Acid propionic (danh pháp khoa h ọc acid propanoic) l à một acid cacboxylic có nguồn gốctự nhiên với công thức hóa học CH 3CH2COOH. Ở trạng thái tinh khiết v à trong điều kiện thôngthường, nó là một chất lỏng không màu có tính ăn m òn và mùi hăng.
Trong công nghi ệp, acid propionic thông th ường được sản xuất từ phản ứng oxy hóa củapropionaldehyde bằng không khí khi có mặt các xúc tác nh ư côban, mangan s ắt, phản ứng n àydiễn ra nhanh chóng thậm chí ở nhiệt độ vừa phải (thông thư ờng từ 40-50°C)
31 trang |
Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 1805 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Sản xuấ tacid propionic, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
1
Phần 1
NGUYÊN LIỆU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Acid propionic (danh pháp khoa h ọc acid propanoic) là một acid cacboxylic có nguồn gốc
tự nhiên với công thức hóa học CH 3CH2COOH. Ở trạng thái tinh khiết và trong điều kiện thông
thường, nó là một chất lỏng không màu có tính ăn mòn và mùi hăng.
Trong công nghiệp, acid propionic thông thường được sản xuất từ phản ứng oxy hóa của
propionaldehyde bằng không khí khi có mặt các xúc tác nh ư côban, mangan sắt, phản ứng này
diễn ra nhanh chóng thậm chí ở nhiệt độ vừa phải (thông thường từ 40-50°C).
Một lượng lớn acid propionic đã từng được sản xuất như là phụ phẩm của việc sản xuất
acid acetic, nhưng ngày nay th ì nó chỉ là một nguồn rất nhỏ trong sản xuất acid propionic.
Acid propionic cũng được tạo ra theo phương pháp sinh học từ sự phân hủy do trao đổi
chất của các acid béo chứa số lẻ các nguyên tử carbon, cũng như từ sự phân hủy của một số acid
amin. Các vi khuẩn thuộc giống Propionibacterium cũng tạo ra acid propionic như là sản phẩm
cuối cùng trong hoạt động trao đổi chất kỵ khí của chúng. Các vi khuẩn n ày được tìm thấy rất
phổ biến trong dạ dày của các động vật nhai lại, và hoạt động của chúng là một phần nguyên
nhân tạo ra mùi vị của cả phó mát Thụy Sỹ và mồ hôi.
Acid propionic chủ yếu được sử dụng làm chất bảo quản trong các kho chứa thức ăn cho
vật nuôi và ngũ cốc. Về kĩ thuật, nó là một loại thuốc dùng để diệt nấm mốc và sát trùng. Trên
75% acid propionic được sử dụng cho mục đích trên ở dưới dạng muối ammonium propionate,
bởi vì nó hạn chế sự ăn mòn dụng cụ cho nông trại. Những áp dụng cụ thể trong nông nghiệp là:
Các kho có chứa những loại ngũ cốc có độ ẩm cao (yến mạch, bắp, lúa mạch, lúa
mì và lúa miến - một loại kê trồng để làm lương thực ở các vùng có khí hậu ấm)
Chất cho thêm vào trong nước uống của vật nuôi và gia cầm (kháng khuẩn)
Khu vực kho chứa thức ăn cho gia súc ủ cyclo và ngủ cốc (vệ sinh bề mặt).
Một số chức năng khác của acid propionic bao gồm:
Chất bảo quản và tác nhân tạo mùi cho các sản phẩm phomai và bánh nướng.
Phụ gia thực phẩm để chống mốc bánh mì, bánh bắp, và phomai (như Ca
propionate và Na propionate).
Sản xuất Cellulose acetate propionate (CAP).
Hóa chất trung gian để sản xuất thuốc diệt cỏ, dược phẩm, thuốc nhuộm, sản
phẩm dệt, chất dẻo, chất làm mềm dẻo, mỹ phẩm và nước hoa.
Đóng vai trò là một phụ gia thực phẩm, acid propionic được liệt kê trong danh sách
“Generally Recgnized as Safe” (GRAS) của ban quản lý thực phẩm và thuốc Hoa Kỳ. Acid
propionic là một thành phần bình thường trong sự trao đổi chất của con người.
Về mặt hiệu quả kinh thế và ứng dụng trong công nghiệp th ì các dạng muối propionate tỏ
ra vượt trội hơn hẳn so với acid propionic. Do đó trong bài báo cáo này, chúng em xin đề cập đến
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
2
phương pháp sản xuất natri propionate từ acid propionic dưới tác dụng của vi khuẩn thuộc giống
Propionibacterium trong quá trình lên men propionic.
