谷氨酸的发酵和提取工艺综述
论述谷氨酸发酵的原理
论述谷氨酸发酵的原理
谷氨酸发酵是一种利用微生物如大肠杆菌（Escherichia coli）进行合成谷氨酸的生物工艺过程。
原理如下：
1. 微生物选择：在谷氨酸发酵中，经常选择大肠杆菌作为发酵菌。
大肠杆菌具有高产谷氨酸的能力，并且生长速度较快，适应性强。
2. 培养基准备：谷氨酸发酵的培养基需提供适合微生物生长和发酵所需的营养物质，如碳源、氮源、矿物盐和辅助因子等。
常用的碳源包括葡萄糖、淀粉等，氮源则可以是氨基酸、蛋白质等。
此外，还可添加特定的辅助因子如磷酸、镁离子等。
3. 发酵过程：将所选的微生物接种到预先准备好的培养基中，进行发酵过程。
在发酵过程中，微生物利用碳源和氮源进行生长和代谢，并分泌出所需的酶以转化底物产生目标产物谷氨酸。
4. 发酵控制：为了提高谷氨酸的产量和质量，发酵过程需要进行严格的控制。
这包括控制发酵温度、pH值、氧气供给和搅拌速度等。
适当调节这些因素可以提高微生物的生长速度和代谢产物的积累。
5. 谷氨酸提取和纯化：发酵结束后，需将谷氨酸从发酵液中提取出来，并进行纯化。
一般通过离心、过滤和浓缩等步骤，将目标产物分离提取。
接下来，通过
晶体化、离子交换层析等方法，进行纯化和分离，得到高纯度的谷氨酸。
总之，谷氨酸发酵的原理是利用适宜的菌种和培养基，通过微生物的生长和代谢过程，合成谷氨酸。
发酵过程需要进行严格的控制，以提高产量和质量，最终通过提取和纯化得到高纯度的谷氨酸。
氨基酸类药物的发酵生产—谷氨酸的发酵生产
生物素的来源：氨基酸生产上可以作为生物素来源的原料 有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜及酵母水解液等，通常选取 几种混合使用。例如，许多工厂选择纯生物素、玉米浆、 糖蜜这三种物质来配制培养基。各种原料来源及加工工艺 不同，所含生物素的量不同。玉米浆含生物素500μg/kg， 麸皮含生物素300μg/kg，甘蔗糖蜜含生物素1500μg/kg。
操作简单 周期长，占地面积大。
直接常温等电点法工艺流程
发酵液
起晶中和点（pH4-4.5) 育晶（2h）
盐酸
菌体及细小的 谷氨酸晶体
等电点搅拌pH3-3.22 静置沉降4-6h 离心分离
成品
母液
干燥
湿谷氨酸晶体
2、离子交换法
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，并可用热碱液洗脱下来，收集谷氨酸 洗脱流分，经冷却、加盐酸调pH 3.0～3.2进行结 晶，之后再用离心机分离即可得谷呈棒形或短杆形； 革兰氏阳性菌，无鞭毛，无芽孢；不能运动； 需氧性的微生物； 生物素缺陷型； 脲酶强阳性； 不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白、明胶等；
发酵中菌体发生明显形态变化，同时细胞膜渗透性改变； 二氧化碳固定反应酶系强； 异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱； α-酮戊二酸氧化能力微弱； 柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶活
有机氮丰富有利于长菌，因此谷氨酸发酵前期要 求一定量的有机氮，通常在基础培养基中加入适 量的有机氮，在发酵过程中流加尿素、液氨或氨 水来补充无机氮。
（3）无机盐
磷酸盐 ：工业生产上可用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、 Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸盐，也可用磷酸。 过高：代谢转向合成缬氨酸。 过低：菌体生长缓慢。
第六章谷氨酸的提取
可以分开收集。前者为谷氨酸，后者为腺 嘌呤。再精制就可制得腺嘌呤磷酸盐或腺 嘌呤盐酸盐。
（3）大量菌体、蛋白质等固形物质悬浮在发 酵液中，湿菌体约占发酵液的5-8％。
• （4）发酵液中尚有其它一些含量很少的发 酵副产物。
• 有机酸类有乳酸、酮戊二酸、琥珀酸等； 氨基酸类有天门冬氨酸、丙氨酸、缬氨酸、 脯氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甘氨酸、组 氨酸和谷氨酰胺等。各种氨基酸含量小于1 ％。
• (5)谷氨酸发酵液中含有铵离子0.6-0.8％， 残糖1％以下。
1．机械分离法
• 一般采用高速离心分离机分离菌体。如用 国内生产的DP-400型和D-350型酵母高速 离心机，转速6500r／min，和GF-150型高 速管式离心机，转速13500-1500r／min。
2．加热沉淀法
• 将发酵液加热至80℃以上，静置使菌体和 蛋白质凝固沉淀而除去。
• 此法菌又可使大 量杂质凝固沉淀，有利于提取。但需消耗 较大能量。
• 又如，碳水化合物水解液的存在，也会使 谷氨酸的溶解度有所增加。
二、谷氨酸的结晶
• 在等电点操作中，随着加酸调PH，温度的 降低，逐渐接近谷氨酸的等电点，溶液中 的谷氨酸处于过饱和状态，过量的溶质会 结晶析出。一般控制在介稳区时使溶液产 生微细的晶核。
• 再进行养晶、育晶即以已产生的晶核为中 心，陆续在晶核表面吸附周围的溶质分子， 使晶粒不断长大，通过对晶核形成与晶体 成长的控制，可得到满意的谷氨酸结晶。
• 一般地说，开始加酸中和至PH5左右，这 段时间加酸速度可以快一些，PH5以下，起 晶前后，加酸速度要慢，须倍加小心，发 现晶核时，应立即停止加酸，育晶2h，使 晶核成长壮大，继续缓慢加酸中和至 PH3．2，搅拌育晶。
谷氨酸的提取1
（五）低温等电点-离子交换法提取 谷氨酸工艺
低温等电点-离子交换法提取谷氨酸是在发酵 液经等电点提取谷氨酸以后，将母液通过离子交 换柱（单柱或双柱）进行吸附，洗脱回收，使洗 脱所得的高流分与发酵液合并，进行等电点提取。 这样既可避免等电点收率低，又可减少树脂用量， 还可以获得较高的提取收率，回收率可达95%左右。 低温等电点-离子交换法提取谷氨酸工艺分两 步操作，第一步是将发酵液经等电点提取部分谷 氨酸；第二步是将母液进行离子交换提取。
•
（四）谷氨酸提取的常用方法
• ① 等电点法 • 将发酵液加盐酸调pH至谷氨酸的等电点，使谷 氨酸沉淀析出。（谷氨酸的等电点pH是3.22。） • 其缺点是结晶母液内仍残存部分谷氨酸未利用。 • ② 离子交换法 • 先将发酵液稀释到一定浓度，用盐酸将发酵液 调至一定pH，采用阳离子交换树脂吸附谷氨酸， 然后用洗脱剂将谷氨酸从树脂上洗脱下来，得到 浓缩与提纯。 • 其缺点是酸碱用量大，洗离子交换柱子的低浓 度废水排放量也大，造成环境污染。
谷氨酸的提取
谷氨酸提取
• 从发酵液中提取谷氨酸，必须要了解 谷氨酸理化特性和发酵液的成分及特 征，以利用谷氨酸和杂质之间物理、 化学性质的差异，采用适当的提取方 法，达到分离提纯的目的。
