提高谷氨酸发酵罐溶解氧ppt
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谷氨酸发酵过程中控制供氧
溶解氧控制的原理
• （1）发酵过程中氧的满足度 • 微生物的呼吸对氧的浓度有一个最低的 要求，称为“临界浓度”。工业发酵中， 微生物的临界浓度一般为0.0030.05mmol/L。
• （2）供氧控制原则 • 谷氨酸发酵属于部分生长耦联型发酵。 在菌体生长期谷氨酸生成期的需氧量有 明显差别，且在各时期又随具体条件不 同而变化。
பைடு நூலகம்
• 2、调节搅拌转速 小型发酵罐一般设有变频器，通过调节 变频器，可调节搅拌转速，与调节通气 量协调完成对溶解氧的控制。
• 3、调节罐压:罐压的稳定不仅可以有效 地防止染菌,减小供风阻力的波动,也有助 于气液两相氧气分压的平衡和DO值的稳 定,该系统与空气流量控制系统虽然有明 显的关联,但通过调整控制器的有关参数, 可以将两个变量分别控制稳定
谷氨酸发酵中供氧的控制
控制溶氧的必要性
• 谷氨酸发酵是典型好氧发酵，溶解氧对 谷氨酸产生菌种子培养影响很大。溶解 氧过低，菌体呼吸受到抑制，从而抑制 生长，引起乳酸等副产物的积累；但是 并非溶氧越高越好，当溶氧满足菌的需 氧量后继续升高，不但会造成浪费还会 由于高氧水平抑制菌体生长和谷氨酸的 生成。
a、菌体进入生长稳定期前，供氧量随菌 体浓度的增大而增大。 b、生成期需要更加大量的溶解氧，以 满足细胞转化、细胞最大呼吸的需氧量。 c、到发酵中后期，随着菌体活力的逐渐 减弱以及活菌浓度的逐渐降低，需氧量 逐渐减少，供氧量也要逐渐减少。
如何控制溶解氧
• 1、调节通气量 采用多级控制模式，逐步增大通气量、 维持较高通气量、逐步减小通气量等调 节。
第五节溶解氧浓度对发酵的影响ppt课件
搅拌速度
挡板 通气速率 温度 基质浓度 罐压 电解生产氧 传氧中间介质
KLa变化
KLa变化 KLa变化 C*、氧需求变化 氧需求变化 C*变化 C*变化 KLa变化
高
中 低 低 中 中到高 中 中
低
低 低 低 低 低 低 中
好
好 中 变化 好 中 高 好
好
好 不定 不定 不定 好 小规模 好
三、发酵过程中溶氧的检测 （一）发酵过程中溶氧检测的意义
可见, 在放大过程中, KLa在相同条件下会减小.
设备形状结构的影响:
如20T的伍式发酵罐: α=0.72, ß=0.11
搅拌器形式的影响: α、β数值不同
对于α值:弯叶>平叶>箭叶
对于β值:弯叶>箭叶>平叶 但是破碎细胞能力: 平叶>箭叶>弯叶 翻动流体能力: 箭叶>弯叶>平叶 此外，搅拌器的直径大小、组数、搅拌器间距以及在罐内 的相对位置等对KLa都有影响.
