檸檬酸綠色精益制造：新技術、新應用

第1章 檸檬酸工業(yè)概況及理化性質
1.1檸檬酸工業(yè)發(fā)展簡史2
1.2檸檬酸工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3
1.2.1檸檬酸生產技術3
1.2.2檸檬酸市場狀況4
1.3檸檬酸理化性質6
1.3.1檸檬酸的命名6
1.3.2檸檬酸的物理性質6
1.3.3檸檬酸的化學性質10

第2章 檸檬酸發(fā)酵機理及微生物選育
2.1檸檬酸生產菌株16
2.1.1檸檬酸生產菌概述16
2.1.2黑曲霉生產檸檬酸歷史16
2.1.3黑曲霉特征17
2.2檸檬酸生產菌代謝特征17
2.2.1黑曲霉生產檸檬酸的合成途徑17
2.2.2黑曲霉生產檸檬酸過程中的代謝調節(jié)18
2.3檸檬酸生產菌的誘變篩選21
2.3.160Co-γ輻射及復合誘變育種21
2.3.2離子注入及復合誘變育種22
2.3.3微波誘變選育22
2.3.4激光及復合誘變育種23
2.3.5航天誘變育種23
2.4高產檸檬酸黑曲霉的生長特性24
2.4.1黑曲霉TNA-09在PDA培養(yǎng)基中菌落生長情況25
2.4.2黑曲霉TNA-09菌絲生長形態(tài)觀察26
2.5高產檸檬酸黑曲霉的篩選方法26
2.5.1黑曲霉TNA-09在PDA培養(yǎng)基中產生透明圈的觀察27
2.5.2在PDA培養(yǎng)基中檸檬酸濃度或糖化酶濃度與透明圈大小的關系28
2.6高產檸檬酸黑曲霉的選育30
2.6.1誘變選育高產檸檬酸菌株30
2.6.2分子生物學技術構建檸檬酸高產菌株30
2.7高產檸檬酸菌株選育新方向31
2.7.1應用基因工程技術對黑曲霉菌種的選育31
2.7.2絲狀真菌轉化的方法33
2.7.3絲狀真菌轉化的特點35

第3章 黑曲霉檸檬酸代謝調控與代謝工程改造
3.1黑曲霉檸檬酸代謝與調控38
3.1.1檸檬酸代謝途徑簡述38
3.1.2原料的分解與吸收利用38
3.1.3檸檬酸合成代謝與調控40
3.1.4檸檬酸轉運45
3.1.5能量與還原力平衡46
3.1.6發(fā)酵副產物代謝47
3.1.7無機離子48
3.2黑曲霉檸檬酸的代謝工程改造50
3.2.1碳源吸收利用的優(yōu)化50
3.2.2檸檬酸合成途徑的改造51
3.2.3前體供給的強化51
3.2.4反饋抑制的解除52
3.2.5副產物途徑的弱化與敲除52
3.2.6旁路呼吸鏈的調控53
3.2.7Mn2+的應答與菌球形態(tài)的改造53
3.3黑曲霉檸檬酸發(fā)酵的系統(tǒng)生物學54
3.3.1基因組54
3.3.2轉錄組54
3.3.3蛋白質組55
3.3.4代謝組56
3.3.5代謝網絡模型56
3.4黑曲霉的基因組編輯系統(tǒng)58
3.4.1CRISPR/Cas基因組編輯系統(tǒng)簡介58
3.4.2黑曲霉的CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)60
3.5展望62

第4章 檸檬酸發(fā)酵原理與工藝控制
4.1檸檬酸發(fā)酵原理66
4.2檸檬酸發(fā)酵工藝控制68
4.2.1檸檬酸發(fā)酵過程中生理生化代謝參數(shù)的變化68
4.2.2溶氧與氧消耗速率、菌形、產酸之間的相關性69
4.2.3攪拌與菌形、RQ和產酸的相關特性70
4.2.4菌體形態(tài)變化與氧傳遞的關系與控制71

第5章 檸檬酸生產原料及其工藝流程
5.1原料預處理工藝76
5.1.1以玉米為原料的預處理工藝76
5.1.2以木薯為原料的預處理工藝81
5.1.3以玉米淀粉乳為原料的處理工藝87
5.2發(fā)酵工藝88
5.2.1玉米清液發(fā)酵工藝89
5.2.2木薯原料發(fā)酵工藝90
5.2.3淀粉乳原料發(fā)酵工藝91
5.3發(fā)酵工藝控制工廠實例92
5.3.1檸檬酸發(fā)酵孢子制備92
5.3.2原料預處理94
5.3.3種子罐培養(yǎng)基及種子罐培養(yǎng)97
5.3.4發(fā)酵罐培養(yǎng)基和發(fā)酵罐控制98
5.4發(fā)酵工藝的綜合利用108
5.4.1提高液化淀粉收率109
5.4.2中和廢水再利用110
5.4.3降溫熱能再利用112
5.5檸檬酸發(fā)酵染菌防治112
5.5.1空氣系統(tǒng)112
5.5.2環(huán)境因素113
5.5.3設備因素113
5.5.4操作因素114
5.5.5種子因素115