Đặc tính tiêu biểu và phổ biến nhất của Propionibacterium là sự sản xuất acid propionic,
acid acetic, acid succinic và khí carbonic
Đặc biệt, chủng P. freudenreichii rất quan trọng trong việc làm gia tăng mùi khi quá tr ình
ủ chín trong công nghệ sản xuất phomát Thụy Sĩ, như là loại Emmental. Sự tạo thành khí
cacbonic là nguyên nhân của những lỗ nhỏ của loại phomát này, còn acid propionic và acid lactic
tạo ra vị đặc trưng đặc biệt. Việc tạo thành proline và các amino acid khác rất quan trọng trong
việc tạo ra mùi thơm của phomát (Vorobjeva, 1999).
Propionibacteria còn được dùng trong sản xuất acid propionic và vitamin B12
Cho tới ngày nay, P. acidipropionici là chủng được sử dụng phổ biến nhất trong công
nghiệp sản xuất acid propionic (Colomban et al., 1993) bằng lên men.
1.2 VI SINH VẬT
1.2.1 TỔNG QUÁT
Nhiều giống vi khuẩn, như Propionibacterium, Rhodospirillum, Micrococcus,
Rhizobium, Mycobacterium; cũng như động vật nguyên sinh Ochromonas malhamensis (Wegner
et al., 1968; Haase et al., 1984) đ ều sản sinh ra acid propionic. Chỉ với propionibacteria, nh ư
những chủng Propionibacterium freudenreichii , P. shermanii, P.acidipropionici , acid propionic
mới là những sản phẩm chính của quá tr ình trao đổi chất sinh năng lượng; còn với các vi sinh vật
khác, chỉ là con đường sống khác.
1.2.2 PHÂN LOẠI PROPIONIBACTERIA
Vào năm 1978, Fitz đã quan sát theo dõi những sinh vật phân lập từ phomát sẽ l ên men
lactate thành propionic and acid acetic và đ ồng thời giải phóng khí carbonic cùng lúc (Fitz,
1878). Người ta chia chúng thành 2 nhánh chính : các propionibacteria được phân lập từ các sản
phẩm sữa “Propionibacteria sữa” hay “Propionibacteria cổ điển” và các Propionibacteria được
phân lập từ da “propionibacteria da”.
Dựa trên trình tự của 16S rDNA, Dasen và cộng sự (1998) sắp xếp 1 cây phân loại của
giống Propionibacterium theo đó những nhánh có thể xếp thành 2 nhóm khác nhau. Nh ững
nhánh cổ điển P. acidipropionici, P. jensenii và P. thoenii xếp thành 3 nhóm có mối liên hệ
mật thiết với nhau. Xa hơn, nhóm vi khuẩn trên da P. acnes, P. avidum và P. propionicum
được xếp theo 3 nhóm có liên hệ gần hơn với nhau. Trong khi đó, P. granulosum được xếp dưới
dạng như khác như là trung gian gi ữa nhánh vi khuẩn cổ điển và vi khuẩn da. P. lymphophilum
được chấp nhận là có mối liên hệ xa nhất trong toàn giống vi khuẩn này. Xét về khả năng ứng
dụng của Propionibacteria cổ điển, lưu ý là những nhánh của vi khuẩn cổ điển và vi khuẩn da
chư từng được thấy là có thể ở cùng 1 nhóm.
Hình 1.1 cho thấy phiên bản mới nhất của cây phân loại vừa được cập nhật bởi Dasen. Rõ
ràng rằng P. acidipropionici có mối quan hệ gần nhất với chủng vừa tìm thấy P.
microaerophilu.
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
3
P. jenseniiP.. thoenii
P. microaerophilum
P. acidipropionici
P. lymphophilum
P. freudenreichii shermani
P. cyclohexanicum
P. freudenreichii freudenreichii
P. granulosum
P. propionicum
P. acnes
Hình 1.1 Cây phân loại thể hiện mối quan hệ trong giống Propionibacterium.(Theo G. Dasen)
1.2.3 ĐẶC TÍNH
Hình thái:
Khi nuôi cấy chúng trong môi trường trung tính, chúng có h ình cầu, xếp thành từng đôi
hay từng chuỗi.
Khi nuôi cấy trong môi trường thóang khí chúng có h ình que hay hình phân nhánh.
