谷氨酸发酵培养基

操作步骤
谷氨酸钠的生产 纯化谷氨酸→中和→脱色→浓缩→结晶→分
离
味 精 发 酵 生 产 工 艺 流 程
一 、谷氨酸的中和
谷氨酸的中和是指谷氨酸与碱或碱性盐反应生成 谷氨酸钠的过程。
中和作用所使用的碱是氢氧化钠，使用的碱性盐 为碳酸氢钠或碳酸钠。
在谷氨酸钠的生产过程中，控制中和液的pH在 6.4～6.7的范围，就可使谷氨酸大部分生成谷氨 酸钠。pH过低，则中和不完全；pH过高，则生成 较多谷氨酸二钠，都会使谷氨酸钠生成率降低。
K2HPO4 0.15%
MgSO4 0.04 尿素0.4%
FeSO4 2ppm
MnSO4 2ppm pH 6.8~7.0
4．二级种子培养：在已灭菌的二级种子培养基中，按 0.5~1.0%接入上述已培养好的一级种子，于32℃±1℃、 250r.p.m条件下培养7~8h，二级种子质量要求：
种龄7~8h pH 6.8~7.2 OD值净增0.5左右
定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温
度提高到34～37 ℃。③pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在 7.0～8.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物 的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨， pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。④磷酸盐。
它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向
种龄 12h pH6.4±0.1
光密度：净增O.D值0.5以上
无菌检查阴性，噬菌体检查无。
四、操作步骤
3．二级种子培养基配制：按下列培养基配方配制1000ml二级 种子培养基，并按20%装液量分装于三角瓶中后，于121℃灭 菌30min冷却备用。
水解糖2.5% 玉米浆2.5~3.5%
操作步骤
1．一级种子培养工与制：按下列培养基配方配制1000ml一级 种子培养基。按20%装液量分装后，于121℃灭菌30min冷却 备用。
葡萄糖 2.5%
尿素0.5%
硫酸镁0.04%
磷酸氢二钾0.1%
玉米浆 2.5~3.5%
硫酸亚铁、硫酸锰各20ppm、pH7.0
2．一级种子培养：将斜面菌种接入已灭菌冷却的种子培养基 中（250ml三角瓶内接入1~2环）于32℃±1℃、250r.p.m 条件下培养12h。一级种子质量要求：
简单的说：1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6 常用来表示气体浓度，或者溶液浓度。
6．发酵：按8~10%的接种量在发酵培养基中接入合格的二级 种子注，于35℃±1℃、250 r.p.m条件下发酵35h，发酵过 程中①从第4h后开始用无菌注射器补入尿素，尿素流加按pH 值进行控制即8h前pH 7.0~7.6；8h后pH7.2~7.3， 20~24hpH 7.0~7.1，24~35h，pH6.5~6.6。尿素流加总 量为4%。②从第10h开始每隔4h补糖一次，每次补入1%的 水解糖液，在发酵26h前补入4%的水解糖液。
脱色是在谷氨酸中和、除铁以后进行，中和液 的pH为6.4～6.7。脱色温度以40～50℃为宜。
四、 浓缩与结晶
➢ 经过上述中和、除铁、脱色处理以后，得到 较纯的谷氨酸钠溶液。该溶液含有大量的水， 需要经过浓缩与结晶，才能得到所需的谷氨 酸钠结晶产品。
1、浓缩 在65～70℃条件下进行蒸发浓缩，当溶液
采用粉末状活性炭进行谷氨酸钠溶液的脱色时， 一般是将粉末状的活性炭按溶液体积的1%～2%的 比例加到谷氨酸中和液中，不断搅拌2h左右，使 活性炭充分吸附色素，然后通过过滤除去，以达 到脱色目的。
(2)离子交换树脂脱色
由于谷氨酸钠溶液中所带的色素大部分是与蛋 白质结合的大分子物质，一般带负电荷，所以， 选用的脱色树脂一般都是大孔径的阴离子交换 脱色树脂。
7．镜检及谷氨酸测定：在8h及24h时分别各取样一次进行镜 检，经单染后观察菌体形态，发酵结束后，用华勃氏呼吸器测 定发酵液中谷氨酸含量。
操作步骤
8、谷氨酸的离子交换层析
在溶液的pH小于3.22时，谷氨酸分子带 正电荷，可以用阳离子交换树脂进行层析 分离。由于在此条件下，阳离子交换树脂 对谷氨酸的吸附力较弱，所以应采用强酸 性阳离子交换树脂，若采用弱酸性阳离子 交换树脂，则吸附性较差，容易脱落； 酸使稀硫酸
味精发酵设备（参考）
说明：
ppm是英文parts permillion的缩写，译意是每百万分中的一 部分，即表示百万分之（几），或称百万分率。如1ppm即一 百万千克的溶液中含有1千克溶质。ppm与百分率（％）所表 示的内容一样，只是它的比例数比百分率大而已。
在花卉生产栽培中，常常施用“微肥”和“植物激素”，这些 药剂在施用时，其用量甚微，每千升的容量中只含有几毫克甚 至更少，故用“ppm”来表示。也就是说，在配制1ppm浓度时， 1克农药或肥料(指纯量)加水1吨(1000000克)，目前，在大多 数科技期刊中，已经不使用ppm，而改用“‰”，ppm换算成 ‰为：1ppm=0.001‰。
温度一般控制在60℃左右。
二 、除铁
在谷氨酸加碱中和后，中和液还需要进行除铁过 程，即通过一些处理，以除去存在于中和液中过 量的铁离子。
由于铁离子容易氧化变成黄色，对谷氨酸钠的质 量有所影响。所以谷氨酸钠产品必须控制铁离子 的含量，一般要求低于5mg／kg。
➢ (1)硫化钠除铁
硫化钠除铁是在谷氨酸中和液中加入一定量10% 左右浓度硫化钠溶液，生成硫化亚铁沉淀。
我国常用于谷氨酸中和液除铁的离子交换树 脂有通用一号树脂、122弱酸性阳离子交换 树脂和酚醛树脂等。
采用离子交换树脂除铁，除铁较完全，而且 不会有残留的硫化钠存在于谷氨酸钠产品之 中，在实际生产中较多采用。
三、脱色
(1)活性炭脱色 采用颗粒状的活性炭进行脱色时，一般是让谷氨
酸钠溶液通过活性炭柱，色素被吸附，而得到的 流出液为脱除了色素的谷氨酸钠溶液。
发酵原理
2.发酵过程

