谷氨酸的发酵和提取工艺综述

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谷氨酸的发酵和提取工艺综述

谷氨酸的发酵和提取工艺综述

⾕氨酸的发酵和提取⼯艺综述综述:⾕氨酸的发酵与提取⼯艺第⼀部分⾕氨酸概述⾕氨酸⾮⼈体所必需氨基酸,但它参与许多代谢过程,因⽽具有较⾼的营养价值,在⼈体内,⾕氨酸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,⾕氨酸还参与脑蛋⽩代谢和糖代谢,对改进和维持脑功能有益。

另外,众所周知的⾕氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味,是重要的调味品。

1996、1997、1998年味精年产量分别为55.0万吨、56.64万吨、59.03万吨。

尽管如此,我国⼈均年消耗味精量还只有400g左右,⽽台湾省已达2000g。

因此,中国将是世界上最⼤的潜在味精消费市场,也就是说,味精⽣产会稳步发展。

这也意味着⾕氨酸的⽣产不断在扩⼤[1]。

⾕氨酸⽣产⾛到今天就⽣产技术⽽⾔已有了长⾜进步,⽆论是规模还是产能都今⾮昔⽐,与此同时各⼚家还在追求完美, 这是⾏业进步的动⼒,也是⽣存之所需。

实际上⽣产⼯艺是与时俱进的,没有瑕疵的⼯艺是不存在的。

如:配⽅及提取⽅法现在是多种多样,有单⼀⽤纯⽣物素的,也有⽤⽢蔗糖蜜加纯⽣物素的, 还有加⽟⽶浆⼲粉或麸⽪⽔解液及⾖粕⽔解液等等;提取⽅法有:等电-离交、等电-离交-转晶、连续等点-转晶等等[2]。

本综述简述⾕氨酸⽣产的流程及发酵机制,着重介绍⾕氨酸的提取⼯艺。

第⼆部分⾕氨酸⽣产原料及其处理⾕氨酸发酵的主要原料有淀粉、⽢蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、⼄醇、正烷烃(液体⽯蜡)等。