Khuẩn lạc mịn, màu đỏ, cam hay nâu.
Propionibacteria không sinh bào tử, không chuyển động, kỵ khí tùy tiện (Vorobjeva,
1999).
Cấu tạo tế bào:
Propionibacteria là vi khuẩn gram dương. Thành phần G+C trong AND của chúng trong
khoảng 53-67% (Cummins and Johnson, 1986), nên được xếp vào nhóm vi khuẩn có lượng G+C
cao (Olsen et al., 1994). Thành phần G+C của vi khuẩn cổ điển vào khoảng 64-68% (Cummins
and Johnson, 1986).
Trong tế bào có chứa các hemin (hệ thống cytocrom, catalase)
Trong tế bào vi khuẩn propionic, người ta tìm thấy các loại enzyme như transcarboxylase,
hexosephosphate isomerase, fructose diphosphate aldolase, triosephosphate dehydrogenase….
Hình thức sinh sản: nhân đôi tế bào.
Phân bố: Nhóm vi khuẩn Propionic có nhiều trong dạ cỏ và đường ruột của các động vật nhai lại
(vd: bò, trâu…). Ở đó, chúng tham gia vào sự tạo thành acid béo.
Các nguồn chất dinh dưỡng:
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
4
- Nguồn Cacbon (C):
Đường: glucose, saccharose, lactose, pentose , xylose, raffinose, arabinose.
Acid hữu cơ: acid lactic, acid malic, acid tartaric, acid quinic.
Glycerin, các chất khác: vd: nguồn C của vi khuẩn P.technicum là tinh bột, dextrin,
glycogen, manitol; (các vi khuẩn khác không sử dụng được)
- Nguồn Nitơ (N)
Dịch chiết nấm men nồng độ ~ 0.4%.
Pepton, whey, bột bắp
Vi khuẩn propionic có khả năng sử dụng NH 3 như là nguồn Nitơ duy nhất.,nhiều loài có
khả năng chuyển amin để sử dụng trong môi tr ường nuôi cấy tổng hợp không có N hữu c ơ.
- Chất kích thích sinh trưởng:
Vitamin B1 cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn Propionic, đặc biệt là khi có mặt acid
amin nhưng không phải tất cả vi khuẩn propionic đều cần vitamin B1.
Riboflavin (vitamin B2): lượng 0.05 /ml kích thích sự phát triển của vi khuẩn Propionic
trong 1 lượng trung bình (NH4)2SO4.
Qúa trình trao đổi chất:
Ion Mg2+, Mn2+ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá của propionibacteria
(Balamurugan et al.,1999). Sự decarboxyl acid succinic, nửa đầu của phản ứng kép cuối cùng
trong chu trình hình thành acid propionic do CoA transferase xúc tác dẫn đến sự hình thành acid
propionic sau đó, được xúc tác nhờ Mg2+, Mn2+ (Katagiri và Ichikawa, 1953)
pH tối thích cho sự phát triển là từ 6 đến 7 (Hsu và Yang, 1991), nhiệt độ tối thích là 30-
32oC trong điều kiện kị khí với sự có mặt của N2. Nếu pH nhỏ hơn 4.5, sẽ không có bất kỳ sự phát
triển hay hoạt tính nào của tế nào (Hsu và Yang, 1991: Jin và Yang, 1998: Playne, 1985).
Vấn đề chính trong quy trình lên men acid propionic là tác động ức chế của acid propionic
tạo thành lên sự phát triển của Propionibacteria và quá trình lên men (Blanc và Goma, 1987a; Gu
et al., 1998; Herrero, 1983; Ibragimova et al.,1969; Lewis và Yang, 1992a; Lueck, 1980;
Neronova et al., 1967; Ozadali et al.,1996; Paik và Glatz, 1994). Acid propionic phá v ỡ gradient
pH, động lực tối cần thiết cho sự vận chuyển chất dinh dưỡng và sản phẩm trao đổi chất vào và
ra tế bào. Màng tế bào chất không cho các hợp chất ion hoá khuếch tán vào bên trong tế bào vì
vậy chỉ có acid propionic phân tử mới có khả năng khuếch tán xuyên qua màng tế bào vào bên
trong tế bào chất. pH kiềm bên trong tế bào chất khiến acid propionic phân ly thành proton H + và
anion propionate, tạo nên sự vượt trội proton H+ bên trong tế bào chất (Gu et al.,1998; Pèrez
Chaia et al.,1994). Vì vậy, H+-ATPase sử dụng thêm ATP để đẩy phần proton dư ra bên ngoài.