★提高罐压
调节Kla是最常用的方法，kla反映了设备的供氧能力， 一般来讲大罐比小罐要好。
搅拌速度 供氧速率
45升 250 rpm 7.6
1吨 10吨 120 120 10.7 20.1
2、影响KLa的因素
①设备参数
发酵罐的形状，结构（几何参数）
搅拌器，空气分布器（几何参数）
通气：表观线速度Ws ② 操作条件 搅拌：转速N，搅拌功率PG
4、 空气分布器对通气效率的影响 发酵罐中装有多孔分布器和单孔分布器，在气流速度很低 时，多孔分布器有较高的通气效率。但两者的区别随着气流速 度的增加而逐渐减少。 可能是低气流时多孔分布器可形成更大的传递面积，而当 通气量增大时，单孔分布器能更大的增加发酵液的湍动程度。
谷氨酸发酵过程控制—发酵罐溶氧的控制
子情境：谷氨酸发酵过程控制-发酵罐溶氧的控制
在谷氨酸发酵过程中为什么需要通氧？ 谷氨酸发酵的生产菌是好氧菌吗？谷氨酸发酵过程中通入的氧Fra bibliotek微生物都能利用吗？
溶氧对发酵的影响和及其控制
氧是一种难溶于水的气体。在25℃，1×105Pa条件下， 纯氧在水中的溶解度为1.26mmol/L，空气中的氧在纯水 中的溶解度更低（0.25mmol/L）。在28℃氧在在发酵液 中的溶解度只有0.22 mmol/L，而发酵液中的大量微生 物耗氧迅速（耗氧速率大于25~100 mmol/L.h），因此， 供氧对于好氧微生物来说是非常重要的。在对数生长期， 即使发酵液被空气饱和，若此时停止供氧，发酵液中溶 氧可在几分钟之内便耗尽。
10~15% ★合成的临界氧值：考察不同溶氧浓度对生产的影响， 便可求得合成的临界氧值。
注意： ●实际上，呼吸临界氧值不一定与产物合成临界氧值
相同。 ●生物合成临界氧浓度并不等于其最适氧浓度。 ●在培养过程中并不是维持溶氧越高越好。过高的溶
氧对生长可能不利。
（2）溶氧作为发酵异常的指标
生长过程从培养液中溶氧浓度的变化可以反映菌的 生长生理状况。
在发酵工业中，耗氧对于菌体生长和产物生成之 间的关系有三种类型： １、产物生成期的耗氧与菌体生长期的耗氧一致。 ２、产物生成期的耗氧超过菌体生长期的耗氧量。 ３、产物生成期的最适耗氧量低于菌体生长期的耗氧 量。
影响需氧的工艺条件
项目 菌种特 性
培养基 的性能
工艺条件
项目
工艺条件
好气程度 菌龄、数量
发酵溶氧变化异常，可及时预告生产可能出现的问题。
★操作故障或事故
★中间补料是否得当
★污染杂菌：溶氧会反常地迅速（一般2~5h)跌到零，并 长时间不回升。这比无菌试验发现染菌要提前几个小时。 但有时会出现染菌后溶氧反而升高的现象。
在谷氨酸发酵过程中为什么需要通氧？ 谷氨酸发酵的生产菌是好氧菌吗？谷氨酸发酵过程中通入的氧Fra bibliotek微生物都能利用吗？
溶氧对发酵的影响和及其控制
氧是一种难溶于水的气体。在25℃，1×105Pa条件下， 纯氧在水中的溶解度为1.26mmol/L，空气中的氧在纯水 中的溶解度更低（0.25mmol/L）。在28℃氧在在发酵液 中的溶解度只有0.22 mmol/L，而发酵液中的大量微生 物耗氧迅速（耗氧速率大于25~100 mmol/L.h），因此， 供氧对于好氧微生物来说是非常重要的。在对数生长期， 即使发酵液被空气饱和，若此时停止供氧，发酵液中溶 氧可在几分钟之内便耗尽。
10~15% ★合成的临界氧值：考察不同溶氧浓度对生产的影响， 便可求得合成的临界氧值。
注意： ●实际上，呼吸临界氧值不一定与产物合成临界氧值
相同。 ●生物合成临界氧浓度并不等于其最适氧浓度。 ●在培养过程中并不是维持溶氧越高越好。过高的溶
氧对生长可能不利。
（2）溶氧作为发酵异常的指标
生长过程从培养液中溶氧浓度的变化可以反映菌的 生长生理状况。
在发酵工业中，耗氧对于菌体生长和产物生成之 间的关系有三种类型： １、产物生成期的耗氧与菌体生长期的耗氧一致。 ２、产物生成期的耗氧超过菌体生长期的耗氧量。 ３、产物生成期的最适耗氧量低于菌体生长期的耗氧 量。
影响需氧的工艺条件
项目 菌种特 性
