谷氨酸发酵
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.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.谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)是好氧细菌，可用于微生物发酵工程生产谷氨酸来制取谷氨酸钠（味精），谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断地通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中（溶氧）；在温度为摄氏30到37度，pH为7到8的情况下，经28到32小时，培养液中会生成大量的谷氨酸。
谷氨酸发酵PPT课件
2.1.3 谷氨酸发酵的代谢途径
葡萄糖生成丙酮酸后，一部分氧化脱 羧生成乙酰CoA，一部分固定CO2生成草 酰乙酸或苹果酸，草酰乙酸与乙酰CoA在 柠檬酸合成酶催化下缩合成柠檬酸，再经 氧化还原共轭的氨基化反应生成谷氨酸。
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（一）谷氨酸发酵的代谢途径
谷氨酸的合成主要途径是α-酮戊二酸的还原性氨基化，是通过谷氨酸脱氢酶 完成的。α-酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前体，它来源于三羧酸循环，是三羧酸 循环的一个中间代谢产物。由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径如图2-2所示，至 少有16步酶促反应。
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1磷酸果糖激 酶；2果糖-1,6二磷酸酯酶；3 柠檬酸合成酶； 4异柠檬酸脱氢 酶； 5反丁烯二 酸酶；6乙酰 CoA羧化酶；7 糖原磷酸化酶； 8糖原合成酶
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图2-2 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径 第12页/共72页
(1) 葡萄糖首先经EMP及HMP两个途径生成丙酮酸。其中以EMP途径为主，生物素充足时HMP所占 比例是38％；控制生物素亚适量，发酵产酸期，EMP所占的比例更大，HMP所占比例约为26％。
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(2) 生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脱氢酶系的作用下氧化脱羧生成乙酰 CoA，另一部分经CO2固定反应生成草酰乙酸化酶。
(1)优先合成
所谓优先合成，就是对于一个分支合成途径 来讲，由于催化某一分支反应的酶活性远远大于催 化另一分支反应的酶活性，结果先合成酶活性大的 那一分支的终产物。当该终产物达到一定浓度时， 就会抑制该酶，使代谢转向合成另一分支的终产物。 谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后， 就会抑制和阻遏自身的合成途径，使代谢转向合成 天冬氨酸。
谷氨酸发酵知识完全总结
谷氨酸的性质及基本介绍147.129261.538主要用途简介：（一）食品工业：谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。
（二）日用化妆品：谷氨酸作为营养药物可用于皮肤和毛发。
N—酰基谷氨酸钠系列产品是由谷氨酸缩合而成的性能优良的阴离子表面活性剂，广泛用于化妆品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等产品中。
