谷氨酸发酵
谷氨酸发酵生产味精生产工艺
08生物工程（2）班盛蕾0802012008
摘要：氨基酸是构成蛋白质的基本单元，在食品、饲料、医药、化学等工业有重要的应用。过去氨基酸主要用蛋白质的酸水解进行生产。目前绝大部分的氨基酸已能用发酵法或酶法生产。本文主要介绍了谷氨酸的生产工艺及对生产工艺的分析与改进。
关键词：谷氨酸；生产工艺；分析；改进
1谷氨酸
谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。L－谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界普遍存在的。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐，它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基酸，L型氨基酸美味较浓
1.1谷氨酸的应用
1.1.1谷氨酸在食品方面的应用
谷氨酸主要应用于食品行业，主要用来生产味精。从谷氨酸发酵液中提取出的谷氨酸，加工溶解，用碳酸钠或氢氧化钠中和，经脱色，除铁、钙、镁等离子，再经蒸发、结晶、分离、干燥、筛选等单元操作，得到高纯度的晶体或粉体味精。
1.1.2谷氨酸在医药方面的应用
谷氨酸还可用于医药，因为谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养价值。谷氨酸被人体的吸收后，易与血氨形成谷酰氨，能解除代谢过程中氨的毒害作用，因而能预防和治疗肝昏迷，保护肝脏，是肝脏疾病患者的辅助药物。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改进维持大脑机能。谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损
伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。用谷氨酸制成的成药有药用谷氨酸内服片，谷氨酸钠（钾）注射液，谷氨酸钙注射液，乙酰谷氨酸注射液等
2谷氨酸发酵生产味精生产工艺
2.1生产工艺流程图
如图一所示为谷氨酸发酵生产味精的工艺流程图
2.2生产工艺流程图分析
2.2.1谷氨酸发酵过程的条件控制
1.菌种
主要是谷氨酸棒状杆菌，采用二级种子培养，二级种子培养即种子用种子罐
培养。料液量为发酵罐投料体积的1%。
2.培养基
发酵培养基的成分与配比决定氨基酸产生菌的生长，代谢的主要因素与氨基酸的得率、转化率以及提取收率的关系也很密切。因此，培养基的配比合适与否对氨基酸的生产至关重要。
（1）碳源：氨基酸发酵中可采用淀粉水解糖、糖蜜、醋酸、乙酸、烷烃等多种碳源。本文介绍的谷氨酸发酵采用的碳源是淀粉水解糖。
（2）氮源;氨基酸发酵过程中，氮源除供给菌种生长与氨基酸合成所需的氮外，还能用来调节发酵液的pH，常选用铵盐、尿素、氨水和无机氮源。（3）无机盐：发酵液中通常需要加入包括P、Ca、Mg等无机盐类。
（4）生长因子
3.空气
流程中空气经过了加压、冷却、除水、棉花过滤等过程操作，目的是为了得到无菌空气，再通入到发酵罐中，用于菌种发酵。
4.泡沫控制
由于发酵过程中会产生大量的泡沫，加入消泡剂可以减少泡沫。
2.2.2谷氨酸提取过程及味精的生产
1等电点：从谷氨酸发酵液中提取谷氨酸，本流程采用等电点法。
谷氨酸分子中有两个羧基和一个碱性氨基，pK1=2.19，pK2=4.25，pK3=9.67，其等电点为pI=3.22，故首先将发酵液用Hcl或H2SO4调节至3.22，谷氨酸就可分离析出。
2分离：将发酵液经分离处理得到谷氨酸，但在谷氨酸当中仍有部分杂质。
3中和：中和的目的是为了调节pH值，使糖化液中的蛋白质和其他胶体物质沉淀析出，一般采用烧碱配成一定浓度进行中和。
4脱色：水解液中存在着色素（如蛋白质水解产物—氨基酸与葡萄糖分解产物起化学反应产生的物质）和杂质（如蛋白质和其他胶体物质和脂肪等）对氨基酸的发酵和提取不利，需进行脱色处理，故加入活性炭。
5 过滤：为了除去用于脱色的活性炭。得到谷氨酸。
6 交换柱脱铁：
7炭柱脱色：一般脱色方法有活性炭吸附和脱色树脂法两种，此处采用脱色树脂法进一步除去色素和杂质，得到纯度较高的谷氨酸。
8蒸发结晶：结晶属于高度纯化的操作，使谷氨酸纯度进一步提高。
9储晶：将得到的结晶储备
10分离：将晶体加水溶解，经过分离，一部分含杂质的谷氨酸又返回到脱色处理，一部分纯度高的谷氨酸即湿味精
11干燥：将湿味精干燥得到干燥制品
12粉碎：将干燥的味精粉碎得到颗粒大小均一的味精
13筛选：经过筛选得到结晶味精
3谷氨酸发酵生产味精工艺流程的改进
味精的生产工艺可以说已相当成熟，流程也是经过很多的实验和生产不断的改进。以下分析仅代表个人的见解，如有错误，望改正。
在从发酵液中提取谷氨酸的操作中，该流程采用的是等电点法，通过查阅资料，觉得采用离子交换法可能效果更好。
下面对离子交换法做简单介绍，但发酵液的pH值低于3.22时，谷氨酸以阳离子状态存在，可用阳离子交换树脂来提取吸附在树脂上的谷氨酸阳离子，可用热碱洗脱下来，收集谷氨酸洗脱流分经冷却，加入HCL调pH至3.0~3.2进行结晶再用离子机分离即可得谷氨酸结晶。但在实际生产中，发酵液的pH并不要求低于3.22，而是在5.0~5.5就可上柱。该法的优点是过程简单、周期短、设备省、占地小、提取总收率可达80%~90%。缺点是酸碱用量大废液污染环境。而等电点发的收率达60%左右，且周期较长且也许酸调pH。经过对比，故觉得离子交换法更好。
参考文献：[1]蒋滢.氨基酸的应用.北京：世界图书出版社.1996.12
[2]梅乐和，姚善泾，林东强等编著.生化生产工艺（第二版）.北京：
科学出版社.2007
[3]梅乐和，姚善泾，林东强等编著.生化生产工艺.北京：科学出版
社. 1998
[4]俞俊棠，唐孝宣等编著.新编生物工艺学,北京：化学工业出版社,2003
谷氨酸生产工艺流程
谷氨酸生产工艺流程 一、前期准备工作 1. 确定生产规模和产品质量要求； 2. 筛选原料供应商，确保原料的质量和稳定性； 3. 筛选合适的微生物菌种，进行培养和筛选。 二、谷氨酸发酵过程 1. 发酵罐的选择：根据生产规模确定发酵罐的大小，通常采用不锈钢 或玻璃钢材质； 2. 发酵基质制备：将筛选好的原料按照一定比例混合，加入适量水进 行搅拌均匀； 3. 调节基质pH值：将基质加热至70℃，并加入碱性物质（如氢氧化钠）或酸性物质（如硫酸）进行调节，使pH值控制在6-7之间； 4. 加入微生物菌种：将培养好的微生物菌种加入到发酵罐中，并进行 搅拌均匀； 5. 发酵过程控制：控制温度、搅拌速度、通气量等参数，以保证微生 物菌种正常生长和代谢活动； 6. 监测谷氨酸产量：通过取样分析，监测谷氨酸的产量和质量； 7. 终止发酵过程：当谷氨酸产量达到预定值或微生物菌种生长停止时，