培养基 的性能
工艺条件
项目
工艺条件
好气程度 菌龄、数量
发酵溶氧变化异常，可及时预告生产可能出现的问题。
★操作故障或事故
★中间补料是否得当
★污染杂菌：溶氧会反常地迅速（一般2~5h)跌到零，并 长时间不回升。这比无菌试验发现染菌要提前几个小时。 但有时会出现染菌后溶氧反而升高的现象。
【精品】谷氨酸的发酵控制PPT资料
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第二节 主要发酵参数分段控制原则及其特点
一、中初糖流加高浓度糖液的 生物素“超亚适量”工艺
1. 流 程 图
2．谷氨酸发酵记录表
3.培养基的配方
（1）二级种子培养基 葡萄糖 300kg；KH2PO4 12kg；MgSO4·7H2O 6kg；糖蜜100kg；玉米浆
④发酵工业上采用机械消泡与化学消泡结合 的方法。
（４）常用的消泡剂和使用方法
天然油脂类 高碳醇、脂肪酸和脂类 聚醚类 硅酮类
味精厂普遍采用ＢＡＰＥ（聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚）或ＰＰ Ｅ（聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚）作为消泡剂。
一次加入法
使用方法 中间流加法
上述两种方法结合
二、发酵过程的控制
5.流加糖的控制
第一节 发酵培养基配比组成及其特点 第二节 主要发酵参数分段控制原则及其特点 第三节 提高发酵产率的主要措施 第四节 糖蜜原料生产谷氨酸的发酵技术
第一节 发酵培养基配比组成及其特点
一、国内谷氨酸发酵生产工艺的分类
1．按碳源原料划分
淀粉糖：玉米、马铃薯、木薯、大米等
碳源原料
甘蔗糖蜜
糖蜜
甜菜糖蜜
因为多采用生物素缺陷型菌株，故两种发酵工艺主 要区别在于发酵过程是否需要添加青霉素、表面活 性剂等，为什么？
200kg；纯生物素150mg；消泡剂1.5kg；定容7000L，实消，121℃保温 10min。
（2）发酵基础培养基 葡萄糖18800kg；85％的H3PO4 120kg；KCl 200kg, MgSO4·7H2O 140kg；
溶解氧在谷氨酸发酵中的应用
溶解氧在谷氨酸发酵中的应用随着生物技术的飞速发展，谷氨酸的生产也得到了很大的发展。
谷氨酸是一种重要的生物活性物质，广泛应用于食品添加剂、医药、化妆品等行业。
而在谷氨酸的生产过程中，溶解氧（DO）的控制非常重要。
本文将重点探讨溶解氧在谷氨酸发酵中的应用，以及如何合理地控制溶解氧对谷氨酸发酵的影响。
一、谷氨酸发酵中溶解氧的作用谷氨酸生产通常使用的是谷氨酸盐类发酵，其过程是将谷氨酸动员素加入到由糖、氨基酸等原料组成的发酵基质中，然后用微生物通过发酵反应将其转化为谷氨酸。
其中，DO是微生物生长不能缺少的重要物质。
可是，当DO浓度过高或者过低时，将会严重影响谷氨酸的生产效率和质量。
因此，在谷氨酸的发酵过程中，合理的DO控制是非常必要的。
二、合理控制溶解氧对谷氨酸发酵的影响由于谷氨酸发酵反应是一种典型的微生物发酵反应，所以溶解氧的控制是谷氨酸生产过程中非常重要的一个环节。
因此，要合理地控制DO，需要注意以下几点：1.控制通气速率当DO过高时，可以采取减慢通气速率的方法来减小DO浓度，这样可以避免溶解氧过高对微生物生长的影响。
2.控制摇床转速摇床速度也是影响DO浓度的一个因素。
当DO过高时，可以适当降低摇床转速，使摇床动作减弱，从而减小DO溶解度。
3.控制pH值pH值是影响细胞培养的关键因素，同时，也是控制DO 的一个重要手段。
当pH值过高或者过低时，都能够引起DO 的变化，因此，在谷氨酸发酵中必须对pH值进行严格的调控。
4.加入抗泡剂在谷氨酸的发酵过程中，常常会出现泡沫问题，影响反应器的运转。
因此，可以加入一些抗泡剂，使泡沫得到稳定的控制，进而达到控制DO的目的。
以上几种方法是控制DO的常用方法，通过这些措施的配合，可以得到合理的DO浓度范围，从而控制谷氨酸的生产效率和质量。