焦谷氨酸钠（味精脱水生成的产物）具有极强的吸湿性，能保持皮肤湿润，防止干燥，并增强皮肤和毛发的柔软和弹力。
日本己有以谷氨酸钠（或谷氨酸）为原料生产的高级人造革、化妆品和洗涤剂等产品。
（三）医药行业：谷氨酸作有较高的营养价值，医学上主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。
（四）农业：谷氨酸与某些激素配合，可制成柑桔增甜剂；还可作为微肥的载体，在氮磷钾基本满足的条件下，作为叶面喷洒的微肥具有投入少、效益高等特点。
谷氨酸钠既是西红柿保护性杀菌剂，又是防治果树腐烂病的特效杀菌剂。
氨基酸铜是目前生产上良好的杀菌剂，有机铜比无机铜的应用效果好。
特殊说明：（一）谷氨酸晶体为白色结晶或结晶性粉末，味微酸。
（二）吸湿性温度50℃，其临界湿度在90%以上。
谷氨酸生产水平与市场分析生产水平：谷氨酸棒状杆菌-生物素敏感型高产菌株：采用生物素亚适量工艺，发酵32h，产酸达140g/L以上，糖酸转化率达62%以上，国内同类研究的领先水平。
谷氨酸棒状杆菌-谷氨酸温度敏感型突变株：在最佳发酵条件下，发酵24h，产酸达到160g/L，糖酸转化率达72%，国际同类研究的先进水平。
市场分析：我国味精工业的产量稳居世界第一位，2007年全国味精产量达190万吨。
味精工厂的味精平均销售价格为7,800元/吨，成本为7,000元/吨。
按照上述产量计算，我国味精工业中纯味精的总产值约150亿元，加上相当于上述总值30%的副产品（主要是饲料蛋白、化肥、液态肥料）的产出，我国味精工业年生产总值约为200亿元人民币。
从市场需求来看，2007年国内谷氨酸年产量约190万吨，国内人均消费味精仅1kg，与日本、香港、台湾、东南亚等国家及地区的味精消费水平（1.5kg）相比，还是较低的。
第二章-谷氨酸发酵机制
第三节 谷氨酸发酵中细胞膜渗透性的控制
一、细胞膜的结构
谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸产生菌细胞 膜结构和功能上的特异性变化。
二、控制细胞膜渗透性的方法
根据细胞膜的结构特征，控制细胞膜通透性的 方法主要有两种类型： 一类是通过控制磷脂的合成来控制细胞膜通透性； 一类是通过控制细胞壁的合成间接控制细胞膜通 透性。
三、氮代谢的调节
• 控制谷氨酸发酵的关键之一就是降低蛋白质的合 成能力，使合成的谷氨酸不去转化成其他氨基酸 和合成蛋白质。生物素亚适量时，几乎没有异柠 檬酸裂解酶活力，琥珀酸氧化力弱，苹果酸和草 酰乙酸脱羧反应停止，完全氧化降低，ATP量减 少，蛋白质合成停滞，在铵离子适量存在时，菌 体积累谷氨酸。 • 生物素充足时，蛋白质合成增强，谷氨酸减少， 谷氨酸通过转氨作用生成其他蛋白质。
生物素对糖代谢的调节与能荷的调节是不同的，能 荷是对糖代谢流的调节，而生物素能够促进糖的 EMP途径、HMP途径、TCA循环。 在糖代谢中，生物素能催化脱羧和羧化反应。糖代 谢中依赖生物素的特异反应有：丙酮酸转化成草酰乙 酸；苹果酸转化为丙酮酸；琥珀酸与丙酮酸的互变； 草酰琥珀酸转化为a-酮戊二酸。
第二章
谷氨酸发酵机制
第一节 谷氨酸的生物合成途径
第二节 谷氨酸生物合成的调节机制
谷氨酸发酵控制
一简述甜菜糖蜜添加吐温发酵的机理！！！吐温是一种表面活性剂，它是在菌体细胞不饱和脂肪酸合成的过程中，作为抗代谢物具有抑制作用，对生物素具有拮抗作用。
通过拮抗脂肪酸的生物合成，达到控制磷脂合成，导致磷脂合成不足。
结果形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜，提高了谷氨酸向膜外漏出的渗透性。
二简述甘蔗糖蜜添加青霉素流加糖发酵的机理！！！添加青霉素可抑制谷氨酸生产菌细胞壁的后期合成，主要抑制糖肽转肽酶，影响细胞壁肽聚糖的生物合成。