终止发酵过程。 三、分离提纯过程 1. 发酵液初步处理：将发酵液进行初步处理，去除杂质和微生物菌体； 2. 降解蛋白质：采用酶解剂（如蛋白酶）对发酵液进行降解蛋白质， 使谷氨酸与其他成分分离； 3. pH值调节：通过控制pH值，使谷氨酸在溶液中处于稳定状态； 4. 谷氨酸萃取：采用离子交换树脂或有机溶剂等方法对谷氨酸进行萃 取和分离； 5. 谷氨酸精制：通过再结晶、洗涤等工艺对萃取得到的谷氨酸进行精制。 四、包装储存 1. 调整产品质量指标：根据市场需求和用户反馈意见，调整产品的颜色、味道、纯度等指标； 2. 包装：选择合适的包装材料和方式，对谷氨酸进行包装； 3. 储存：将包装好的谷氨酸存放在干燥、阴凉、通风的仓库中，避免 阳光直射和潮湿环境。 五、质量控制
(完整版)谷氨酸发酵
1）生物素营养缺陷型 ?作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与 了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏. ?控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵 初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换. 2）油酸营养缺陷型 ?作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少 到正常量的1/2左右. ?控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换. （3）添加表面活性剂 ?添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨 酸. ?机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细 胞膜. ?关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在 下进行分裂,形成产酸型细胞. （4）添加青霉素 ?机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作 用下受损,向外泄露谷氨酸. ?控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不 能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换. 谷氨酸发酵强制控制工艺 ?为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取 “强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法. ?控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料 中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。谷氨酸发酵 ? 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h. 措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短. ? 2.对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升,氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧 下降后维持在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排列整齐的八字形.不产酸.12h. 措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃ ? 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成. 措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃. ? 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低. 措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐. 发酵周期一般为30h. 二、谷氨酸发酵的生化过程
谷氨酸发酵
谷氨酸发酵 目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌等。 谷氨酸除用于制造味精外，还可以用来治疗神经衰弱以及配制营养注射液等。我国的谷氨酸发酵虽然在产量、质量等方面有了较大的提高，但与国外先进水平相比还存在一定差距。主要表现在：设备陈旧，规模小，自控水平、转化率和提取率低，易受噬菌体污染，废水污染问题尚未完全解决等。 一、菌种的选育 主要通过基因突变、基因工程、细胞工程得到优良的菌种。 可以从自然界中先分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。 在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，以提高细胞膜对谷氨酸的通透性，如生物素缺陷型菌种的选育。 1.谷氨酸生产菌的生化特征 1. α-酮戊二酸氧化能力微弱: α-酮戊二酸脱氢酶丧失或活性低. 2. 谷氨酸脱氢酶活性强. 3. 还原性辅酶Ⅱ(NADPH+H+)进入呼吸链能力缺陷或微弱. 4. 异柠檬酸裂解酶活力微弱. 5. 不利用谷氨酸. 6. 耐高糖耐高谷氨酸 . 7. CO2固定能力强. 8 .解除谷氨酸反馈抑制. 9. 具有向胞外分泌谷氨酸的能力. 2.谷氨酸产生菌 棒杆菌属：北京棒杆菌 钝齿棒杆菌 谷氨酸棒杆菌 短杆菌属：黄色短杆菌 产氨短杆菌 小杆菌属：嗜氨小杆菌 节杆菌属：球形节杆菌 3.共同点： 1. α-酮戊二酸氧化能力微弱: α-酮戊二酸脱氢酶丧失或活性低. 2. 谷氨酸脱氢酶活性强. 3. 还原性辅酶Ⅱ(NADPH+H+)进入呼吸链能力缺陷或微弱. 4. 异柠檬酸裂解酶活力微弱. 5. 不利用谷氨酸.