三、结论综上所述，溶解氧在谷氨酸发酵中的应用是非常重要的，合理的DO控制是谷氨酸生产中必须重视的一个环节。
只有通过合理的控制，才能够达到预期的生产效果，并且控制好反应过程中的泡沫问题，从而实现谷氨酸的高产和高质量。
谷氨酸发酵中几个关键问题护理课件
个性化护理的普及
随着医疗技术的进步，针对不同患者的个性化护理方案将越来越普 及，以满足患者的个性化需求。
跨学科合作的加强
问题护理将涉及多个学科领域，需要各学科专家密切合作，共同制 定最佳护理方案。
问题护理的未来挑战
01
医疗资源的紧缺
随着人口老龄化和慢性病患者的增加，医疗资源将面临越来越大的压力
，如何合理分配和利用医疗资源是问题护理面临的挑战之一。
产物提取问题
产物提取是谷氨酸发酵过程中的重要 环节，其目的是将目标产物从发酵液 中分离出来。
选择合适的提取方法需要考虑产物性 质、提取效率、成本等因素，以实现 经济效益的最大化。
提取方法包括离子交换法、电渗析法 、膜分离法等。
03
谷氨酸发酵中的问题护理
菌种选育问题的护理
菌种选育是谷氨酸发酵的关键环 节，针对菌种选育问题，应关注 菌种的遗传稳定性、生产能力以
谷氨酸
是一种重要的氨基酸，广泛用于 食品、医药、饲料等领域。
谷氨酸发酵的过程
01
02
03
04
菌种选择与培养
选择适合的菌种，进行种子培 养，为发酵提供足够的菌体。
原料准备与处理
将所需原料进行预处理，如粉 碎、混合、调节pH等，以便
更好地进行发酵。
发酵过程控制
通过控制温度、pH、溶氧等 参数，确保发酵过程顺利进行
。
谷氨酸提取与精制
发酵结束后，通过提取和精制 得到高纯度的谷氨酸产品。
谷氨酸发酵的应用
01应用于酱油、味精等调味 品中。
医药原料
谷氨酸可用于合成多种药 物，如谷氨酸钠、谷氨酸 钾等。
饲料添加剂
谷氨酸可以提高饲料的营 养价值，促进动物生长。
随着医疗技术的进步，针对不同患者的个性化护理方案将越来越普 及，以满足患者的个性化需求。
跨学科合作的加强
问题护理将涉及多个学科领域，需要各学科专家密切合作，共同制 定最佳护理方案。
问题护理的未来挑战
01
医疗资源的紧缺
随着人口老龄化和慢性病患者的增加，医疗资源将面临越来越大的压力
，如何合理分配和利用医疗资源是问题护理面临的挑战之一。
产物提取问题
产物提取是谷氨酸发酵过程中的重要 环节，其目的是将目标产物从发酵液 中分离出来。
选择合适的提取方法需要考虑产物性 质、提取效率、成本等因素，以实现 经济效益的最大化。
提取方法包括离子交换法、电渗析法 、膜分离法等。
03
谷氨酸发酵中的问题护理
菌种选育问题的护理
菌种选育是谷氨酸发酵的关键环 节，针对菌种选育问题，应关注 菌种的遗传稳定性、生产能力以
谷氨酸
是一种重要的氨基酸，广泛用于 食品、医药、饲料等领域。
谷氨酸发酵的过程
01
02
03
04
菌种选择与培养
选择适合的菌种，进行种子培 养，为发酵提供足够的菌体。
原料准备与处理
将所需原料进行预处理，如粉 碎、混合、调节pH等，以便
更好地进行发酵。
发酵过程控制
通过控制温度、pH、溶氧等 参数，确保发酵过程顺利进行
。
谷氨酸提取与精制
发酵结束后，通过提取和精制 得到高纯度的谷氨酸产品。
谷氨酸发酵的应用
01应用于酱油、味精等调味 品中。
医药原料
谷氨酸可用于合成多种药 物，如谷氨酸钠、谷氨酸 钾等。
饲料添加剂
谷氨酸可以提高饲料的营 养价值，促进动物生长。
谷氨酸发酵如何控制供氧
溶解氧与谷氨酸产生菌的需氧量谷氨酸产生菌和其它好气性微生物一样对培养液中的溶解氧浓度有一个最低的要求在此溶解氧浓度以下微生物的呼吸速率随溶解氧浓度降低而显著下降
1.供氧浓度 2.生物素 3.发酵温度 4.发酵液pH 5.通风 6.泡沫 7.铵根离子浓度 8.磷酸盐浓度
供氧对谷氨酸发酵的影响 •
• 氨基酸发酵为通风发酵，氧的需要量是相当大的 。氧的供应对好氧发酵来说是一个关键因素，对 菌体的生长和代谢产物的积累都有很大的影响。 因此研究供氧问题，对氨基酸发酵工艺管理的最 佳化和工艺过程的放大具有重要意义。同时，合 理的供氧对节省动力消耗也是很重要的。