因为青霉素的结构与革兰氏阳性的谷氨酸菌所特有的糖肽的D-Ala-D-Ala末端结构类似，因而它取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合，是五肽末端的丙氨酸不能被肽酶移去，谷氨酸桥一头无法与它前面的丙氨酸相接，因此交联不能形成，网状的结构连接不起来，糖肽的合成就不能完成，于是菌体内的尿二磷和N-乙酰胞壁酸便大量的积累，青霉素与转肽酶相结合，形成了青霉素的酶，结果形成不完全的细胞壁，导致形成不完全的细胞膜。
由于青霉素合成细胞壁后期生物合成，是细胞膜处于无保护的状态，又由于膜内外的渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤，形成不完全的细胞膜，失去渗透障碍物，增大了谷氨酸向胞外分泌的渗透能力。
三简述温度敏感突变株发酵生产谷氨酸的机理！！！谷氨酸温度敏感突变株的突变位置是在决定与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构基因上，发生碱基的转换或者颠换，一个碱基被另一个碱基所置换，这样为该基因所指导的酶在高温下失活，导致细胞膜某些结构的改变，当控制培养温度为最适温度时，菌体正常的生长，当温度提高到一定的程度时，菌体便停止生长且大量的产酸。
而它仅需通过控制物理的方式就可以完成谷氨酸生产菌由生长型细胞向产酸型细胞的转变。
四简述谷氨酸发酵培养基对发酵的影响及控制措施！！！影响因素及控制措施如下：1.生物素谷氨酸在发酵的过程中，前期：菌体的生殖期，一定量的生物素是菌体增殖期所必须的一般在5ug/L，而在产物合成期，要控制生物素的浓度,一般在0.5ug/g，以保证产物的正常合成。
第三篇第三章谷氨酸发酵机制
§第六章谷氨酸的发酵机制GA发酵作为重点：（1）是代谢控制发酵的重点（2）是目前代谢控制发酵中，在理论与实践上最成熟的……第一节 GA的生物合成途径一、GA 的生物合成途径主要有：Glucose的酵解，EMPGlucose的有氧氧化，HMP丙酮酸的有氧氧化，TCA循环乙醛酸循环途径，DCA循环CO2固定反应α-酮戊二酸的还原氨基化这6条途径之间是相互联系和相互制约的，如图所示：主导反应: GHDα-KGA+NH4++NADPH2 GA+H2O+NADPC6H12O6HMP 3-磷酸甘油醛乳酸丙酮酸乙酰辅酶ACO2CO2草酰乙酸柠檬酸苹果酸异柠檬酸延胡索酸NADPCO2琥珀酸 NADPHα—KGANADPHNH4+ NADP谷氨酸第二节 GA生物合成的调节机制一、优先合成与反馈调节1、优先合成1）优先合成（perference synthesis）a D→EC a酶活性远大于b酶活性GA 比Asp优先合成，GA过量后，阻遏和抑制自身的合成途径，使代谢转向Asp2、CO2固定反应的酶类受Asp的反馈抑制，GA 和Asp的反馈阻遏3、α—KGA脱氢酶在GA生产菌中先天丧失或微弱4、柠檬酸合成酶（TCA关键酶）：受能荷调节和GA的反馈阻遏和乌头酸的反馈抑制5、GDH（谷氨酸脱氢酶）受GA的反馈抑制和阻遏6、异柠檬酸脱氢酶：受α—KGA的反馈抑制。
异柠檬酸脱氢酶催化的异柠檬酸脱羧生成α—KGA和谷氨酸脱氢酶催化的α—KGA 还原氨基话生成的GA的反应是一对氧化还原共轭反应，细胞内α—KGA和异柠檬酸的量需维持平衡，当α—KGA过量时对异柠檬酸脱氢酶发生抑制作用，停止合成α—KGA由菌体的代谢可知，在正常情况下，GA并不积累。
二、GA生物合成的内在因素从上图可以看出，菌体要在葡萄糖含量10%以上的培养基上，合成5%以上的谷氨酸，是一种不正常的现象，显然GA产生菌必须具备以下条件：1.α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出，α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，很快在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生物体内他的浓度很低，也就是说，由α—KGA进行还原氨基化生成GA的可能性很少。
谷氨酸发酵的因素级控制