国内多数⾕氨酸⽣产⼚家是以淀粉为原料⽣产⾕氨酸的,少数⼚家是以糖蜜为原料进⾏⾕氨酸⽣产的,这些原料在使⽤前⼀般需进⾏预处理。

(⼀)糖蜜的预处理⾕氨酸⽣产糖蜜预处理的⽬的是为了降低⽣物素的含量。

因为糖蜜中特别是⽢蔗糖蜜中含有过量的⽣物素,会影响⾕氨酸积累。

故在以糖蜜为原料进⾏⾕氨酸发酵时,常常采⽤⼀定的措施来降低⽣物素的含量,常⽤的⽅法有以下⼏种:(1)活性炭处理法; (2)⽔解活性炭处理法;(3)树脂处理法。

发酵法生产谷氨酸

发酵法生产谷氨酸

发酵法生产谷氨酸湖北理工学院学年论文发酵法生产谷氨酸摘要,谷氨酸是一种酸性氨基酸~广泛用于食品~日用化妆品及医药行业。

本文主要介绍了采用发酵法来制备谷氨酸~全过程可划分为三个工艺阶段:原料的预处理及糖化,种子扩大培养及谷氨酸发酵,谷氨酸的提取。

又着重详细介绍了等电离交法提取谷氨酸。

关键词:谷氨酸,发酵,工艺,提取Abstract : Glutamic acid is an acidic amino acid , widely used in food , daily cosmetics and the pharmaceutical industry . This paper introduces that the preparation of glutamate fermentation , the fermentation processes can be divided into three process stages: pretreatment and saccharification of raw materials ; seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation ; the extraction of glutamic acid . This paper describes the ionization cross-extraction of glutamic acid .Keywords : Glutamic acid ; Fermentation ; Process ; Extract1湖北理工学院学年论文目录一、谷氨酸简介 ..................................................................... (3)1.1概述 ..................................................................... .............................. 3 二、发酵法生产谷氨酸 ..................................................................... . (3)2.1 发酵法概述 ..................................................................... (3)2.2 原料的预处理及糖化 ..................................................................... .. 42.2.1 原料的种类 ..................................................................... .. (4)2.2 原料的处理 ..................................................................... ........ 4 2.2.3 谷氨酸发酵工艺 ..................................................................... . (5)2.3.1 发酵培养基 ..................................................................... .. (5)2.3.2 培养基灭菌 ..................................................................... .. (6)2.3.3 发酵控制 ..................................................................... (6)2.4 谷氨酸提取 ..................................................................... (7)2.4.1 原理 ..................................................................... .. (7)2.4.2 工艺流程 ..................................................................... (7)2.5 鉴别 ..................................................................... (8)2.6发酵终点的判断 ..................................................................... ........... 8 三、总结 ..................................................................... ................................... 8 参考文献...................................................................... . (9)2湖北理工学院学年论文一、谷氨酸简介1.1概述谷氨酸一种酸性氨基酸。