（一）谷氨酸发酵液的主要成分
谷氨酸发酵液中除了谷氨酸外，还有代 谢副产物、培养基配制成分的残留物质、 有机色素、菌体、蛋白和胶体物质等。 • 其含量随发酵菌种、工程装备、工艺控 制及操作不同而异。
• ③ 浓缩等电点法 • 将发酵液（含谷氨酸8%~10%）先分离菌 体，再在60℃以下减压浓缩，浓缩液含谷 氨酸为15%~20%，然后加浓硫酸调pH至3.2， 搅拌20~30h，多罐串联，连续冷却结晶， 连续分离出料，母液含谷氨酸3%~5%，浓缩 处理可做肥料。 • 低温等电点-离子交换法是国内厂家常 用的提取工艺。
谷氨酸钠生产工艺
谷氨酸钠生产工艺
谷氨酸钠（Monosodium glutamate，MSG）是一种常用的调味品，具有增强食物鲜味的作用。
下面是谷氨酸钠的生产工艺。
1. 原料准备：谷氨酸钠的主要原料是谷氨酸、氯化钠和水。
谷氨酸可以从米糠中提取，也可以通过发酵生产得到。
氯化钠则是从天然盐矿或海水中提取得到。
2. 发酵生产谷氨酸：首先，将谷氨酸产生菌种添加到含有谷氨酸的发酵培养基中，进行培养。
菌种培养后，将其转移到大规模发酵罐中进行发酵。
发酵过程中，控制好发酵温度、pH值
和氧气供应，使谷氨酸积累到一定程度。
3. 提取纯化谷氨酸：发酵液经过离心、滤液、浓缩等工艺步骤，得到含有谷氨酸的浓缩液。
再经过酸沉淀、中和、脱色等工艺步骤，得到纯化的谷氨酸。
4. 制备谷氨酸钠：纯化的谷氨酸与氯化钠按一定比例混合，加入水中溶解，搅拌均匀。
然后，将溶液进行蒸发浓缩，获得稳定的谷氨酸钠溶液。
最后，将溶液经过结晶、过滤、干燥等步骤，得到谷氨酸钠的固体产品。
5. 包装和质量检验：将谷氨酸钠固体产品进行包装，通常采用塑料袋或瓶装。
对产品进行质量检验，包括味道、外观、含量等指标的检测。
以上是谷氨酸钠的生产工艺，通过合理控制每个步骤的条件和
参数，可以获得高质量的谷氨酸钠产品。
同时，在生产过程中需要遵循相关的卫生和安全规范，确保产品的质量和安全性。
谷氨酸发酵及工艺流程
试剂的制备 • 甲液：称取15g硫酸铜与0.05g亚甲基蓝于1000mL 容量瓶中，加蒸馏水定溶至刻度线处 • 乙液：称取50g酒石酸钾钠，75g氢氧化钠，4g亚 铁氰化钾至1000mL容量瓶中，加蒸馏水定溶至刻 度线 • 革兰氏染色：结晶紫、碘液，95%乙醇、番红 • 仪器准备 • 仪器设备：摇床、显微镜、751型分光光度计、5L 发酵罐、空压机、革兰氏染液、PH计、离心机、 药物天平
谷氨酸的简介
• 谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分 子内含两个羧基，化学名称为α氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊 1856年发现的，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。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。
•
二、发酵阶段
• 发酵生产操作:发酵液冷却至40℃左右时，通过蠕 动泵加第一次尿素，添加量为0.8~1。0%。 • 接种将前次实验制备的二级种子8-10%的接种量接 入发酵罐。于35℃±1℃、250r.p.m条件下培养 35h • 发酵过程的控制:①温度控制②pH控制③糖液流加
温度控制
• 谷氨酸发夹0~12h为长菌期，最适温度在30~32℃， 发酵12小时后进入产酸期，控制34~36℃。由于发 酵期代谢活跃，发酵罐要注意冷却，防止温度过 高引起发酵迟缓。
发酵过程中，需注意完成下列工作
• 注意发酵罐运转是否正常，检查各控制参数是否在适合的范围内，遇 有故障及时排除。 • 每两小时取样一次，每次取样80ml，取样时，用量筒准确取流出的培 养液80ml，对号倒Байду номын сангаас三角瓶中，封口，来丌及测定的样液要立即放入 冰箱保存 • 每2小时记录发酵过程温度、pH、OD、通风、转速的测定数值，并 记录操作情况。 • OD值测定方法：均匀取样5ml于编号试管中，用空白发酵液稀释至一 定浓度，在722分光光度计上测定A600，根据菌体浓度不吸光度之间 关系的标准曲线换算出菌体浓度；其余发酵于2000r/min条件下离心 分离10min，上清夜入编号三角瓶，用于测糖 • 还原糖测定：用菲林快速定糖法。 • 菌体形态观察：革兰氏染色，油镜观察菌形、革兰氏染色结果以及有 无杂菌污染
谷氨酸生产工艺
谷氨酸生产工艺生物技术081 郁海东 08010071摘要：谷氨酸，是一种酸性氨基酸。
分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。
谷氨酸是里索逊1856年发现的，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。
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。
目前，我国许多工厂采用多种方法来提高谷氨酸产率，如选育高产菌种、改进发酵工艺、搞好发酵控制、引进微机控制、增加控制参数等。
这些方法对于提高谷氨酸产率非常有效。
谷氨酸是生产味精的主要原料，随着发酵法生产谷氨酸技术的发展，我国味精生产始于1923年，至今已有80多年历史，随着科学技术的不断进步，味精生产技术也在不断变革，由创建之初的以面筋、豆粕为原料水解法生产工艺，改变为现在以淀粉为原料发酵法生产工艺，发酵法生产工艺从1964年在上海味精厂首次投入生产以来，发酵法生产谷氨酸的生产技术进步较大，尤其是近几年随着菌种的突破以及新技术，新设备的应用进展更快，进入九十年代，尤其九五年后，技术进步较快，目前行业最好水平时（仅少数厂家）制糖收率99%以上，发酵产酸11-12%，转化率59-62%，提取收率96-98%精制收率96%，与80年代比较全行业平均制糖收率提高了10%，发酵产酸率提高了117%，转化率提高了43%，提取收率提高了20%，精制收率提高了8.8%，综合技术指标淀粉消耗下降了166%关键词：菌种、培养基选择、发酵工艺、分离纯化、质量控制谷氨酸发酵的工艺流程菌种的选育，培养基的配制，斜面培养，一级种子培养，二级种子培养，发酵，发酵液。
谷氨酸菌种的生产谷氨酸生产菌为谷氨酸杆菌。
乳糖发酵短杆菌。
黄色短杆菌。
我国主要使用的是北京棒杆菌D110、北京棒杆菌ASI。
299、锯齿棒杆菌等。
谷氨酸生产菌种保藏常用液氮保存法。
在已报道的谷氨酸生产菌种中，除牙胞杆菌外，他们都有一些共同的特点：革兰氏阳性，菌体为球形、短杆至棒状、不形成芽孢，没有鞭毛、不能运动。