pH发生变化的主要原因是培养基中营养 成分的利用和代谢产物的积累。 如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断 生成谷氨酸时，培养液的pH就会下降。 而碱性物质的消耗和氨的生成等则会导 致培养液的pH上升。
pH：前期pH（7.5~8.0），中后期pH7.0~7.6。 通过采用流加尿素，氨水或液氨等办法调节 pH，补充氮源。
pH值 值
1） pH值对谷氨酸产生菌生长的影响
谷氨酸产生菌象其它微生物一样, 有最适生长 pH值范围, 当高于或低于这个值时:(1) 菌体内 的酶受到抑制, 菌体新陈代谢受阻, 生长停滞; (2) 菌体细胞膜所带电荷发生改变, 从而改变 细胞膜的渗透性, 影响菌体对营养的吸收和代 谢产物的排出; (3) 影响培养基组分和中间代 谢产物的离解, 从而影响菌体对这些物质的利 用。
1.1氨酸生产菌种
谷氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌、乳糖发 酵短杆菌、黄色短杆菌。革兰氏阳性菌， 菌体为球形、短杆至棒状，不同形状芽 孢，没有鞭毛，不能运行，需要生物素 作为生长因子，在通气条件下才能生产 谷氨酸。
1.2生产原料
玉米、小麦、甘薯、大米等，其中 甘薯和淀粉最为常用。大米进行浸泡磨 浆，再调成15°Bé，调PH6.0，加细菌 a-淀粉酶在85℃进行液化，液化30min 后，加糖化酶在60℃条件下糖化24h， 过滤后可供配制培养基。
生物素亚适量时,菌体代谢失调, 细胞膜通透性增强,细胞内的谷氨酸 能及时排出,有利于谷氨酸的积累, 发酵液内由菌体细胞排除谷氨酸能 达总氨基酸92%左右。因此,要根据 发酵时期来控制生物素的含量。
供氧
过量：NADPH的再氧化能力会加强，使 α-KGA的还原氨基化受到影响，不利于 GA 的生成。 供氧不足：积累大量的乳酸，使发酵液 的pH值下降，不利于GA的产生，同时， 一部分葡萄糖转成了乳酸，影响了糖酸 转化率，降低了产物的提出率。
谷氨酸发酵中的几个关键问题
• 伍德-沃克曼反应Wood－Werkman reaction(丙 酮酸,草酰乙酸,异养,原生动物) 二氧化碳被固定于丙酮酸生成草酰乙酸的反应。
• 两个碳原子以CO2的形式离开循环。循环最后草 酰乙酸会再次生成，再次从乙酰辅酶A中得到两 个碳原子。就是说，一分子六碳化合物（柠檬酸） 经过多部反应分解成一分子四碳化合物（草酰乙 酸）。草酰乙酸会在接下来的反应中遵循同样的 途径获得两个碳原子，再次成为柠檬酸。
2、发酵温度适中产谷氨酸；温度过高容易积累乳酸。 3、发酵培养基中生物素亚适量，积累谷氨酸；生物素不足，菌体生长
不良；如过量则积累琥珀酸或乳酸；同时菌体大量繁殖。 4、磷酸盐适量产谷氨酸，过量则积累缬氨酸。
5、NH4+ 适量产谷氨酸，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量产谷氨酰胺，如不足则积累 一酮戊二酸。
6、PH中性和微碱性产谷氨酸；酸性则积累N一乙酰谷氨酰胺和谷氨酰胺。
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五、以葡萄糖为原料，生物合成谷氨酸，在菌体生长期采用何循环提供 生长所需物质？在谷氨酸生成期，采用何循环积累谷氨酸？
1. 谷氨酸生产菌株为缺陷型，生产过程分为菌体生长期和 谷氨酸积累期。
2. 此代谢途径至少有16步酶促反应。
3. 在谷氨酸发酵的菌体生长期，由于三羧酸循环中的缺陷 （丧失-酮戊二酸脱氢酶氧化能力或氧化能力微弱），谷氨 酸产生菌采用乙醛酸循环途径进行代谢，提供四碳二羧酸及 菌体合成所需的中间产物等。
3、随着异常形态逐渐增多，产酸速度加快。到发酵16h～ 20h，生物素基本耗完，完成了谷氨酸非积累型细胞向 谷氨酸积累型细胞的转变，除去了渗透的障碍物，OD 值稳定，产谷氨酸量直线上升，直至发酵结束。
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三、谷氨酸发酵条件控制不当。代谢产物会有什么变化?