第6章 分離提取工藝
6.1菌渣分離技術120
6.1.1原理120
6.1.2工藝121
6.1.3設備121
6.1.4工程實例126
6.2鈣鹽沉淀酸解法127
6.2.1原理128
6.2.2工藝128
6.2.3設備129
6.2.4工程實例130
6.3溶劑萃取法分離純化檸檬酸工藝133
6.3.1中性絡合萃取體系對有機羧酸的萃取分離133
6.3.2酸性磷氧類萃取體系對有機羧酸的萃取分離134
6.3.3胺類萃取劑對有機羧酸的萃取分離134
6.3.4酰胺類萃取劑對有機羧酸的萃取分離136
6.3.5新型萃取體系對有機羧酸的萃取分離137

第7章 精制技術與成品化
7.1凈化142
7.1.1脫色142
7.1.2離子交換145
7.2蒸發(fā)153
7.2.1原理154
7.2.2工藝154
7.2.3設備155
7.2.4工程實例157
7.3結晶158
7.3.1原理158
7.3.2工藝流程159
7.3.3設備160
7.3.4工程實例163
7.4干燥與包裝164
7.4.1原理164
7.4.2工藝165
7.4.3設備166
7.4.4工程實例166

第8章 節(jié)能減排新技術新裝備
8.1節(jié)能技術與裝備170
8.1.1能源精益管理170
8.1.2節(jié)能技術和裝備在檸檬酸生產中的應用173
8.2檸檬酸生產過程中的減排措施182
8.2.1變溫色譜法和吸交法提取檸檬酸新工藝182
8.2.2中和廢糖水回用技術184
8.3污水處理184
8.3.1廢水水質特點184
8.3.2廢水處理技術185
8.3.3工程案例分析200

第9章 副產品資源化
9.1硫酸鈣綜合利用206
9.1.1綜合利用概況206
9.1.2用檸檬酸石膏生產建筑石膏粉207
9.1.3檸檬酸建筑石膏粉的技術性能和檢測方法217
9.1.4檸檬酸建筑石膏粉的市場應用223
9.2檸檬酸菌絲體的綜合應用237
9.2.1檸檬酸菌絲體來源及主要成分237
9.2.2檸檬酸菌絲體開發(fā)現(xiàn)狀242
9.2.3檸檬酸菌絲體在發(fā)酵飼料中的應用新技術243
9.2.4甲殼素及其衍生產品開發(fā)247
9.2.5酶法制備功能性殼聚（寡）糖250
9.2.6其他方面的應用252

第10章 檸檬酸及其鹽類、酯類和衍生產品的應用
10.1檸檬酸的應用254
10.1.1檸檬酸在食品工業(yè)中的應用254
10.1.2檸檬酸在養(yǎng)殖業(yè)中的應用255
10.1.3檸檬酸在醫(yī)藥及化妝品中的應用256
10.1.4檸檬酸在化工行業(yè)中的應用256
10.2檸檬酸鹽的性質及應用258
10.2.1檸檬酸鈉的應用258
10.2.2檸檬酸鐵銨的應用259
10.2.3檸檬酸鈣的應用260
10.2.4檸檬酸鋅的應用261
10.2.5其他檸檬酸鹽及應用262
10.3檸檬酸酯類的性質及應用263
10.3.1檸檬酸三甲酯263
10.3.2檸檬酸三乙酯和乙酰檸檬酸三乙酯263
10.3.3檸檬酸三正丁酯和乙酰檸檬酸三正丁酯264
10.3.4乙酰檸檬酸三（2-乙基己）酯264
10.3.5乙酰檸檬酸三（正辛、正癸）酯265
10.3.6檸檬酸硬脂酰酯265
10.4檸檬酸衍生物的性質及應用265
10.4.1衣康酸的應用265
10.4.2檸康酸酐的應用266
10.4.3檸檬酸芬太尼的應用267
10.4.4檸檬酸哌嗪的應用267
10.4.5檸檬酸乙胺嗪的應用268
10.4.6檸檬酸噴托維林的應用268
10.4.7氯芪酚胺檸檬酸鹽的應用268

參考文獻