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-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，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；CADAbstractmonosodium glutamate production process can be divided into fourprocessstages: (1) pretreatment of raw materials and the preparation of starch hydrolysis sugar;(2) seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation; (3) glutamic acidextraction andglutamate single preparation of sodium; (4) MSG refined. Corresponding to the four process stages saccharification workshop, set in the MSGplant fermentation workshop, extraction workshop and refining plant as the mainproduction plant. In addition, the steam requirements for the protection of the production process, set the boiler room, boiler combustion to produce steam, and gas pipelinetransportation to the various production needs parts. For the protection of the water of the entire factory production, the need to set the pump house, water for sterile filtration system processing, transportation and water supply pipes to the various productionneeds parts Kerword：Pretreatment Hydrolysis FermentationKey word:Monosodium glutamate fermentation; Process calculation; Equipment selection; CAD目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................................... I I 一前言...................................................................................................................................... - 1 -二味精生产工艺 .................................................................................................................... - 2 -2.1 味精生产工艺概述.................................................................................................... - 2 -2.2味精生产总工艺流程图 ............................................................................................... - 2 -2.3 原料预处理及淀粉水解糖制备................................................................................. - 3 -2.3.1 原料的预处理................................................................................................. - 3 -2.4 种子扩大培养及谷氨酸发酵..................................................................................... - 4 -2.5 谷氨酸的提取............................................................................................................ - 5 -2.6 谷氨酸制取味精及味精成品加工............................................................................. - 5 -三工艺计算.............................................................................................................................. - 6 -3.1 发酵工艺技术指标及基本数据................................................................................... - 6 -3.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 ...................................................................................... - 6 -3.2.1 物料衡算结果 ............................................................................................... - 8 -3.3.2培养液冷却水用量 ........................................................................................ - 10 -3.3.3 发酵过程空气基本数据................................................................................ - 10 -3.3.4发酵过程无菌空气用量计算......................................................................... - 10 -四设备设计与选型............................................................................................................... - 13 -4.1 发酵罐 ...................................................................................................................... - 13 -4.1.1 发酵罐的选型及容积.................................................................................. - 13 -4.1.2发酵罐个数的确定 ........................................................................................ - 13 -4.1.3主要尺寸设计 ................................................................................................ - 14 -4.1.4冷却面积........................................................................................................ - 14 -4.1.5搅拌器及搅拌轴功率..................................................................................... - 15 -4.1.6设备结构的设计 ............................................................................................ - 17 -4.1.7支座选择........................................................................................................ - 21 -4.2 种子罐 ...................................................................................................................... - 22 -4.2.1种子罐容积和数量的确定............................................................................. - 22 -4.2.2冷却面积的计算 ............................................................................................ - 23 -4.2.3壁厚计算........................................................................................................ - 23 -4.2.4设备结构的工艺设计..................................................................................... - 24 -4.2.5支座选型........................................................................................................ - 27 -4.3空气分过滤器............................................................................................................ - 27 -4.3.1种子罐分过滤器 ............................................................................................ - 27 -4.3.2发酵罐分过滤器 ............................................................................................ - 28 -4.4 味精厂发酵车间设备一览表.................................................................................. - 29 -五设计总结与体会 ................................................................................................................ - 30 -六参考文献 .......................................................................................................................... - 31 -一前言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-CH2CH(NH2)-COONa•H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
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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。