如图4-1所示，在临界溶解氧浓度以下，氧成为 微生物生长的限制性底物，在此范围内微生物的 耗氧速率符合米氏方程：
供氧对谷氨酸发酵的影响 •
• 在谷氨酸发酵中，供氧对菌体的生长和谷氨酸的 积累都有很大的影响。供氧量多少应根据不同菌 种、发酵条件和发酵阶段等具体情况决定。在菌 体生长期，糖的消耗最大限度地用于合成菌体； 在谷氨酸生成期，糖的消耗最大限度地用于合成 谷氨酸。
好气性发酵的供氧问题，包括化学工 程学和微生物生理学两方面问题，即 如何提高供氧效率和如何最适合于微 生物的好气性培养。其中后一问题又 包含微生物生长的最适需氧量和代谢 产物生成的最适需氧量。
溶解氧与谷氨酸产生菌的需氧量
谷氨酸产生菌和其它好气性微生物一样 ，对培养液中的溶解氧浓度有一个最低的 要求，在此溶解氧浓度以下，微生物的呼 吸速率随溶解氧浓度降低而显著下降。此 一溶解氧浓度称为临界溶解氧浓度，以C临 界表示(或以临界溶解氧分压pL临界表示)。
但是供氧并非越大越好，当cL≥≥cL临界时，供 氧满足菌的需氧量，菌体生长速率达最大 值。如果再提高供氧，不但不能促进生长 ，反而造成浪费，而且由于高溶氧水平而 抑制菌体生长。同时高溶氧水平下生长的 菌体不能有效地合成谷氨酸。
1.供氧浓度 2.生物素 3.发酵温度 4.发酵液pH 5.通风 6.泡沫 7.铵根离子浓度 8.磷酸盐浓度
供氧对谷氨酸发酵的影响 •
• 氨基酸发酵为通风发酵，氧的需要量是相当大的 。氧的供应对好氧发酵来说是一个关键因素，对 菌体的生长和代谢产物的积累都有很大的影响。 因此研究供氧问题，对氨基酸发酵工艺管理的最 佳化和工艺过程的放大具有重要意义。同时，合 理的供氧对节省动力消耗也是很重要的。
如图4-1所示，在临界溶解氧浓度以下，氧成为 微生物生长的限制性底物，在此范围内微生物的 耗氧速率符合米氏方程：
供氧对谷氨酸发酵的影响 •
• 在谷氨酸发酵中，供氧对菌体的生长和谷氨酸的 积累都有很大的影响。供氧量多少应根据不同菌 种、发酵条件和发酵阶段等具体情况决定。在菌 体生长期，糖的消耗最大限度地用于合成菌体； 在谷氨酸生成期，糖的消耗最大限度地用于合成 谷氨酸。
好气性发酵的供氧问题，包括化学工 程学和微生物生理学两方面问题，即 如何提高供氧效率和如何最适合于微 生物的好气性培养。其中后一问题又 包含微生物生长的最适需氧量和代谢 产物生成的最适需氧量。
溶解氧与谷氨酸产生菌的需氧量
谷氨酸产生菌和其它好气性微生物一样 ，对培养液中的溶解氧浓度有一个最低的 要求，在此溶解氧浓度以下，微生物的呼 吸速率随溶解氧浓度降低而显著下降。此 一溶解氧浓度称为临界溶解氧浓度，以C临 界表示(或以临界溶解氧分压pL临界表示)。
但是供氧并非越大越好，当cL≥≥cL临界时，供 氧满足菌的需氧量，菌体生长速率达最大 值。如果再提高供氧，不但不能促进生长 ，反而造成浪费，而且由于高溶氧水平而 抑制菌体生长。同时高溶氧水平下生长的 菌体不能有效地合成谷氨酸。
谷氨酸发酵控制PPT课件
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4.1.2 氮源
氮源是合成菌体蛋白质、核酸等含氮物质和合成谷氨酸氨基的来源。同时， 在发酵过程中一部分氨用于调节发酵液pH，形成谷氨酸铵。因此，谷氨酸发酵需 要的氮源比一般的发酵工业要高，一般发酵工业碳氮比为100: 0.2～2.0，而谷氨 酸发酵的碳氮比为100: 15～30。
NADPH等是重要的能量传递者，参与一系列的代谢反应。磷酸盐在培养基中还具 有缓冲作用。
微生物对磷的需要量一般为 0.005~0.01 mol/L。
第27页/共154页
工业生产上常 用的 磷 酸 盐 为KH 2PO4、 K2H PO4·3 H2O 、N a2HP O4·12 H2O 和 NaH2PO4·2H2O 等 ，也 可 用 磷 酸 。 当采用K2HPO4·3H2O 时， 添 加 量 一 般为 0.1 %。