谷氨酸发酵的工艺流程

谷氨酸发酵的工艺流程

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氨基酸,广泛应用于食品、医药和化工等领域。

发酵工艺是生产谷氨酸的主要方法之一,下面将介绍谷氨酸发酵的工艺流程。

1. 选择菌株:选择适合发酵生产的菌株是谷氨酸发酵工艺的第一步。

通常采用属于放线菌属或棒状杆菌属的菌株进行发酵。

这些菌株具有较高的谷氨酸产量和较好的耐受性。

2. 发酵培养基的配制:发酵培养基是支撑谷氨酸发酵的重要基础。

一般包括碳源、氮源、无机盐、生长因子等组成成分。

常用的碳源包括葡萄糖、麦芽糖等,氮源包括氨基酸、尿素等。

3. 发酵条件控制:发酵过程中的温度、pH值、氧气供应等条件都会影响谷氨酸的产量。

通常采用恒温发酵,温度一般控制在28-32摄氏度。

同时控制好培养基的pH值,通常在6.5-7.5之间。

氧气供应也是非常重要的,通过控制搅拌速度和通气量来保证充足的氧气供应。

4. 发酵过程监测:在发酵过程中需要对微生物生长、培养基中各种成分的消耗和产物的生成进行持续监测。

通过检测微生物生长曲线和培养基中各成分的浓度变化来掌握发酵情况,及时调整发酵条件以提高产量。

5. 发酵产物的提取与精制:发酵结束后,需要对发酵产物进行
提取和精制。

通常采用离心、过滤等方法将微生物分离,然后通过酸碱调节、浓缩、结晶等工艺步骤来得到纯净的谷氨酸产物。

通过以上工艺流程,谷氨酸发酵生产可以实现高效、稳定的产量,并且能够得到高纯度的产物,满足市场需求。

谷氨酸的先进生产工艺

谷氨酸的先进生产工艺

谷氨酸的先进生产工艺谷氨酸是一种重要的氨基酸,在食品添加剂、保健品、药物、化妆品等领域有广泛的应用。

目前,谷氨酸的生产工艺主要有微生物发酵法和化学合成法两种。

微生物发酵法是目前主要的生产方法,下面将重点介绍谷氨酸的先进生产工艺。

微生物发酵法是利用谷氨酸高效产生菌株通过生物代谢反应将低价的有机废弃物转化为谷氨酸。

谷氨酸的先进生产工艺主要包括菌株选育、发酵过程优化和分离纯化技术三个方面。

首先,菌株选育是谷氨酸生产工艺的核心环节。

目前,国内外研究人员已经从多种微生物中筛选出多种高效的谷氨酸产生菌株,如变异株、突变株等。

其中,变态球菌、拟杆菌、乳酸杆菌和乳酸菌是常用的谷氨酸产生菌株。

菌株选育的目标是寻找产量高、菌种稳定、代谢特性好的菌株,并通过遗传工程手段进一步提高菌株的产酸能力和抗性。

其次,发酵过程优化是提高谷氨酸生产效果的关键。

发酵过程优化主要包括培养基优化、发酵条件调控、发酵设备升级等方面。

培养基优化是通过调整培养基组成和添加合适的添加剂来提高菌种的生长速度和产酸能力,如碳源、氮源、有机酸、氨基酸等。

发酵条件调控包括发酵温度、pH值、氧气供给、搅拌速度等,通过合理调节这些因素可以提高菌种的生理代谢活性和谷氨酸的产量。

发酵设备升级是利用现代生物工程技术,开发新的发酵设备和设备控制系统,提高谷氨酸发酵的自动化水平和生产效能。

最后,分离纯化技术是谷氨酸生产工艺中不可或缺的环节。

分离纯化技术主要包括过滤、浓缩、离心、脱色、结晶等过程。

在分离纯化过程中,采用适当的工艺条件和操作方法,可以高效地提取和纯化谷氨酸。

目前,常用的分离纯化技术包括膜分离技术、离子交换及吸附技术、凝胶过滤技术等。

这些技术既可以提高产品的纯度,又可以降低生产成本,提高谷氨酸的生产效能。

综上所述,谷氨酸的先进生产工艺主要包括菌株选育、发酵过程优化和分离纯化技术三个方面。

通过优化这些环节,可以提高谷氨酸的生产效能和产品质量,推动谷氨酸产业的发展。

文献综述

文献综述

科研训练论文(文献综述)(题目:谷氨酸钠相关文献综述学生姓名:徐泽波学号:200710513065学院:化工学院班级:生物工程07-1班二〇一一年四月摘要谷氨酸是本专业涉及的一种重要的发酵产品,它涉及到从制糖、配料、发酵、提取、脱色、离心、精制等等一系列的重要的单元操作和步骤,对我们串联整个专业学科有着重要的意义。

在参考了大量的文献以后,总结了谷氨酸发展历史,生产工艺。

比较了几种提取工艺的优缺点,使得我对谷氨酸的生产有了重要的认识,尤其是对我做的提取工段更是有了清晰的认知和了解。

相信这些对我后面的毕业设计将会起到重大的帮助。

关键词:谷氨酸,生产工艺,提取一、谷氨酸的发展历史从一九二三年上海的吴蕴初先生采用水解面筋的方法来生产味精到现在,中国的味精生产已经经历了78年的历史。

在这78年的漫长岁月中,生产味精的老前辈们和新中国培养起来的中青年技术工作者们,把毕生的精力都献给了中国民族味精事业。

由于他们从理论研究、菌种的筛选、工艺的革新、技术的改造和不断试验与实践,才形成了现在中国味精生产的工艺路线和控制模式。

特别是在二十世纪九十年代,中国味精生产的工艺技术发生了较大的变化,各项技术指标比八十年代翻了一倍,单位产量增加了二点五倍。

这一成绩的取得,主要是全国的味精同行们解放思想开拓进取,在原来的工艺路线和控制模式的基础之上进行技术再创新,更新了一些理论上的概念,才使中国味精生产的技术达了国际的一般水平。