谷氨酸生产工艺
谷氨酸生产工艺 谷氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、饲料、医药和化妆品等领域。目前，谷氨酸的生产工艺主要分为发酵法和合成法两种。 发酵法是目前谷氨酸生产的主要工艺。该工艺首先选择适宜的微生物菌种，常用的包括谷氨酸高产突变株、大肠杆菌、芽孢杆菌和酿酒酵母等。然后，通过发酵罐中稻糠、糖蜜、玉米糖浆等淀粉质原料的供应，微生物菌种得到充足的营养，进而产生谷氨酸。在发酵过程中，需要控制合适的温度、pH值、氧气供应等条件，以保证产酸菌的正常生长和谷氨酸的高产。 合成法是一种人工合成谷氨酸的生产工艺。该工艺主要通过有机化学合成的方法合成谷氨酸，被广泛应用于工业化生产。合成法的优势是反应过程简单，产率高，纯度较高，但合成路线较长，成本较高。目前，合成法主要采用脂肪酶法、氨基酸合成法和化学合成法等。脂肪酶法利用酶的催化作用将谷氨酸微生物中间体转化为谷氨酸；氨基酸合成法则采用含氮化合物、氨基酸以及各种可供给氨基的物质为原料，通过一系列的反应合成谷氨酸；化学合成法主要通过有机合成方法，从不同的出发物合成谷氨酸。 无论是发酵法还是合成法，谷氨酸的提纯工艺都是非常关键的一步。一般来说，提纯分为多级离心、膜过滤、凝胶过滤、树脂吸附、洗脱、浓缩等环节。其中，树脂吸附是最常用的提纯方法之一，通过树脂的选择来吸附并分离谷氨酸和其他杂质。此外，一些高级的分离技术如逆流扩散和离子交换膜电渗法也
可以应用于谷氨酸的提纯过程。 谷氨酸的生产工艺对环境保护也有一定的要求。在发酵法中，需要合理处理废水、废菌体和废弃物，以减少环境污染。同时，在合成法中，需要控制反应条件和适当选择溶剂，以减少对环境的影响。 总体来说，谷氨酸生产工艺是一个复杂的过程，涉及微生物学、化学工程学和生物技术等多个学科的知识。随着科学技术的不断进步，谷氨酸的生产工艺也在不断改进和创新。未来，我们可以期待谷氨酸生产工艺的更高效、更环保和更可持续的发展。
谷氨酸发酵的工艺流程
谷氨酸发酵的工艺流程 谷氨酸是一种重要的生物体中的氨基酸，广泛应用于食品添加剂、保健品和生化制药等领域。谷氨酸的工业生产主要采用微生物发酵的方法，下面将介绍一种常见的谷氨酸发酵工艺流程。 1. 菌种培养：选用高产谷氨酸的菌株，如乳杆菌属、大肠杆菌等。先将菌株接种到培养基中培养，再将培养好的菌液接种到发酵罐中进行扩大培养。菌种培养的条件包括适宜的温度、 pH值、培养基组成等。 2. 发酵罐的准备：通常采用不锈钢发酵罐，选择适宜的体积和搅拌速度。发酵罐内要保持无菌状态，并可以自动控制温度、pH值、溶氧量等参数。 3. 发酵工艺参数设定：设定适宜的温度和pH值，一般发酵温 度为30-37摄氏度，pH值为6-7。通过自动控制系统实时监测 和调控这些参数，保证发酵过程的正常进行。 4. 发酵过程：首先将适量的底物加入发酵罐中，底物包括主碳源、氮源、矿物元素等。然后将菌种接种进入发酵罐，并继续搅拌保持良好的氧气传递。发酵过程中，微生物利用底物产生代谢产物，包括谷氨酸。 5. 收获和提取：发酵过程一般持续3-5天，当菌体处于最佳生 长阶段时，收获发酵液。发酵液需要经过后处理，包括澄清、浓缩、精制等步骤。澄清可以通过离心或滤过等方式进行。浓缩可以利用蒸发、真空浓缩等方法进行。精制包括溶剂提取、
结晶、脱色等步骤，以提高谷氨酸的纯度。 6. 产品包装和贮存：将精制后的谷氨酸产品进行包装，通常采用铝箔袋或塑料瓶。包装完成后，产品需要进行质量检验，并储存于低温、干燥、密封的环境中，以延长产品的保质期。 以上就是谷氨酸发酵的工艺流程。随着生物技术的不断发展，谷氨酸发酵工艺也在不断改进，以提高谷氨酸的产量和纯度。同时，工艺的经济性、环保性也是发酵工艺改进的重要方面，以实现可持续发展。
谷氨酸发酵工艺流程
目录 一、谷氨酸简介 (2) 二、谷氨酸发酵的工艺流程 (2) 2.1谷氨酸生产菌种 (3) 2.2生产原料 (3) 2.3培养基制备 (3) 2.3.1碳源 (3) 2.3.2氮源 (3) 2.3.3生物素 (4) 2.4种子扩大培养 (4) 2.5谷氨酸发酵 (4) 三、谷氨酸发酵的工艺控制 (4) 3.1环境控制 (4) 3.1.1pH (4) 3.1.2温度 (4) 3.1.3通风量 (5) 3.1.4泡沫 (5) 3.1.5无菌 (5) 3.2.细胞膜渗透性控制 (5) 四、小结 (5) 五、参考文献 (6)