第33页/共154页
④微量元素 微生物需要量十分微小但又不可完全没有的元素称为微量元素。
Mn2+是某些酶的激活剂，羧化反应必需Mn2+ ，如谷氨酸生物合成途径中，草酰琥 珀酸脱羧生成α-酮戊二酸是在Mn2+存在下完成的。一般培养基添加0.01g/L MnSO4·4 H2O 。
Fe2+是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶的组成部分，又是若干酶的激活剂，一般培养基 添加0.01g/ L FeSO 4·4 H2O。
第25页/共154页
一般微生物所需要的无机盐为磷酸盐、硫酸盐、氯化物和含钾、钠、镁和 铁的化合物。还需要一些微量元素，如锰、铜、锌、钴、钼、碘和溴等。微生物 对无机盐的需要量很少，但对菌体的生长和代谢产物的产生影响很大。
第26页/共154页
①磷酸盐 磷 是 一 些 蛋 白 质 和 核 酸 的 组 成 分 。 腺 二 磷 ( A D P ) 、 腺 三 磷 ( AT P ) 、
4.1.2 氮源
氮源是合成菌体蛋白质、核酸等含氮物质和合成谷氨酸氨基的来源。同时， 在发酵过程中一部分氨用于调节发酵液pH，形成谷氨酸铵。因此，谷氨酸发酵需 要的氮源比一般的发酵工业要高，一般发酵工业碳氮比为100: 0.2～2.0，而谷氨 酸发酵的碳氮比为100: 15～30。
NADPH等是重要的能量传递者，参与一系列的代谢反应。磷酸盐在培养基中还具 有缓冲作用。
微生物对磷的需要量一般为 0.005~0.01 mol/L。
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工业生产上常 用的 磷 酸 盐 为KH 2PO4、 K2H PO4·3 H2O 、N a2HP O4·12 H2O 和 NaH2PO4·2H2O 等 ，也 可 用 磷 酸 。 当采用K2HPO4·3H2O 时， 添 加 量 一 般为 0.1 %。
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④微量元素 微生物需要量十分微小但又不可完全没有的元素称为微量元素。
Mn2+是某些酶的激活剂，羧化反应必需Mn2+ ，如谷氨酸生物合成途径中，草酰琥 珀酸脱羧生成α-酮戊二酸是在Mn2+存在下完成的。一般培养基添加0.01g/L MnSO4·4 H2O 。
Fe2+是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶的组成部分，又是若干酶的激活剂，一般培养基 添加0.01g/ L FeSO 4·4 H2O。
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一般微生物所需要的无机盐为磷酸盐、硫酸盐、氯化物和含钾、钠、镁和 铁的化合物。还需要一些微量元素，如锰、铜、锌、钴、钼、碘和溴等。微生物 对无机盐的需要量很少，但对菌体的生长和代谢产物的产生影响很大。
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①磷酸盐 磷 是 一 些 蛋 白 质 和 核 酸 的 组 成 分 。 腺 二 磷 ( A D P ) 、 腺 三 磷 ( AT P ) 、
谷氨酸的发酵工艺PPT课件
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三、谷氨酸合成途径
1.谷氨酸合成的方式
（1）氨基转移作用
-酮戊二酸 + 氨基酸
谷氨酸 + -酮酸
（2）还原氨基化作用
-酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2 谷氨酸+ NADPH + H2O
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2、谷氨酸合成途径
谷氨酸的生物合成过程中的几个途 径 主 要 有 ：