发酵法生产谷氨酸所用的糖源,在中国有大米、淀粉和糖蜜,前两种是当前中国的生产厂家使用较多的,而后者不是中国的强项.一般只做为生物素配料使用。

做糖的原料,很多生产厂家的技术人员都认为原料越精越好,越有利于发酵产酸和转化率。

实际上制糖工艺由酸法转到双酶法生产后,原料的精粗已不是主要矛盾了,主要矛盾应该是采用什么样的发酵工艺。

在当前中国的味精生产企业基本上还都采用几十年不变的生物素亚适量工艺来生产谷氨酸。

由于这种工艺的可变因素太多,造成生产的不稳定性,所以人们就不惜成本的把生产糖的原料做的越精越好,纯度越高越好。

谷氨酸发酵及提取

谷氨酸发酵及提取
谷氨酸发酵及提 取工艺
谷氨酸菌种的制备 谷氨酸的发酵及控制 发酵液中谷氨酸的回收及精制

一 谷氨酸菌种的制备
实验目的:为发酵实验准备菌种 实验原理:谷氨酸棒杆菌是一种好氧性细菌, 在合适的培养基上经摇瓶培养能快速生长, 可得到大量健壮的种子。处于旺盛生长的对 数期的菌体适合作为种子。 实验器材和药品:试管,三角瓶,抽滤瓶, 高压灭菌锅,摇床,培养箱,显微镜等
三 发酵液中谷氨酸的回收及精制
实验目的:由谷氨酸制备谷氨酸钠 实验原理:谷氨酸的分离提纯通常应用它的 两性电解质的性质。通过谷氨酸的溶解度、 分子大小、吸附剂的作用以及谷氨酸的成盐 作用等,可以把发酵液中的谷氨酸提取分离 出来。 实验器材:磁力搅拌器,旋转蒸发仪,恒温 水浴锅,水环式真空泵,pH试纸,盐酸。
三 发酵液中谷氨酸的回收及精制
(二) 谷氨酸钠的精制 1.流程: 谷氨酸——加水,活性炭,碳酸钠——中和——脱色——过 滤——二次脱色——滤液——三次脱色——过滤——浓缩结 晶——干燥 2.操作 ⑴工艺条件:湿谷氨酸:水=1:2;湿谷氨酸:碳酸钠 =1:0.3~0.34;湿谷氨酸:活性炭=1:0.01;T=60摄氏度, pH=6.4(用试纸测) ⑵在不锈钢桶内加入清水及活性炭升温至65摄氏度,开始搅拌 (60r/min)。投入谷氨酸,缓慢逐步加入碳酸钠中和到 pH6.4(试纸),加热至65摄氏度,继续搅拌约30min。

谷氨酸的发酵及控制
⑶发酵过程中参数的记录和分析: pH:2小时1次( pH 计) 还原糖:3小时1次(菲林试剂滴定法) 谷氨酸: 3小时1次(标准曲线法) 菌体生长量: 2小时1次(分光光度计OD620) 温度: 2小时1次(温度计) 风量: 2小时1次(气体流量计) 5.放罐 残糖5g/L以下,耗糖速率缓慢时放罐。

谷氨酸发酵生产

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? 谷氨酸生产菌的异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱,使进入谷氨酸生成期后的乙醛酸循环弱,使异柠檬酸更多地转化成α-酮戊二酸。

谷氨酸工艺原理综述1

谷氨酸工艺原理综述1
目录
• • • • • 1.摘要与 前言 摘要与 2.药理效果与用途 药理效果与用途 3.生物合成途径 生物合成途径 4.发酵工艺 发酵工艺 5.三废 处理 三废
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摘要·前言
摘要: 摘要:谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用 (EMP途径)、磷酸戊糖途径(HMP途径)、三 羧酸循环(TCA循环)、乙醛酸循环和丙酮酸羧 化支路等。生物合成谷氨酸的主要方式是α-酮戊 二酸的还原性氨基化作用。谷氨酸的生物合成受 机体内复杂机制的调控。影响谷氨酸发酵过程的 参数有很多,谷氨酸发酵过程主要受种子质量, 培养基组成,温度,pH以及供氧速率等因素控制。 提取谷氨酸常用的工艺为等电点法和离子交换法。
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(2)转氨酶(AT)催化的转氨反应 转氨酶(AT)
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(3)谷氨酸合成酶(GS)催化的反应 )谷氨酸合成酶( )
以上三个反应中, 以上三个反应中,由于在谷氨酸生产菌中谷氨酸脱氢酶的活力 很强, 很强,因此还原氨基化是主导反应。-Biblioteka -谷氨酸生物合成的理想途径
• 由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径如图 所示 由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径如图1所示
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生成谷氨酸的主要酶反应
谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用( 途径)、 谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用(EMP途径)、磷 途径)、磷 酸戊糖途径( 途径)、三羧酸循环( 循环)、 酸戊糖途径(HMP途径)、三羧酸循环(TCA循环)、乙醛 途径)、三羧酸循环 循环)、乙醛 酸循环和丙酮酸羧化支路等。在谷氨酸生物合成中, 酸循环和丙酮酸羧化支路等。在谷氨酸生物合成中,生成谷氨 酸的主要酶反应有以下三种: 酸的主要酶反应有以下三种: • (1)谷氨酸脱氢酶(GHD)所催化的还原氨基化反应 谷氨酸脱氢酶(GHD)
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综述:谷氨酸的发酵与提取工艺第一部分谷氨酸概述谷氨酸非人体所必需氨基酸,但它参与许多代谢过程,因而具有较高的营养价值,在人体内,谷氨酸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,谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢,对改进和维持脑功能有益。

