球头三型孢菌发酵制备赤藓糖醇中试设计开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1 研究背景

1.1.1 赤藓糖醇

（1）赤藓糖醇的性质

赤藓糖醇（erythritol）即1,2,3,4一丁四醇(c₄h₁₀o₄)。白色晶体性粉末，相对分子质量122.12，对称分子，只以内消旋的形式存在，是一种在自然界中天然存在的多元醇类物质。赤鲜糖醇广泛分布于海藻、花粉、真菌和一些常见的水果中，如葡萄、梨等，同时也广泛分布在发酵食品(酱油、口本味曾)、饮料(葡萄酒、啤酒)中。赤鲜糖醇甜味纯正，甜度为蔗糖的60%，与蔗糖的甜味特性十分接近，且无不良苦后味。将赤鲜糖醇与阿斯巴甜、安赛蜜等甜味剂共用可以掩盖强力甜味剂带有的不良风味。

赤藓糖醇中不含有羰基，不易与氨基酸类物质发生美拉德反应，同时它的熔点为126 ℃，沸点为329-331 ℃，这使得赤藓糖醇在一般食品加工条件下，几乎不会出现褐变或分解现象，特别是能忍受硬糖生产时的高温熬煮而不发生褐变。另外，赤藓糖醇只以内消旋的形式存在，结晶性好，吸湿性低，易于粉碎制得粉状产品，方便忌湿保存，而且赤藓糖醇还缓解了巧克力制作过程中因为甜味添加剂的吸湿性高引起的起霜现象。

2. 研究的基本内容和问题

2.1 主要研究内容

本课题主要是在前期研究的基础上进行中试设计，主要内容如下：

1.发酵工艺验证。

3. 研究的方法与方案

工艺发酵过程的研究一般有三个阶段。第一个阶段是实验室规模，主要用于进行菌种的筛选和培养基的研究；第二阶段是中试生产规模，以确定菌种培养的最佳操作条件；第二阶段是工厂，以进行大规模生产，取得经济效益。

当实验室小试工艺完成后，一般都需要经过一个比小型试验规模放大50~100倍的中试放大，以便进一步研究在一定规模装置中各部反应条件变化规律，并解决实验室阶段未能解决或尚未发现的问题。虽然化学反应的本质不会因实验生产的不同而改变，但各步化学反应的最佳反应工艺条件，则可能随实验规模和设备等外部条件的不同而改变。因此，中试放大很重要。

中试放大有以下几种方法。第一是经验放大法，主要是凭借经验通过逐级放大(小试装置－中间装置－中型装置－大型装置)来摸索反应器的特征，它也是目前药物合成中采用的主要方法。第二是相似放大法，主要是应用相似原理进行放大，此法有一定局限性，只适用于物理过程放大，而不适用于化学过程的放大。第三是数学模拟放大法，是应用计算机技术的放大法，它是今后中试设计发展的方向。此外，微型中间装置的发展也很迅速，即采用微型中间装置替代大型中间装置，为工业化装置提供精确的设计数据。其优点是费用低廉，建设快。

4. 研究创新点

[1] ough c s. fermentation ratesof grape juice. iii. effect of initial obrix, ph, and fermentation temperature[j].american journal of enology viticulture, 1966, 17(2): 20-26

[2] kren a, mamnun y m, bauer be, et al. war1p, a novel transcription factor controlling weak acid stressresponse in yeast[j]. molecular cellular biology, 2003, 23(5): 1775-1785.

[3] shima j, ando a, takagi h.possible roles of vacuolar h -atpase and mitochondrial function intolerance to air-drying stress revealed by genome-wide screening ofsaccharomycescerevisiaedeletion strain.[j]. yeast, 2008, 25(3): 179-190.

5. 研究计划与进展

1）2021-2-20～2021-03-04：查阅资料撰写开题报告；翻译英文文献。

2）2021-03-04～2021-03-10：熟悉小试工艺，和相关绘图软件。

3）2021-03-11～2021-03-25：进行初步的发酵工艺设计和确定。