新一代檸檬酸綠色智能發(fā)酵技術集成與產(chǎn)業(yè)化
本項目獲 2018 年中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎一等獎檸檬酸是一種重要的三羧酸類化合物,廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工等領域,是當前世界上產(chǎn)量和消費量最大的食用有機酸,是世界第二大發(fā)酵產(chǎn)品。雖然發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸起步較早,但目前其生產(chǎn)技術仍存在問題,如發(fā)酵種子培養(yǎng)周期長、活力低;發(fā)酵菌種影響檸檬酸合成的生理、代謝特性認識有限;傳統(tǒng)同步糖化發(fā)酵工藝原料利用不充分;檸檬酸提取過程能耗高,廢水有機物濃度高、處理難度大等。因此,本項目在江南大學劉龍教授帶領下實現(xiàn)了傳統(tǒng)的技術升級和轉型,實現(xiàn)綠色智能化生產(chǎn)。獲 2018 年度中國輕工聯(lián)合會科技進步一等獎 主要創(chuàng)新內容及技術突破: 1、建立了結合超聲波誘導孢子快速萌發(fā)與種子糖化酶水平表征的移種策略, 發(fā)酵強度由 2.55 g·L-1·h-1 提升至 2.85 g·L-1·h-1(提升幅度 11.8%); 2、進行了檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)菌株的系統(tǒng)生物學分析,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后期的低 pH 環(huán)境可激活檸檬酸合成相關基因的表達,葡萄糖作為效應物可激活其轉運蛋白的表 達; 3、強化同步糖化發(fā)酵方式,利用葡萄糖模糊預測模型結合糖化酶階段添加的策略補償發(fā)酵中后期 pH 急劇降低導致的葡萄糖供給速率不足,中試規(guī)模發(fā)酵強度進一步提升至 3.15 g·L-1·h-1,殘總糖由 19.2 g·L-1 下降至 13.2 g·L-1(下降幅度 31.3%); 4、應用模擬移動床實現(xiàn)了檸檬酸發(fā)酵液連續(xù)分離提純及廢水資源再利用,在實現(xiàn)了清潔化生產(chǎn)的同時檸檬酸收率達到 98%,較傳統(tǒng)鈣鹽法提高 5%。
江南大學
2021-04-11