另外,众所周知的谷氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味,是重要的调味品。

1996、1997、1998年味精年产量分别为55.0万吨、56.64万吨、59.03万吨。

尽管如此,我国人均年消耗味精量还只有400g左右,而台湾省已达2000g。

因此,中国将是世界上最大的潜在味精消费市场,也就是说,味精生产会稳步发展。

这也意味着谷氨酸的生产不断在扩大[1]。

谷氨酸生产走到今天就生产技术而言已有了长足进步,无论是规模还是产能都今非昔比,与此同时各厂家还在追求完美, 这是行业进步的动力,也是生存之所需。

实际上生产工艺是与时俱进的,没有瑕疵的工艺是不存在的。

如:配方及提取方法现在是多种多样,有单一用纯生物素的,也有用甘蔗糖蜜加纯生物素的, 还有加玉米浆干粉或麸皮水解液及豆粕水解液等等;提取方法有:等电-离交、等电-离交-转晶、连续等点-转晶等等[2]。

本综述简述谷氨酸生产的流程及发酵机制,着重介绍谷氨酸的提取工艺。

第二部分谷氨酸生产原料及其处理谷氨酸发酵的主要原料有淀粉、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、乙醇、正烷烃(液体石蜡)等。

国内多数谷氨酸生产厂家是以淀粉为原料生产谷氨酸的,少数厂家是以糖蜜为原料进行谷氨酸生产的,这些原料在使用前一般需进行预处理。

(一)糖蜜的预处理谷氨酸生产糖蜜预处理的目的是为了降低生物素的含量。

因为糖蜜中特别是甘蔗糖蜜中含有过量的生物素,会影响谷氨酸积累。

故在以糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时,常常采用一定的措施来降低生物素的含量,常用的方法有以下几种:(1)活性炭处理法; (2)水解活性炭处理法;(3)树脂处理法。

(二)淀粉的糖化绝大多数的谷氨酸生产菌都不能直接利用淀粉,因此,以淀粉为原料进行谷氨酸生产时,必须将淀粉质原料水解成葡萄糖后才能供使用。

可用来制成淀粉水解糖的原料很多,主要有薯类、玉米、小麦、大米等,我国主要以甘薯淀粉或大米制备水解糖。

淀粉水解的方法有三种:①酸解法;②酶解法;③酸酶(或酶酸)结合法。

1.酸解法用酸解法生产水解糖,其工艺流程如下:原料(淀粉、水、盐酸)调浆→糖化→冷却→中和→脱色→过滤除杂→糖液2.酶解法先用α-淀粉酶将淀粉水解成糊精和低聚糖,然后再用糖化酶将糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖的方法,称为酶解法。

与淀粉的酸解相比,酶解法具有以下一些优点:①酶解反应条件比较温和。

细菌α-淀粉酶是在pH6.0~7.0、温度85~90℃条件下,将淀粉液化成能溶解于水的糊精和低聚糖;而糖化酶是在pH4.0~4.5、温度58—60℃条件下,完成糖化反应的。

②由于酶的作用专一性强,因此水解过程中很少有副反应发生。

③淀粉乳的浓度以不超过40%为宜。

④用酶解法制成的糖液色泽较浅,质量高。

第三部分谷氨酸发酵机制[3]一、谷氨酸的生物合成途径(一)由葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径如下图3-1:图3-1 葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径(二)由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径如图3-2:图3-2 葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径(三)谷氨酸生物合成的调节机制1、优先合成与反馈调节:(1)谷氨酸比天冬氨酸优先合成;(2)谷氨酸过量时,它反馈抑制谷氨酸脱氢酶活性,阻遏柠檬酸合成酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶等,从而使途径转向合成天冬氨酸的方向;(3)天冬氨酸过量,则反馈抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。