谷氨酸发酵工艺 山东农业大学生命科学学院08级生物工程2班邢若枫 摘要：众所周知，日常所用调味料味精就是L一谷氨酸单钠盐(monosodiuo gluamate，MsG)。自1909年日本发明并工业化生产味情以来，几经变迁，已发展成为以谷氨酸发酵为主体的世界性氨基酸发酵工业。1956年从日本开始，以后先后由面二筋豆粕和废糖蜜浓缩物水解的方向，转向以糖质为原料的细菌发酵法。生产味精谷氨酸之类氨基酸的发酵，区别于传统的酿酒和抗菌素发游，是一种改变微生物代谢的代谢控制发酵。本文则就谷氨酸发酵生产过程、谷氨酸发酵机制和研究动向等方面，说明谷氨酸发酵的发展。[1] 关键词：谷氨酸；发酵；工艺；研究；发展 一、谷氨酸简介 谷氨酸一种酸性氨基酸，分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。分子式C5H9NO4、分子量147.13076。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发功效。用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改进维持大脑机能。谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。在工业上，聚谷氨酸可降解塑料，是环境友好材料。[2] 谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异，而是菌体代谢调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及发酵条件的适合。 谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建合适的载体困难较多。需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与已知的质粒进行重组，构建成杂合质粒。受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用, 但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。这样就可以较容易地在棒状类细菌中开展各项分子生物学研究。有了合适的载体及其转化系统后，就可通过DNA 体外重组技术进行谷氨酸产生菌的改造。这对以后谷氨酸发酵的低成本、大规模、高质量有较大的发展空间。[3] 二、谷氨酸发酵的工艺流程 菌种的选育，培养基配制，斜面培养，一级种子培养，二级种子培养，发酵（发酵过程参数控制通风量、pH、温度、泡沫），发酵液。（流程见图表1）
谷氨酸发酵
味精，学名谷氨酸钠，是谷氨酸的钠盐，味精从诞生到现在有一个世纪的历史了。1907年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗在研究海带时发现一些棕色晶体，即谷氨酸。在一个世纪里，味精的发展大致经历三个阶段:第一阶段：1866年德国人里德豪森博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或谷氨酸。第二阶段：以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精，在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革命性的变化，逐渐采用粮食作为原料，通过微生物发酵、提取、精制而得到高质量的谷氨酸钠。我国味精生产始于1923年，上海天厨味精厂率先采用水解法生产，1932年沈阳开始用脱脂豆粉水解生产味精。1958年开始谷氨酸产生菌筛选及其发酵机理的基础性研究，1964年首先在上海进行工业化生产。目前国内味精生产已经全部采用发酵法生产，原料多采用玉米发酵。但是我国生产技术水平与发达国家相比尚有较大差距，菌种选育，工艺技术，生产规模方面还需加大改革与创新力度。 1.1.1.1.玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备；(2)菌种的活化及种子液的制备；(3)发酵；(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。（具体见工艺流程图表1） 2.2.2.2.原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备 2.12.12.12.1 原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。2.2 2.2 2.2 2.2 淀粉水解糖制备在工业生产上将玉米淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。首先，淀粉先要经过液化阶段，然后在与β-淀粉酶作用进入糖化阶段。首先利用α-淀粉酶将淀粉浆液化,降低淀粉粘度并将其水解成糊精和低聚糖,应为淀粉中蛋白质的含量低于原来的大米,所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段,而不用像以大米为原材料那样液化后需经过板筐压滤机滤去大量蛋白质沉淀。