调味品工艺学 谷氨酸发酵工艺

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1、谷氨酸发酵生产工艺及提取方法生物工程二班组员：黄歆解敏贾伟鹏郝李振匡聪一、实验目的：1、掌握生物素亚适量法发酵谷氨酸的原理、方法以及提取工艺，并学会最终制得味精的原理与方法。2、熟练掌握无菌接种技术及操作注意事项。3、学会并熟练操作谷氨酸发酵过程中所使用的仪器。4、熟练掌握准确称量药品的技术及配制培养基的方法。5、学会能准确判断发酵过程中出现的失误及其应对措施。6、二、实验原理：1、谷氨酸生物发酵机制：（1）谷氨酸生产菌应具备的生化特点：1）α—酮戊二酸氧化能力弱2）谷氨酸脱氢酶活化能力强3）细胞膜对谷氨酸的通透性强：可采用生物素亚适量或添加表面活性剂或高级饱

2、和脂肪酸或者是采用油酸缺陷性等。2、生物素对谷氨酸发酵的作用机理：（1）生物素对糖代谢的调节1）生物素对糖酵解途径的影响：生物素充足，糖酵解加速，趋向形成乳酸。2）生物素对CO2固定途径的影响：生物素是羧化酶辅酶。3）生物素对一乙醛酸途径的影响：生物素亚适量，异柠檬酸裂解酶能力低，琥珀酸氧化能力低。（2）生物素对细胞膜合成的影响：控制磷脂的省2、生物素的本质以及在谷氨酸发酵中的作用（1）生物素又称维生素H、辅酶R，是水溶性维生素，也是B族维生素。（2）在谷氨酸发酵中,控制生物素亚适量的本质作用是调节细胞膜的渗透性。生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙

3、酰CoA羧化酶的辅酶,参与了脂肪酸的生物合成,进而影响磷脂的合成。当生物素控制亚适量时,脂肪酸合成就不完全,导致磷脂合成不完全。而细胞膜是由磷脂双分子层组成的,当磷脂含量减少到正常量的一半左右时,细胞发生变形,谷氨酸能够从胞内渗出,积累于发酵液中。（3）生物素对糖代谢速率的调节：生物素能够促进糖的EMP、HMP途径，DCA循环。谷氨酸生产菌大多数是生物素缺陷性。生物素对从糖开始的丙酮酸为止糖降解途径的比例没有显著的影响，主要作用对糖降解速率的调节。原因是：碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢中的许多反应都需要生物素。生物素的主要功能是在脱羧—羧化反应中和脱氨反应中起辅

4、酶作用，并和碳水化合物与蛋白质的互变、碳水化合物以及蛋白质向脂肪的转化有关。在碳水化合物代谢中。生物素酶能催化脱羧和羧化反应。碳水化合物代谢中依赖生物素的特异反应由：丙酮酸转化生成草酰乙酸；苹果酸转化成丙酮酸；琥珀酸与丙酮酸的互变；草酰琥珀酸转化成α—酮戊二酸。3、谷氨酸的提取工艺原理——等电点法（1）等电点：在某一PH的溶液中，蛋白质或氨基酸姐历程阳离子和阴离子的趋势或程度是相同的，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的PH就是该氨基酸或蛋白质等电点。（2）在等电点处的性质主要是氨基酸的酸性基团和碱性基团对外界的电荷作用相互抵消，是氨基酸对外在溶液的作用最小，使

5、其稳定性下降，溶解度最低，利用此性质，将氨基酸从发酵溶液中沉淀分离出来。（3）影响谷氨酸谷氨酸结晶的主要因素有温度、PH、晶种与育晶、搅拌、菌体、残糖及其它杂质的影响，其中温度影响尤为明显。谷氨酸的晶型有α—晶型和β—晶型，其中α—晶型是斜六方晶体，纯度高，是氨基酸的主要晶体。β—晶体有粉状或针状、鳞片状，无光泽，成为轻质氨基酸，是提纯过程中的杂质。温度超过30℃是易出现β晶体，为避免β晶体出现，在等点提取谷氨酸时必须把温度降至30℃以下。（4）PH的影响：加酸到PH为5左右可快些，PH为5以下开始起晶时加酸要慢，发现晶核要立即停止加酸，育晶2h，使晶核缓慢增

6、大，到PH3.22左右时，搅拌育晶。4、谷氨酸制味精流程图：谷氨酸水（或渣水）碳酸钠中和硫化碱沉淀谷氨酸回调ph活性炭脱色脱色活性炭硫化碱过滤活性炭二次脱色硫化碱脱色过滤GH15颗粒活性炭脱色晶种流加母液蒸馏水浓缩结晶离心分离母液小结晶结晶味精干燥过筛粒状干燥搅拌粉碎粉状味精（1）中和的原理：COOHCOO-︱∣CH2CH2︱+Na3CO3→2∣+CO2↑+H2OHC—NH3+HC—NH3+︱∣COO-COO-Na+中和液的ph<7谷氨酸二钠的生成中和液的ph>7时DL—谷氨酸钠的生成（2）中和的投料比：湿谷氨酸钠：纯碱=1:0.3中和温度：60℃PH：中性三

7、、材料与方法：1、材料：（1）仪器：摇床、超净工作台、分光光度计、发酵罐、试管若干、三角瓶若干、酒精灯、打火机、移液管、报纸及绳、纱布、棉花、牙签、接种针（环）、恒温培养箱、胶头滴管、加热装置、玻璃棒、磁力搅拌器、PH试纸、高压蒸汽灭菌锅、（2）培养基（g/L）：一级种子：葡萄糖25、酵母浸粉10、尿素10、MgSO40.04、MnSO40.04、生物素0.00003、FeSO40.01、VB10.00002、二级种子：葡萄糖65、KH2PO44、