2、细胞渗透性的调节:通透性高,则可保持谷氨酸优先合成。

3、糖代谢的调节:(1)生物素充足,糖酵解速率提高,菌生长良好;(2)生物素不足,则积累α-酮戊二酸,菌生长不好。

4、氮代谢的调节。

(四)谷氨酸发酵的代谢控制1、菌种选育;2、控制细胞膜的通透性;3、控制适宜的发酵环境条件。

(五)细胞膜通透性及细胞壁合成的控制1、限制培养基中生物素的浓度:亚适量(5~10μg/L),使磷脂合成不足,膜通透性提高。

2、添加表面活性剂或饱和脂肪酸:可抑制脂肪酸的合成,从而影响磷脂合成。

3、采用油酸或甘油缺陷性菌株:限制外源油酸或甘油供应量(亚适量),使磷酸合成不足。

4、采用温度敏感型突变株。

突变株细胞膜的结构基因发生碱基转换或颠换,由它转换的酶在高温时失活导致细胞膜某些结构的改变,使细胞膜不完整。

5、添加青霉素、抗生素可抑制糖肽转肽酶的合成,从而影响细胞壁糖肽的生物合成,形成不完全的细胞壁,增加膜的渗透性。

(六)谷氨酸发酵工艺亚适量工艺、高生物素添加青霉素(表面活性剂)工艺、采用温度敏感突变株工艺。

第四部分谷氨酸的提取一、谷氨酸的性质[3]1、一般性质:谷氨酸为无色正轴斜方系晶体,相对分子质量为147.13,相对密度为1.538(20℃),熔点为202~203℃,两性解离。

2、谷氨酸的结晶特征:α型晶体为颗粒状、有光泽、颗粒大、易沉降、亚稳态,可用离心机分离;β型晶体为针状、无光泽、颗粒微细、难沉降、稳定态、表面积大,吸附分离。

3、谷氨酸的溶解度:(1)温度降低,溶解度减小。

(2)在不同PH条件下,溶解性会变化:①在同一温度下,溶解度随PH值的变化是以等电点(PI)为最低点的不对称U形曲线,PI偏酸性,溶解度增加幅度小;PI偏碱性,溶解度增大幅度大。

②偏离PI越远,PH变化造成溶解度变化也愈大。

③发酵液中杂质多,溶解度越大。

4、主要的化学反应:成盐反应;脱羧反应;茚三酮反应;生成焦谷氨酸;消旋化反应。

二、谷氨酸提取的方法常用的提取谷氨酸的方法有以下几种。

①低温等点工艺。

是根据谷氨酸的溶解度随温度降低而减小的性质制定的。

通过增加制冷能力,将等电点提取的终点温度由原来的15~20℃降至0~5℃,这样可使母液中的谷氨酸含量降低到1.0%~1.3%,从而增加等电点提取的一次收率。

②浓缩连续等电工艺。

该工艺是将发酵液和硫酸同时加入等电点罐中,始终保持罐内PH值在3.0~3.2,低温等电结晶后以晶体及母液作为晶种,维持温度和PH,边加新发酵液边放出已结晶的谷氨酸,使进出料量保持一致[3]。

③等电离交工艺。

即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(PH3.0—3.2),温度降到10℃以下沉淀、离心分离谷氨酸,再将上清液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂,用氨水调上清液pHl0进行洗脱,洗脱下来的高流分再用硫酸调pHl.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取,离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理[4]。

简单介绍了常用的提取谷氨酸工艺的原理后,因不同的谷氨酸生产家所采取的提取工艺是不尽相同的,下面将根据所查阅的资料来重点介绍谷氨酸提取的工艺流程。

目前,国内味精行业谷氨酸提取体现着两条工艺主线:一是以众多厂家为应用的等电加离交工艺,二是以莲花为代表的浓缩高温连续等电加转晶工艺[5]。

另外,利用膜技术对谷氨酸发酵液进行过滤后再通过浓缩连续等电点法提取超滤液的工艺已在中试规模取得较好的效果[6]。

(一)低温等电工艺(冷冻等电工艺)[3]低温等点法提取谷氨酸的工艺流程见下图4-1:发酵液边冷却边加硫酸调节PH4.0~4.5 加晶种育晶2h 边冷却边加硫酸母液调至PH3.0~3.2 冷却降温搅拌16h 4℃静置4h 离心分离谷氨酸晶体图4-1低温等点法提取谷氨酸的工艺流程图以上流程可总结为五个步骤:①加酸、降温(一步调酸)。