Kết quả là có ít ATP cung cấp cho quá trình trao đổi chất điều làm ức chế sự phát triển của vi
sinh vật và quá trình lên men (Gu et al.,1998; Pèrez Chaia et al.,1994). Vi ệc duy trì gradient pH
là cần thiết cho tế bào trong điều kiện bình thường.
Năng suất và hiệu suất quá trình lên men cao hơn khi hàm lượng tế bào trong thiết bị lên
men cao (Paik và Glatz,1994) và tác đ ộng ức chế của acid propionic lên tế bào sẽ giảm ( Boyaval
và Corre, 1987).
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
5
1.2.4 Propionibaterium acidipropionici
P. acidipropionici là chủng có khả năng chịu được pH acid do sự tạo thành acid
propionic. Chúng có khản năng lên men ở pH 4.5-5.5 thấp hơn rất nhiều so với pH tối thích 6-7.
Vì vậy, P. acidipropionici là chủng được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp sản xuất
propionic acid (Colomban et al., 1993) bằng con đường lên men
Con đường trao đổi chất ở P. acidipropionici diễn ra như sau:
1.5 phân tử glucose được lên men có thể tạo ra lần lượt theo thứ tự sau: 2 phân tử acid
propionic, 1 phân tử acetic acid, và 1 phân tử CO2. Kết quả của việc lên men acid propionic được
diễn tả theo công thức:
1.5 Glucose 2 acid propionic + 1 acid acetic + 1 CO2 + 1 H2O
Glucose được vận chuyển vào trong tế bào chất, đi vào chu trình đường phân và được
chuyển hóa thành phosphoenolpyruvic (PEP), một chất trung gian giàu năng lượng. Sau đó, phần
lớn PEP được chuyển thành pyruvate và ch ỉ một phần nhỏ còn lại chuyển hoá thành oxaloacetate.
Oxaloacetate tham gia vào con đư ờng hình thành acid succinic. Do đó, acid succinic được tạo
thành như một sản phẩm phụ. Trong sự hình thành pyruvate, 1 mol PEP cho ra 1 mol pyruvate và
1 mol ATP.
Sau khi được tạo thành, pyruvate có ba khuynh hướng. Một là phần lớn pyruvate được
chuyển hoá thành acid propionic theo chu trình Wo od-Werkman. Hai là một lượng nhỏ tham gia
vào con đường hình thành acid acetic. Ba là m ột phần rất nhỏ còn lại không bị chuyển hoá mà chỉ
làm tăng lượng chất khô của tế bào.
Sau những nghiên cứu, con đường chuyển hóa acid propionic trong quá trình lên men
được xác định bởi sự ước lượng cân bằng nguồn C trong việc sản xuất propionic acid bằng
propionibacteria được trình bày như sau:
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
6
- Sự chuyển đổi từ oxaloacetate thành succinate đư ợc xúc tác bởi các enzyme như: malate
dehydrogenase, fumarase, and succinate dehydrogenase.
- Sự chuyển hóa acetate là chuyển hóa quan trọng trong quá trình sinh học vì đây là con đường tạo ra
ATP. Đó là lý do vì sao acid propionic luôn được tạo thành cùng với acid acetic.
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
7
Hình 1.2 Con đường trao đổi chất ở P. acidipropionici
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
8
1.3 CỐ ĐỊNH TẾ BÀO
1.3.1 ALGINATE
Cấu tạo:
Alginate là nguyên liệu có rất nhiều trong tự nhiên được trích xuất từ loài tảo nâu hay thu
nhận từ quá trình lên men của vi sinh vật.
Alginate là một polymer không phân nhánh bao gồm β-D-mannuronic acid (M) và α-L-
guluronic acid (G) nối với nhau thông qua liên kết 1,4-glycoside với trật tự sắp xếp đa dạng. Cấu
trúc của alginate bao gồm ba loại: hai trong ba loại đó l à chuỗi alginate đồng nhất bao gồm các
phân tử G hoặc M, trong khi loại thứ ba bao gồm một chuỗi các dimer của các phân tử M v à G
nằm rải rác trong cấu trúc của phân tử alginate. Trật tự v à thành phần sắp xếp của chuỗi alginate
không tuân theo bất kỳ quy luật bào mà dao động khá lớn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu ban
đầu.