液化过程中除了加淀粉酶还要加氯化钙,整个液化时间约30min。一定温度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐内进一步水解为葡萄糖。淀粉浆液化后,通过冷却器降温至60℃进入糖化罐,加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60℃左右,pH值 4.5,糖化时间18~32h。糖化结束后,将糖化罐加热至80～85℃,灭酶30min。过滤得葡萄糖液,经过压滤机后进行油水分离(一冷分离,二冷分离),再经过滤后连续消毒后进入发酵罐。 3333....菌种的活化及种子液的制备菌种的活化及种子液的制备菌种的活化及种子液的制备菌种的活化及种子液的制备从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 3.1菌种选择玉米为原料发酵生产味精常用菌株有：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜氨小杆菌、硫殖短杆菌等。国产菌株有：北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌7338、北京棒杆菌D110、棒杆菌S-944、钝齿棒杆菌AS1.542、钝齿棒杆菌HU7251、。本工艺选用谷氨酸棒状杆菌 3.2菌种的活化 把保藏在斜面上的菌体移接到活化斜面（培养基中添加0.1%葡萄糖）上，在30~32℃下恒
谷氨酸发酵生产
谷氨酸发酵生产 谷氨酸发酵 一、实验目的 谷氨酸(glutamic acid)是最先成功地利用发酵法进行生产的氨基酸。谷氨酸发酵是典型的代谢调控发酵，其代谢途径相对研究得比较清楚。因此，了解谷氨酸发酵机制，掌握其发酵工艺，将有助于对代谢调控发酵的理解，有助于对其他有氧发酵的理解和掌握，也有助于对已掌握的生化、微生物知识的融会贯通。 通过本次实验，掌握有氧发酵的一般工艺，熟练掌握通用机械搅拌罐的设备使用。 二、实验原理 1、谷氨酸发酵机制 谷氨酸发酵是菌体异常代谢的产物，菌体正常代谢失调时，才能积累谷氨酸。在正常的微生物代谢中，由葡萄糖生成的磷酸烯醇式丙酮酸比天冬氨酸优先合成谷氨酸。谷氨酸合成过量时，谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的活力和阻遏柠檬酸合成酶的合成，使代谢转向天冬氨酸的合成。天冬氨酸合成过量后，反馈抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合成。所以，在正常情况下，谷氨酸并不积累。 谷氨酸生产菌由葡萄糖生物合成谷氨酸的途径见图5-7。它包括糖酵解途径(EMP途径)、磷酸己糖途径(HMP途径)，三羧酸循环(TCA循环)、乙醛酸循环，伍德-沃克曼反应(CO的固定反应等)。 2
由于谷氨酸生产菌生理方面有以下共同特征，体内的代谢控制平衡被打破，使谷氨酸得以积累。 ? 谷氨酸生产菌大多为生物素缺陷型。谷氨酸发酵时，糖酵解经过EMP 及HMP两个途径进行。生物素充足时，HMP途径所占比例是38%， 控制生物素亚适量的结果，发酵产酸期，HMP途径所占比例下降到约 为26%，EMP途径所占的比例得以提高。通过控制生物素亚适量，更 重要的是由生物素促进的脂肪酸及磷脂合成减少，谷氨酸向膜外漏出， 引起代谢失调，使谷氨酸得以积累。 ? 谷氨酸生产菌的CO固定反应酶系活力强，可通过羧化作用(更多地2 供应固定CO生成苹果酸或草酰乙酸转化成柠檬酸。 2
谷氨酸发酵生产工艺设计
摘要 味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水 化合物(HOOC-CH 2CH(NH 2 )-COONa·H 2 0)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构 体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。 谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。 设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。 关键词：味精发酵；工艺计算；设备选型；CAD Abstract monosodium glutamate production process can be divided into four
发酵液中谷氨酸的提取纯化