要缓慢加酸并搅拌②起晶、育晶。

③加酸至等电点(二步加酸)。

加酸时要缓慢。

④快速搅拌16h降温至0~5℃。

⑤沉降分离。

该工艺操作简便,设备简单,废水量减少,节约酸、碱用量,成本较低,提取收率可达75%~80%。

(二)浓缩连续等电工艺(以河南莲花味精股份有限公司为例)[5]谷氨酸提取也称粗制,它是发酵液浓缩,高温连续等电,转晶,多级分离,谷氨酸中和,高温带压连续水解的有机组合,产品为中和液。

其工艺流程如下图:图4-2 浓缩连续等电工艺流程图(以河南莲花味精股份有限公司为例) 该法的特点如下:①低消耗、低污染。

取消离交工艺,采用浓缩高温连续等电工艺。

没有液氨消耗,硫酸消耗减半,高浓度废液减少60%,减轻了环保压力。

改变了原有行业高消耗、高污染的定论。

②降低料液粘度不易糊罐,利于谷氨酸结晶。

采用高温连续等电,降低了料液的粘度,避开了蛋白质的结晶点,底料采用周期长,保持pH3.2 的介稳区。

提高了谷氨酸的质量。

③提高了谷氨酸纯度。

采用三级分离经过水洗,有效除去杂质,谷氨酸纯度达到了98%以上。

④为提高精制收率奠定基础。

采用全晶中和液,收率可达124%以上。

⑤能有效提高设备利用率。

莲花提取设备只有原离交工艺的1/3,精制使用转晶中和液,易脱色、好过滤,结晶周期由原来的16~17h 缩短为11~12h,强度提高。

⑥降低精制生产成本。

由于转晶过程中,可大量使用精制母液,不再有白谷氨酸。

⑦料液中焦谷氨酸回收率高。

采用高温带压连续水解,焦谷氨酸回收率≥98%。

(三)等电离交工艺Glu 初馏分发酵液低温等电提取母液阳离子交换吸附高馏分回收低温等电提取后馏分洗脱对于PH值为5.5 3%Glu母液,阳离子交换柱采用H+离交柱,母液上柱后首先要用水对柱子进行反洗,后用60℃热水预热树脂,60℃ 4%~5%NaOH进行洗脱。

对于PH值为1.5 3%Glu母液,阳离子交换柱则采用NH+离交柱,母液上柱后用水冲洗柱子,然后用5%NH3·H2O洗脱,洗脱后可收集。

采用此方法谷氨酸提取收率可达90%~95%。

(四)谷氨酸其他提取新工艺简介1、絮凝除菌和提取工艺套用,工艺流程优化如下图4-3[7]:图4-3 絮凝除菌和提取工艺套用的工艺流程该提取方法特点:①目前大多数厂家已具备或部分具备此工艺设备,只需稍加改进后即可实现生产。

②选择对上清液絮凝更有利于工艺配套和收率提高。

③固体絮凝剂配制时,用上清液可避免水进入系统,增大离交负荷,同时菌浓5%的上清液完全可以配成絮凝剂。

④因冷冻后的上清液温度低,加热至絮凝温度能耗大,而用高温发酵液降温。

⑤滤渣含酸在一定程度上影响提取收率,所以应尽量减少滤渣含水量。

⑥滤清液含量为2%~3%左右,正适合离交上柱,由于已经除去大部分菌体,所以离交收率可以最大限度提高。

2、用有机微滤膜和超滤膜连续过滤预处理与浓缩连续等电点法结合[6]有机微滤膜和超滤膜连续过滤预处理流程如下图4-4:微滤一超滤连续过滤没备由储料罐、泵、微滤及超滤膜组件、压力表及流最计组成(图4-4)。

储料罐中的谷氨艘发酵液经泵加压后首先进入微滤膜组件,除1:泵;2:压力表;3:微滤膜;4:超滤膜;5:流量计图4-4 微滤一超滤连续过滤流程菌体及部分大分子蛋白等杂质,然后微滤透过液进入超滤系统,经流量计进入透过液储料罐中,进一步去除小分子蛋白及色素等。

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