Hình 1.3 Cấu tạo phân tử calcium alginate
Alginate thương mại được sản xuất chủ yếu từ các lo ài tảo nâu như Laminaria
hyperboreo, Macrocystis pyrifera, Laminaria digitana, Ascophyllum nodosum, Laminar
japonica, Eclonia maxima, Lessonia nig rescens, Durvillea antarctica và Sargassum spp.
Đặc điểm alginate:
Alginate cũng như agar và carrageenan có những tính chất công nghệ và chứa năng đặc
biệt, trong đó quan trọng nhất là khả năng tạo đông và tạo gel. Hầu hết các chất này đều là những
chất ái nước, khi tiếp xúc với nước nó sẽ trương nở lên, làm đặc dung dịch, từ đó làm tăng độ
nhớt. Gel tạo thành từ alginate không có khả năng thuận nghịch về nhiệt độ. Độ nhớt của dung
dịch, độ bền gel phục thuộc vào nguổn gốc của alginate, nhiệt độ, pH v à sự có mặt của các ion
như K+, Ca2+…
1.3.2 CƠ CHẾ TẠO GEL
Ion calcium thường được sử dụng chủ yếu để tiến hành polymer hóa tạo gel do giá thành
thấp và ít độc hại, thích hợp cho các quy tr ình công nghiệp hay chuyển hóa sinh học. Tuy nhi ên,
quá trình tạo gel cũng có thể xảy ra với sự có mặt của một số các ion khác. Gel tạo th ành có bền
hay không phụ thuộc vào ái lực của các ion, chúng có thể thay đổi phụ thuộc vào nguồn alginate:
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
9
Pb2+ > Cu2+ > Cd2+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Co2+ = Ni2+ = Zn2+ > Mn2+.
Với mỗi ion khác nhau thì cấu trúc cơ học của các hạt gel cũng khác nhau: các ion có ái
lực càng cao thì có khả năng tạo gel càng chắc.
Độ bền của gel Ca-alginate sẽ giảm khi có mặt của các hợp chất chelate ( hợp chất hữu c ơ
trong đó nguyên tử tạo thành nhiều hơn một liên kết phối trí với các kim loại trong dung dịch)
như phosphate, citrate,và lactate hay b ởi một số các ion không có khả năng tạo gel nh ư Na+ hay
Mg2+. Sự có mặt của các ion này trong dung dịch sẽ làm cho các hạt bị phồng ra, dẫn đến tăng
kích thước lỗ xốp, giảm tính ổn định và làm phá vỡ cấu trúc gel.
Alginate có khả năng tạo gel theo hai phương pháp: phương pháp khuếch tán và phương
pháp tạo gel từ bên trong.
Phương pháp khuếch tán:
Khi nhỏ alginate vào dung dịch có chứa cation có khả năng tạo gel nh ư Ca2+ thì bề mặt
của hạt alginate sẽ lập tức bị gel hóa. Sau đó các cation n ày sẽ tiếp tục khuếch tán từ môi tr ường
xung quanh vào bên trong hạt gel làm cho các phâm tử alginate ở trong tiếp tục bị gel hóa.
Phương páhp này có ưu điểm là gel tạo thành nhanh, phương pháp tiến hành đơn giản. Tuy nhiên
nhược điểm là cấu trúc gel tạo thành không đồng nhất.
Phương pháp tạo gel từ bên trong:
Cho các muốn có chứa các cation tạo gel như CaCO3, CaSO4, EDTA – Ca, calcium
citrate…) vào dung dịch alginate. Sau đó ta sẽ hiệu chỉnh giá trị pH bằng các tác nhân acid hóa
như D-glucono--lacton. Do độ hòa tan của các muối trên phụ thuộc vào pH, nên khi ta thay
đổi pH thì ion Ca2+ sẽ được giải ph1ong dần vào trong dung dịch và tạo gel với alginate. Phương
pháp này so với phương pháp khuếch tán thì hạt gel tạo thành có tính đồng nhất cao hơn; có thể
tạo gel với nhiều hình dạng khác nhau trong khi phương pháp khuếch tán chỉ tạo gel có dạng
hình cầu.
Gel alginate thường không tạo thành nếu hàm lượng acid guluronic nhỏ hơn 20-25%.
Tính chất của gel alginate phụ thuộc rất lớn v ào thành phần của nó. Nếu tỉ lệ mannuronide so với
guluronide thấp thì sẽ tạo thành gel rắn chắc; còn nếu tỉ lệ này cao sẽ tạo thành gel đàn hồi. Độ
bền chắc của gel tăng tỉ lệ với khối lượng phân tử polysaccharide khi tăng từ 400-500 kDa.