在发酵过程中，氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如
下：①氧。谷氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌
种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合
成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成。 ②温度。菌种生长的最适温度为30～32 ℃。当菌体生长到稳
二、发酵原理
1.合成途径

谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)
和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙
酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸在
谷 物氨素酸缺脱乏氢时酶，的菌催种化 生及 长有 十分NH缓4+慢存；在当的生条物件素下过，量生时成，谷则氨转酸为。乳当酸生
浓度达到30～30.5波美度时，即可加入谷氨 酸钠晶种进行结晶。
2、结晶 自然起晶、刺激起晶、晶种起晶
加入的晶种颗粒的大小一般为24～40目，加 入量一般为谷氨酸钠含量的10%～15%。加入 晶种后，慢慢搅拌。
五、干燥
真空干燥、气流干燥、红外线干燥、冷冻干 燥、吸附干燥、喷雾干燥等。在谷氨酸钠结 晶的干燥方面，常用的有真空干燥和气流干 燥等。
无菌检查（一）、噬菌体无、残糖消耗1%左右
镜检生长旺盛，排列整齐，G+
操作步骤
5．发酵培养基配制按下列培养基配方制发酵培养基，并按 20%装液量分装于250ml三角瓶中，水解糖10%，甘蔗糖蜜 0.18~0.22%，玉米浆0.1~0.15%，Na2HPO4 0.17%， KCl 0.12%、MgSO4 0.04%，用NaOH（5%）溶液调pH 7.20于110℃灭菌20min冷却备用。
生物素亚适量法生产谷氨酸
组员
李振国 芦敏 刘祺 陆姗姗 李雷达 董呈呈 万东 刘玉洋
一、实验目的
1、掌握谷氨酸发酵的原理 2、掌握谷氨酸种子制备的方法 3、掌握谷氨酸发酵过程中的条件控制 4、掌握谷氨酸发酵液提取谷氨酸的方法 5、掌握谷氨酸纯化的方法 6、探究不同糖浓度对菌种生长的影响
Fe2+ + Na2S → FeS + 2Na+ 由于硫化亚铁在碱性条件下几乎不溶于水，而在
酸性条件下溶解度较大，所以在操作时为了除铁 较完全，应控制好pH，并加入稍过量的硫化钠。
(2)离子交换树脂除铁
谷氨酸中和液中的铁，一般以二价或三价铁 离子存在。可以采用适当的离子交换树脂进 行离子交换而除去。
发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产
量的谷氨酸。
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，如生 物素缺陷型菌种的选育。生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需 的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而 抑制了不饱和脂肪酸的合成。而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分 之一。因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构 不完整，提高细胞膜对谷氨酸的通透性。
缬氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。
三、实验试剂与仪器
试剂：葡萄糖 、尿素、硫酸镁、磷酸氢 二钾、玉米浆、硫酸亚铁、硫酸锰、水解 糖、玉米浆、K2HPO、MgSO4、尿素、 FeSO4 2ppm、MnSO4、NaS、活性 碳
仪器：500ml三角瓶2个、接种环、酒精 灯、摇床、超净工作台、抽滤装置、烧杯、 试管、发酵罐、离子交换柱、PH试纸或 者PH计、1L量筒2个、200ml三角瓶5个、 高压锅