayer.ADM Jungbunzlauer Cargill + Công nghệ lên men bề mặt sử dụng công ty: Citrique Belge( Bỉ ) Ceresrar ( Italya ) Ứng dụng: - Acid citric sử dụng chất phụ gia thực phẩm, bảo quản thực phẩm, đồ uống, hiệu chỉnh độ pH Muối citrate nhiều kim loại sử dụng để vận chuyển khoáng chất thành phần chất ăn kiêng thể - Acid citric có khả tạo phức với nhiều kim loại có tác dụng tích cực xà phịng Bằng cách phức hóa kim loại có nước cứng phức cho phép chất tẩy rửa tạo nhiều bọt tẩy đồ mà không cần làm nước trước - Trong dược phẩm muối acid citric sử dụng để sản xuất thuốc ho, vitamin, thuốc hạ sốt, xiro trị ho, trị tiêu chảy… - Trong mỹ phẩm: Thuốc nhuộm thuốc uốn tóc, thuốc tẩy trắng da, có thành phần acid ctric - Ngồi acid citric dùng ngành luyện kim, mạ điện, thuốc trừ sâu, thuốc diệt trùng hóa học, thuốc nhuộm vải, mực… - Trong lĩnh vực hoá sinh: acid citric có vai trị trung gian vơ quan trọng chu trình Krebs trình trao đổi chất xảy tất vật thể sống Sản phẩm: - Trên thị trường VN, nhà nhập giới thiệu sản phẩm acid citric + Citric acid monohydrate: loại thông dụng rẻ tiền Phổ biến với teen gọi bột chua Dùng rộng rãi sản xuất chế biến Trong phân tử citric có mặt phân tử nước + Citric acid anhydrous Giá cao Phân tử citric khơng có mặt H2O nên không làm cho sản phẩm trở nên ẩm sau chế biến Chúng nguyên liệu thiếu chế biến dược phẩm sản phẩm đóng gói hồ tan (trà hồ tan, nước giải khát, kẹo ) Citric acid monohydrate Citric acid Anhydrous Xuất xứ: THÁI LAN CHI NA Quy cách: bao giấy 25 Kg Thơng tin an tồn: - Citric acid coi an toàn sử dụng cho thực phẩm quốc qia giới - Nó thành phần tự nhiên có mặt hầu hết vật thể sống, lượng dư citric acid dược chuyển hóa đào thải khỏi thể - Acid citric khơ làm kích thích da mắt, nên mặt áo bảo hộ tiếp xúc trực tiếp với acid III Vật liệu quy trình sản xuất 1.Giống: - Nấm mốc Aspergillus niger - Phân loại khoa học - Domain: Euharyota - Kingdom: Fungi - Phylum: Ascomycota - Class: Eurotiomycetes - Order: Eurotiales - Family: Trichocomaceae - Genus: Aspergillus - Species: A.niger - Binomial name: Aspergillus niger - Synomyms: • Aspergillus niger var • Aspergillus nigre • Hopalocyshs nigra • Sterigmatocystis nigra - Aspergillus niger thường nuôi để sản xuất công nghiệp acid citric E330 - Ngoài ra, số giống bảo tàng giống quốc tế như: A.niger NRRL 2270; NRRL 599; ATCC 11414; ATCC 9142 ứng dụng cho sản xuất acid citric 10 Cơ sở hóa sinh acid citric: 14 (km=3,67 mol) kích hoạt nồng độ đường hoạt động trình siêu tổng hợp acid citric - Vì vậy, việc nâng cao hoạt lực sinh acid citric chủ yếu thực thông qua đột biến sàng lọc với luận điểm khả thể HK hệ vận chuyển glucose đóng vai trị siêu tổng hợp acid citric c Phương pháp chung q trình chuyển hóa: Tổng qt: 2C6H12O6 + 3O2  2C6H8O7 + 4H2O Chi tiết: C6H12O6 + 2ADP + 2NAD+ + 2Pi  2C3H4O3 + 2NADP + 2H+ + 2ATP + 2H2O (acid pyruvic) -2H CH3COCOOH  CH3COOH + CO2 +H2O CH3COOH + HS-COA  CH3-CO-SCoA + H2O Acetylcoenzyme A CH3COCOOH + CO2  HOOCCH2COCOOH (OOA) Acid oxalacetic CH2-COOH 15 OOA+ CH3-COO-ScoA + H2O  HS-CoA + HO-C-COOH CH2COOH Acid citric Môi trường lên men: Thành phần chung môi trường: Đường 180kg/m3 NH4NO3 1,5kg/m3 KH2PO4 0,5kg/m3 MgSO4.7H2O 0,25kg/m3 Fe2+