发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。 • 发酵前期如果pH偏低，则菌体生长旺盛，长菌而不产酸；
如果pH偏高，则菌体生长缓慢，发酵时间拉长。在发酵前 期将pH值控制在7.5~8.0左右较为合适。 • 而在发酵中、后期将pH值控制在7.0~7.6左右对提高谷氨 酸产量有利。
第35页/共58页
（3） 通风
氨 基 酸 发 酵 是（典中间型代的谢产代物）谢 控 制 发 酵 ， 它 的 积 累 是 建
立在对微生物正常代谢的抑制上。
关键：能否打破微生物的正常代谢调节，人为 的控制发酵。
第8页/共58页
一、谷氨酸生产原料及其处理
谷氨酸的作用：
（1）合成人体代谢所需的其他氨基酸。 （2）降低血液中氨中毒作用。 （3）参与脑蛋白代谢和糖代谢。
（1）糖酵解途径（EMP途径） （2）磷酸己糖途径（HMP途径） （3）三羧酸循环途径（TCA循环） （4）乙醛酸循环途径（DCA循环） （5）伍德-沃克反应（CO2固定反应） （6）α-酮戊二酸的还原氨基化反应
这6条途径之间是相互联系和相互制约的，如图所示：
第18页/共58页
过谷 程氨 中酸 的的 几生 个物 途合 径成
第3页/共58页
味精 主要内容： 的发酵工艺
三、谷氨酸合成途径
1.谷氨酸合成的方式
（1）氨基转移作用
-酮戊二酸 + 氨基酸
谷氨酸 + -酮酸
（2）还原氨基化作用
-酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2 谷氨酸+ NADPH + H2O
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2、谷氨酸合成途径
谷氨酸的生物合成过程中的几个途 径 主 要 有 ：
发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。 • 发酵前期如果pH偏低，则菌体生长旺盛，长菌而不产酸；
如果pH偏高，则菌体生长缓慢，发酵时间拉长。在发酵前 期将pH值控制在7.5~8.0左右较为合适。 • 而在发酵中、后期将pH值控制在7.0~7.6左右对提高谷氨 酸产量有利。
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（3） 通风
氨 基 酸 发 酵 是（典中间型代的谢产代物）谢 控 制 发 酵 ， 它 的 积 累 是 建
立在对微生物正常代谢的抑制上。
关键：能否打破微生物的正常代谢调节，人为 的控制发酵。
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一、谷氨酸生产原料及其处理
谷氨酸的作用：
（1）合成人体代谢所需的其他氨基酸。 （2）降低血液中氨中毒作用。 （3）参与脑蛋白代谢和糖代谢。
（1）糖酵解途径（EMP途径） （2）磷酸己糖途径（HMP途径） （3）三羧酸循环途径（TCA循环） （4）乙醛酸循环途径（DCA循环） （5）伍德-沃克反应（CO2固定反应） （6）α-酮戊二酸的还原氨基化反应
这6条途径之间是相互联系和相互制约的，如图所示：
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过谷 程氨 中酸 的的 几生 个物 途合 径成
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味精 主要内容： 的发酵工艺
《谷氨酸发酵机制》课件
谷氨酸发酵的重要性
谷氨酸是一种重要的氨基酸，被广泛应用于食品添加剂、保健品和生物制药。 通过发酵的方式生产谷氨酸可以提高产量、降低成本，并减少对环境的负面 影响。
谷氨酸发酵的步骤和机制
1
底物预处理
通过酸、碱或酶法对底物进行处理，提高底物的稳定性和可溶性。
2
发酵菌种的选取
选择耐受酸碱环境和高温菌株，以提高发酵的效率。
高效产量、低成本、环境友好、可持续发展。
2 挑战