一、实验原理： 谷氨酸，学名: 2-氨基-5-羧基戊酸，为酸性氨基酸，是构成蛋白质的20 种常见α-氨基酸之一。谷氨酸又名“麸酸” 或写作“夫酸”，是制造味精的原料。D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。发酵制造L-谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，发酵液中存在菌体、蛋白质、残糖、色素、其它氨基酸、有机酸等杂质。目前国内提取谷氨酸的主要方法：1.等电点法； 2.离子交换法； 3.金属盐法； 4.盐酸水解等电法； 5.离子交换膜电渗析法。国外大规模提取谷氨酸的方法：日本采用浓缩等电点工艺；美国采用旋转真空膜过滤。谷氨酸等电点pI=3.22，在等电点时谷氨酸的溶解度最小，且谷氨酸的溶解度随温度降低而减小，所以调节pH以及降低温度可以令溶液中的谷氨酸析出沉淀即为等电点法提取谷氨酸。氨基酸为两性电解质，等电点较低的谷氨酸在pH小于pI 3.2时，主要以GA+型式存在，故可用强酸性阳离子交换树脂提取，当发酵液流过交换柱时，发酵液中各成分依亲和力的不同进行交换，吸附GA的树脂再用洗脱液(5% NaOH)洗脱，收集富含GA的流分(高流液)。 二、材料与器材： （1）实验材料：谷氨酸发酵液 （2）实验药品：NaOH、HCl、酸性离子交换树脂、壳聚糖醋酸溶液、硅藻土（3）实验仪器：圆底烧瓶、离心机、离心管、天平、玻璃棒、磁力搅拌器、一次性塑料滴管、pH计、铁架台配有十字夹、色谱柱、SBA、3mL离心管（用于柱层析接收样品）、烧杯（500mL1个；250mL1个；50mL1个）、量筒2个（10mL 和100mL，）。 三、实验步骤： （1）发酵液的预处理 壳聚糖醋酸溶液：先配置2%体积比的醋酸溶液；然后加入壳聚糖配置成1%的壳聚糖醋酸溶液。取100mL发酵液，再加入含量为1%的壳聚糖醋酸溶液，此时溶液pH值在5.52，谷氨酸含量为22mg/dl，加入量为发酵液体积的1.4%，轻轻搅拌加入1g硅藻土，静置2h。 （2）发酵液的固液分离
谷氨酸发酵实验报告
谷氨酸发酵实验报告 篇一：实验二离子交换法提取谷氨酸 实验二离子交换法提取谷氨酸 一、实验目的 掌握离子交换装置的结构和使用方法。掌握离子交换法提取谷氨酸的工艺流程。掌握等电点沉淀法提取谷氨酸。了解认识离子交换树脂的处理和再生。 二、实验原理 谷氨酸是两性电解质，是一种酸性氨基酸，等电点为，当pH＞时，羧基离解而带负电荷，能被阴离子交换树脂交换吸附；当pH＜时，氨基离解带正电荷，能被阳离子交换树脂交换吸附。也就是说，谷氨酸可被阴离子交换树脂吸附也可以被阳离子交换树脂吸附。由于谷氨酸是酸性氨基酸，被阴离子交换树脂的吸附能力强而被阳离子交换树脂的吸附
能力弱，因此可选用弱碱性阴离子交换树脂或强酸性阳离子交换树脂来吸附氨基酸。但是由于弱碱性阴离子交换树脂的机械强度和稳定性都比强酸性阳离子交换树脂差，价格又较贵，因此就都选强酸性阳离子交换树脂而不选用弱碱性阴离子交换树脂。目前各味精厂均采用732#强酸性阳离子交换树脂，本实验就是采用732#树脂。 谷氨酸溶液中既含有谷氨酸也含有其他如蛋白质、残糖、色素等妨碍谷氨酸结晶的杂质存在，通过控制合适的交换条件，在根据树脂对谷氨酸以及对杂质吸附能力的差异，选择合适的洗脱剂和控制合适的洗脱条件，使谷氨酸和其他杂质分离，以达到浓缩提纯谷氨酸的目的。 三、实验装置1、离子交换装置 本实验采用动态法固定床的单床式离子交换装置。离子交换柱是有机玻璃柱，柱底用玻璃珠及玻璃碎片装填，以防树脂漏出。2、树脂
本实验用苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂，编号为732#，其性能如下表：732#树脂的主要性能常数 3、树脂的处理 对市售干树脂，先经水充分溶胀后，经浮选得到颗粒大小合适的树脂，然后加3倍量的2mol/L HCL溶液，在水浴中不断搅拌加热到80℃，30min后自水溶液中取出，倾去酸液，用蒸馏水洗至中性，然后用2mol/L NaOH溶液，同上洗树脂30min后，用蒸馏水洗至中性，这样用酸碱反复轮洗，直到溶液无黄色为止。用6%（W/W）盐酸溶液转树脂为氢型，蒸馏水洗至中性备用。过剩的树脂浸入1mol/L NaOH溶液中保存，以防细菌生长。 四、试剂配制1、上柱交换液 谷氨酸发酵液或等电点母液，含谷氨酸2%左右。 配制方法；取工厂购回的谷氨酸干粉20g溶于200ml自来水中，再加进约8ml浓盐酸使谷氨酸粉全部溶解，此时
发酵液中谷氨酸的提取纯化