任务1-4-1(2)谷氨酸发酵工艺
生物素
（2）磷盐。磷在微生物细胞中含量较 高，它是合成核酸、核蛋白、磷脂、 各种核苷酸和辅酶的重要元素。 如果培养基中不加或少加磷酸盐，则 菌体生长缓慢，糖耗慢，最终菌体生 长不足。 如磷盐过多，糖的降解都通过EMP和 TCA，菌体增殖快。
4.发酵条件控制不当引起的发酵异常
通风量 发酵前期通风量不足，影响不大； 中后期供氧不足，则谷氨酸生成少。 温度 发酵前期、中期温度过高，细胞易 衰老；温度过低，发酵周期长。 pH
7 泡沫的控制
生产上为了控制泡沫，除了在发酵罐内安 装机械消泡器外，还在发酵时加入消泡剂。 目前谷氨酸发酵常用的消泡剂有： 花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敌和 硅酮等。 天然油脂类的消泡剂的用量较大，一般为 发酵液的0.1%～0.2%(体积分数)， 泡敌的用量为0.02%～0.03%(体积分数)。
2 pH的控制
一般发酵前期pH控制在7.5-8.5左右，发酵中、后期 pH控制在7.0～7.2，调低pH的目的在于提高与谷氨 酸合成有关的酶的活力。 谷氨酸发酵在中性和微碱性条件下可积累谷氨酸， 而在酸性条件下则容易形成谷酰胺和N-乙酰谷酰胺。
尿素被谷氨酸生产菌细胞的脲酶所分解放出氨，因 而发酵液的pH会上升。
发酵罐
四、发酵异常现象及处理
1.污染杂菌和感染噬菌体引起的发酵异常 （1）污染杂菌 污染杂菌后，OD值增长快，糖耗也快，且发酵液 泡沫增多，但谷氨酸生成量少。 处理： 如果发酵前期发现杂菌污染，可将培养基重新灭菌， 并酌加培养基成分，重新接种后再发酵。 如果发酵中期发现染菌，而pH、OD值和糖耗等尚 属正常，此时可加大风量，按常规继续发酵。 如果发酵后期染菌，一般对发酵影响不大。
2、一级种子培养
培养基：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％(按质增减) 硫酸亚铁、硫酸 锰各2ppm，PH 6.5—6.8 种不同酌情增减) 。 (培养基成分可因菌
谷氨酸发酵主要影响因素及其控制
谷氨酸发酵的主要影响因素包括微生物、营养物质、pH值、温度和压力等。 首先，微生物是谷氨酸发酵的关键因素。不同种类的微生物具有不同的生长特性 和代谢途径，因此选择适合的微生物种类对谷氨酸发酵至关重要。其次，营养物 质是微生物生长和谷氨酸合成的基础。碳源、氮源、无机盐等营养成分的种类和 浓度都会影响发酵过程。
谷氨酸发酵主要影响因素及其 控制
基本内容
谷氨酸发酵是一种广泛应用于食品、医药和化工等领域的重要生物发酵过程。 在此过程中，微生物利用各种营养物质进行生长繁殖，并产生谷氨酸。了解谷氨 酸发酵的主要影响因素及其控制方法对于提高发酵效率、优化工艺具有重要意义。 本次演示将就谷氨酸发酵的影响因素及控制方法进行详细论述。
参考内容
基本内容
谷氨酸发酵是一种重要的生物过程，用于生产谷氨酸盐，如谷氨酸钠（味精 的主要成分）。在这个过程中，微生物，主要是谷氨酸棒状杆菌，利用糖或其他 碳水化合物作为碳源，并产生谷氨酸作为主要产物。这个过程需要精密的设备管 理以确保效率和产量。本次演示将讨论谷氨酸发酵设备管理的现状和发展趋势。
pH值是调节微生物生长和代谢的重要因素，不同pH值条件下，微生物的生长 速率和谷氨酸的合成量会有所不同。此外，温度和压力也会影响微生物的生长和 代谢，进而影响谷氨酸发酵过程。
针对上述影响因素，可采取以下控制方法以提高谷氨酸发酵效率：
1、优化工艺：通过调整培养基成分、优化发酵条件，提高谷氨酸产量。例 如，可以通过优化碳源、氮源的比例，为微生物提供最佳的生长环境；通过调节 pH值，控制微生物生长和谷氨酸合成；通过控制温度和压力，维持良好的发酵环 境。
3、清洁与卫生管理
谷氨酸发酵设备的清洁和卫生管理对于产品的质量和设备的运行至关重要。 为此，大多数企业都采用先进的清洁和消毒系统，以确保设备和管道的清洁，防 止微生物污染。
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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。