产物纯度、酸碱环境要求、底物来源等方面仍存在一些挑战，需要继续研究和改进。
结论和展望
谷氨酸发酵作为一种重要的生物制造技术，具有广泛的应用前景。未来的研 究和发展将围绕提高发酵产量、改进底物处理和优化发酵条件等方面展开。
谷氨酸发酵的应用领域
食品工业
谷氨酸在多种食品中被用 作增味剂和调味料，例如 速溶面、方便面和火锅底 料。
医药工业
谷氨酸可以作为药物的原 料，用于制造钙镁谷氨酸 功能性化合物，如生物降 解塑料和动物饲料添加剂。
谷氨酸发酵的优势和挑战
1 优势
《谷氨酸发酵机制》PPT 课件
本课件将介绍谷氨酸发酵的机制，探讨其背景和重要性，并深入解析其步骤 和影响因素。同时，我们将探讨谷氨酸发酵的应用领域，以及该过程的优势 和挑战。最后，我们会进行结论和展望。
发酵的定义和背景
发酵是一种生物化学过程，通过在无氧条件下，利用微生物转化有机物质， 例如糖类和氨基酸，生产活性化合物。发酵广泛应用于食品、医药和化工工 业。
3
发酵条件的调控
管理发酵容器的温度、pH值和氧气含量，以优化菌株的生长和代谢过程。
发酵条件和影响因素
• 温度：合适的温度可以促进菌株的生长和酶活性。 • pH值：控制pH值可以影响底物的离解度和菌株的代谢途径。 • 氧气含量：调节氧气含量可以影响发酵产物的产量和质量。 • 营养条件：提供适当的营养物质可以促进菌株的生长和代谢。
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(五)二氧化碳的影响
蛋白质物质和通气搅拌是产生泡沫的主要 原因. 原因.泡沫是气体分散在液体中的一种胶体 系统.泡沫形成后气体就很难得到及时更新. 系统.泡沫形成后气体就很难得到及时更新. 所以二氧化碳和氧就和难交换. 所以二氧化碳和氧就和难交换.直接影响微 生物的呼吸. 生物的呼吸.其次是在搅拌叶处形成泡沫影 响气液两面接触,降低氧的速度传递. 响气液两面接触,降低氧的速度传递.向其中 加入消泡剂,可以减少泡沫影响. 加入消泡剂,可以减少泡沫影响.
通气和搅拌 适当通气量和搅拌速度使液相中的氧浓度不影响 发酵.适当的搅拌功率可以打碎气泡, 发酵.适当的搅拌功率可以打碎气泡,增加汽液两相 的接触面积.强化发酵液的湍流程度, 的接触面积.强化发酵液的湍流程度,降低气泡周围 液膜厚度和湍流中的流体阻力, 液膜厚度和湍流中的流体阻力,从而提高氧的转移 速率.减少菌丝结团,减少菌丝周围液膜阻力, 速率.减少菌丝结团,减少菌丝周围液膜阻力,有利于 排出废气,延长气泡停留时间. 排出废气,延长气泡停留时间.增加通风量同时也应 该增加搅拌速度,从而增加溶解氧. 该增加搅拌速度,从而增加溶解氧.这些措施都有利 于增加溶解氧. 于增加溶解氧.
提高谷氨酸发酵罐溶解氧
谷氨酸发酵是好氧性发酵。发酵过程的细胞可分 为三个阶段：长菌型细胞，转移型细胞和产酸型 细胞。谷氨酸发酵的需氧量较大，不仅菌体细胞 在生长期需要适量的消耗氧气，而且在谷氨酸生 成期(产酸期) 成期(产酸期)需要消耗更多量的氧气。发酵过程 中通气量的大小，对谷氨酸发酵有明显的影响， 在菌体呼吸充足时显示最大的产量，氧满足程
(一)谷氨酸生长阶段 (二) 谷氨酸培养基的组成 (三)培养基溶质浓度 (四)培养条件 (五)二氧化碳的影响
(一)谷氨酸生长阶段
生长阶段不同,其需氧量不同. 生长阶段不同,其需氧量不同.通过各种方法 提高其溶氧量. 提高其溶氧量.
(二) 谷氨酸培养基的组成
适当提高其碳氮比,3:1适合谷氨酸发酵. 适当提高其碳氮比,3:1适合谷氨酸发酵.培养 基中适当加生长因子,有利于促进产酸. 基中适当加生长因子,有利于促进产酸.
(三)培养基溶质浓度
氧在培养基中,当溶质浓度低时, 氧在培养基中,当溶质浓度低时,氧的溶解度 大.
(四)培养条件
温度条件 发酵罐温度影响氧溶解度的浓度, 发酵罐温度影响氧溶解度的浓度,温度升高 溶解氧增加,氧饱和浓度下降. 溶解氧增加,氧饱和浓度下降.在理论上降低 发酵温度, 发酵温度,降低溶质的浓度和提高氧分压来 提高溶解氧. 提高溶解氧.