实验原理: 谷氨酸，学名：2-氨基-5-竣基戊酸，为酸性氨基酸，是构成蛋白质的20种常见a-氨基酸之一。谷氨酸又名“麸酸”或写作“夫酸”，是制造味精的原料。D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。发酵制造L-谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，发酵液中存在菌体、蛋白质、残糖、色素、其它氨基酸、有机酸等杂质。目前国内提取谷氨酸的主要方法：1.等电点法；2.离子交换法；3.金属盐法；4.盐酸水解等电法；5.离子交换膜电渗析法。国外大规模提取谷氨酸的方法：日本采用浓缩等电点工艺；美国采用旋转真空膜过滤。谷氨酸等电点pI=3.22,在等电点时谷氨酸的溶解度最小，且谷氨酸的溶解度随温度降低而减小，所以调节pH以及降低温度可以令溶液中的谷氨酸析出沉淀即为等电点法提取谷氨酸。氨基酸为两性电解质，等电点较低的谷氨酸在pH小于pI 3.2时，主要以GA+型式存在，故可用强酸性阳离子交换树脂提取，当发酵液流过交换柱时，发酵液中各成分依亲和力的不同进行交换，吸附GA的树脂再用洗脱液（5% NaOH）洗脱，收集富含GA的流分（高流液）。 二、材料与器材： （1）实验材料：谷氨酸发酵液 （2）实验药品：NaOH、HCl、酸性离子交换树脂、壳聚糖醋酸溶液、硅藻土 （3）实验仪器：圆底烧瓶、离心机、离心管、天平、玻璃棒、磁力搅拌器、一 次性塑料滴管、pH计、铁架台配有十字夹、色谱柱、SBA、3mL离心管（用于柱层析接收样品）、烧杯（500mL1个；250mL1个；50mL1个）、量筒2个（10mL 和100mL，）。 三、实验步骤： （1）发酵液的预处理 壳聚糖醋酸溶液：先配置2%体积比的醋酸溶液；然后加入壳聚糖配置成1% 的壳聚糖醋酸溶液。取100mL发酵液，再加入含量为1%的壳聚糖醋酸溶液，此时溶液pH值在5.52,谷氨酸含量为22mg/dl,加入量为发酵液体积的1.4%，轻轻搅拌加入1g硅藻土，静置2h。
谷氨酸产生菌生产谷氨酸的原理
谷氨酸产生菌生产谷氨酸的原理谷氨酸是一种重要的氨基酸，在生物体内具有多种生理功能。谷氨酸可以通过微生物发酵来进行生产，其原理涉及谷氨酸合成途径、微生物的选择和培养条件等方面。 谷氨酸的合成途径主要有六个步骤：1.氨基酸途径：谷氨酸的合成通常从谷氨酸和丙氨酸开始，通过谷氨酰酶催化谷氨酰胺的形成。谷氨酰胺再通过转氨酶催化生成谷氨酸。2.置换途径：谷氨酸可以通过谷氨酰胺一==缩素酶催化转化为谷氨酰胺乙酯，然后通过转移氨基团的方式产生谷氨酸。3.酸碱反应途径：谷氨酰胺可以通过半酮酸和异烟酸一氧化酶的作用生成谷氨酸和甲酰胺。4.脱羧途径：谷氨酰胺通过谷氨酰胺脱羧酶作用生成一氨基戊二酸。一氨基戊二酸通过戊二酰胺酶的作用生成谷氨酸。5.氨基化途径： 6.缩合途径：在微生物世界中，产谷氨酸的微生物种类较为丰富，常用的包括大肠杆菌、枯草杆菌、澳〜芽黴菌等。这些微生物在制备谷氨酸过程中,通常以批次发酵或者连续发酵的方式进行。
在微生物的选种上，常规方法是在自然界中选择产谷氨酸的微生 物株，并通过筛选和改良来提高其产谷氨酸的能力。此外，还可以通 过对遗传物质的改造来提高谷氨酸的产量。例如，通过筛选产谷氨酸 能力强的菌株，并通过杂交、基因重组等手段获取高产菌株。还可以 通过诱变技术来提高菌株的遗传稳定性和谷氨酸生产能力。 除了选择合适的菌株，培养条件对谷氨酸的产量也有很大的影响。常用的培养基包括碳源、氮源、无机盐、维生素和培养基的pH等。碳 源主要是葡萄糖和淀粉，它们为微生物提供能量和生长的基础；氮源 则是微生物合成氨基酸的必要条件，常用的氮源包括氨盐、尿素和蛋 白质等；无机盐则是微生物生长和代谢的必需物质，对于提高谷氨酸 产量也有重要的影响；维生素也是微生物生长过程中必不可少的物质，它们参与微生物的代谢反应，提高酶的活性和产酶能力；培养基的pH 值也对微生物的生长和代谢有很大的影响。 除了基本的培养要素外，还需要采用适当的发酵技术和方法来进 行谷氨酸的生产。目前常用的发酵方式有批次发酵和连续发酵两种。 批次发酵是将微生物接种到液体培养基中，在一定的条件下进行培养，直至发酵结束。连续发酵则是在发酵过程中连续供给培养基和收取产
食品发酵工程11谷氨酸发酵生产
第十一章谷氨酸发酵生产 氨基酸的生成方法有合成法和发酵法两种。氨基酸发酵，就是利用微生物的生长和代谢活动生产各种氨基酸的过程。氨基酸发酵是好气性发酵，产品是固体产品，氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵，由发酵所产生的产物——氨基酸都是微生物的中间代谢产物，它的积累是建立在对微生物正常代谢的抑制上的。也就是说，氨基酸发酵的关键取决于其控制机制是否能被解除，能否打破微生物的正常代谢调节，人为地控制发酵。 表部分氨基酸及其生产所用菌株 *营养缺陷型，R：抗性。 谷氨酸发酵、赖氨酸发酵、L-天门冬氨酸发酵、苏氨酸发酵、缬氨酸发酵 1965年，被国家科委评为重大成果的发酵法生产谷氨酸项目取得成功，是我国氨基酸工业发展史上的一个重要里程碑，替代了此前沿用了40年之久的蛋白质酸水解法。 谷氨酸一直是发酵工业的支柱产业，占氨基酸总产量的80％以上，产量以年均17％的速度递增。2004年总产量为114万吨，2005年达到120万吨。 谷氨酸的作用： ① MSG鲜味剂； ②在人体内能与血氨结合生成谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，可作为治疗肝病的辅助药物； ③参与脑蛋白代谢和糖代谢，对改进和维持脑功能有益。 ④还可以用来治疗神经衰弱以及配制营养注射液等 1 原料及其处理