1.3.3 ƯU – NHƯỢC ĐIỂM
Ưu Điểm
- Mật độ tế bào thu được từ nhừng chuyển hóa sinh học của tế b ào cố định cao, tiết
kiệm được thể tích trong thiết bị , tăng hiệu suất, giảm thời gianlên men.
- Cố định tế bào giúp giảm chi phí tách sinh khối ra khỏi sản phẩm
- Hoạt tính và độ bền của tế bào cố định cao. Chất mang có tác dụng bảo vệ tế b ào khỏi
những điều kiện vật lý và hóa học như pH, nhiệt độ, dung môi và các km loại nặng.
- Tăng khả năng chịu đựng của tế bào đối với nồng độ cơ chất cao đồng thời hạn chế
các tác động của chất ức chế đối với tế b ào.
- Hạn chế việc rửa trôi tế bào khi canh trường tiếp tục bị pha loãng
- Dễ thu hồi sản phẩm và có khả năng tái sử dụng tế bào cố định.
Nhược điểm:
- Quá trình khuếch tán cơ chất vào trong tế bào bị hạn chế.
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
10
- Nồng độ chất dinh dưỡng phân bố không đều trong chất mang, càng vào đến trung
tâm thì nồng độ càng giảm.
Một số kỹ thuật cố định tế có thể gây độc, l àm tổn thương tế bào từ đó làm tế bào bị mất
hoạt tính.
1.4 MÔI TRƯỜNG
1.4.1 NGUỒN CARBON
Hai loại môi trường phổ biến nhất hiện nay l à glucose và lactose, trong đó:
Môi trường lactose thuận lợi cho quá tr ình sinh trưởng của chủng P.acidipropionici, tốc
độ sinh trưởng riêng và hàm lượng tế bào tạo thành trong môi trường lactose vượt trội hơn so với
cùng điều kiện nuôi cấy trong môi trường glucose.
Trong khi đó, môi trường glucose lại thích hợp cho quá tr ình tổng hợp acid propionic.
Tốc độ sinh trưởng riêng và hàm lượng tế bào tạo thành chỉ bằng một nửa lượng tạo thành trong
môi trường lactose. Bên cạnh đó, hàm lượng acid succinic và acid acetic tạo thành thấp hơn.
Chính vì lý do này mà môi trường nhân giống vi khuẩn P.acidipropionici sẽ có th ành phần chính
là lactose, môi trường lên men sẽ có thành phần chính là glucose. Các thành phần khác tương tự
nhau.
Tốc độ sinh trưởng riêng, hàm lượng tế bào, các sản phẩm acid được trình bày trong bảng
sau:
Bảng 1.1 Ảnh hưởng của nguồn carbon và pH tới quá trình lên men
μ tốc độ sinh trưởng riêng
Yx hàm lượng tế bào
Yp hàm lượng propionic
Ya hàm lượng acetic
Ys hàm lượng succinic
.
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
11
Hình 1.4 Biểu diễn sự thay đổi nồng độ cơ chất và các acid theo thời gian
Hình 1.5 Biểu diễn sự biến đổi cơ chất và các acid trong quá trình lên men c ủa glucose với
lactose
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
12
1.4.2 NGUỒN NITƠ
Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g dịch chiết nấm men
(Theo -and-vegetable-products/7691/2)
Thành phần Hàm lượng
Protêin 27.8g
Carbohydrate 11.8g
Nước 37g
Tro 23.4
Vitamin Khoáng
Thiamin 9.7mg Ca 86mg
Riboflavin 14.3mg Fe 3.7mg
Vitamin B6 1.3mg Mg 180mg
Folate 1010mcg Phospho 104mg
Vitamin B12 0.5mcg K 2600mg
Choline 65.1 mg Na 3600mg
Zn 2.1mg
Cu 0.3mg
Se 18mcg
Sản xuất acid propionic GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
13
Phần 2
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất Natri propionate .
P.acidipropionici
Nhân giống
Ly tâmTạo dung dịch vô khuẩn
Phối trộn
Tạo hạt
Alginate
Lên men
Tiệt trùng
Phối trộn
Nguyên liệu
Trao đổi ion
Kiềm hóa
Sấy tầng sôi
Natri
propionate
Dịch
Cô dặc
Kết tinh