发酵生产谷氨酸的原料有淀粉质原料：玉米、小麦、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最为常用； 糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜； 氮源料：尿素或氨水。 1.1 淀粉糖化 绝大多数的谷氨酸生产菌都不能直接利用淀粉，因此需先将它水解成葡萄糖。 ⑴酸解法 原料（淀粉、水、盐酸）调浆 → 糖化→冷却→中和脱色→过滤除杂→糖液 调浆：原料淀粉加水调成10－11Bx 的淀粉乳，用盐酸调pH1.5左右（盐酸用量约为干淀粉的0.5-0.8%）。 糖化：高温高压0.25-0.4MPa ，水解10－20min 。 中和：调pH 至4.5-5.0，以便使蛋白质等胶体物质沉淀析出。 脱色：活性炭吸附 过滤除杂：脱色液沉淀1-2h 后过滤除杂。 酸水解法水解时DE 值＞55时产生异味。 ⑵ 酶解法 葡萄糖糊精淀粉糖化酶液化淀粉酶α−−→−−−−→−- 酸解法和酶解法的比较： ①酶解法条件温和，不需耐高温高压设备，改善了操作条件；但酶解法需要离子交换等设备； ②酶解法一般需48h ，操作时对温度和pH 要求严格，不如酸解法粗放； ③酶解法副反应少，淀粉水解率高，DE 值达98％以上，而酸解法为90％； ④因为酶法水解淀粉很少发生副反应，所以使用的淀粉乳浓度可以由酸解法的18－20％提高到34－40％； ⑤酶解法制成的糖液色泽较浅，质量高。 工艺过程：
谷氨酸发酵进展
谷氨酸发酵进展 氨基酸的制造是从1820 年水解蛋白质开始。 1866 年德国的立好生博士利用硫酸水解小麦面筋，分离出一种酸性氨基酸，依据原料的取材，便将此氨基酸命名为谷氨酸。 随后，日本有一教授在探讨海带汁液的鲜味时，提取了谷氨酸，并在1908 年开始制造商品味之素——味精。1910 年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸，与食盐配合出售。但是这种方法生产谷氨酸耗粮太多，成本太高。 二次世界大战后不久，美国有人提出用发酵法生产谷氨酸的报告。 日本也相继开始了研究，1956 年日本协和发酵公司分离出一种新的细菌，它可以利用100 克葡萄糖转化为40 克以上的谷氨酸。1957 年发酵法味精正式商业性生产，这标志着氨基酸发酵工业的诞生。 氨基酸的制备方法 发酵法：发酵法又可分为直接发酵法与添加前体的发酵法。添加前体法是以氨基酸的中间产物为原料，用微生物法转化为相应的氨基酸。 提取法：将蛋白质原料用酸水解，然后从水解液中提取氨基酸。目前，胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸仍用提取法生产。 酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。 合成法：用化学合成法制造的氨基酸有DL-蛋氨酸、DL-丙氨酸，甘氨酸和苯丙氨酸。 生产氨基酸的大国为日本和德国。 日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生产。 日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。 国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司,湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。 在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术和仿造产品,1991年销售量为二千万瓶,1996年达六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆明康普莱特,但生产原料都依赖进口。 2000年,世界氨基酸产值达45亿美元,占生物技术市场的7%,国内的氨基酸产值达40亿元,占全国发酵产业总产值的12%。 一、氨基酸发酵 氨基酸是组成蛋白质的基本成分，其中有8种氨基酸是人体不能合成但又必需的氨基酸，称为必需氨基酸，人体只有通过食物来获得。 另外在食品工业中，氨基酸可作为调味料，如谷氨酸钠、肌苷酸钠、鸟苷酸钠可作为鲜味剂，色氨酸和甘氨酸可作为甜味剂， 在食品中添加某些氨基酸可提高其营养价值等等。因此氨基酸的生产具有重要的意义。 表1列出部分氨基酸生产所用的菌株。