谷氨酸棒状杆菌的简单探究
味精的发酵
谷氨酸发酵强制控制工艺
谷氨酸发酵
1,适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.24h. 措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短.
2,对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升, 氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧下降后维持 在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排 列整齐的八字形.不产酸.12h. 措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH, 在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃
一、氨基酸发酵
氨基酸是组成蛋白质的基本成分，其中有8种氨 基酸是人体不能合成但又必需的氨基酸，称为 必需氨基酸，人体只有通过食物来获得。
另外在食品工业中，氨基酸可作为调味料，如 谷氨酸钠、肌苷酸钠、鸟苷酸钠可作为鲜味剂， 色氨酸和甘氨酸可作为甜味剂， 在食品中添加某些氨基酸可提高其营养价值等 等。因此氨基酸的生产具有重要的意义。 表1列出部分氨基酸生产所用的菌株。
味精的使用是否安全？
1987年,联合国粮农组织和世
界卫生组织宣布,取消对味精的食用
限量, 作为一种增加食品风味的调味
料,味精不再需要评价其每日容许摄入
量,消费者可以放心食用味精。
味精安全性报告
美国食品药物管理局（FDA）在1995年8 月31日公布一份最新的报告，结论是：对一 般人而言，食用正常消费量的味精是安全的， 且无任何证据显示食用味精和任何严重的或 慢性的疾病有关。 这份报告是美国食品药物管理局（FDA） 委托独立的科学研究机构——美国实验生物 学学会联盟（FASEB）进行长达三年的研究评 估后得出的。报告澄清了人们对味精于人体 健康的疑虑。
甘油法制作谷氨酸棒杆菌感受态
1，培养基LBG培养基（g/l）：酵母膏5，蛋白胨10，氯化钠10，ph7.0，用于培养谷氨酸棒状杆菌制备感受态的种子液。
EPO培养基（g/l）：酵母膏5，蛋白胨10，氯化钠10，甘氨酸30，Tween80 1。
用于谷氨酸棒状杆菌感受态的制备。
LBHIS培养基（g/l）：酵母膏2.5，蛋白胨5，氯化钠5，脑心浸液18.5，山梨醇91，用于谷氨酸棒状杆菌转化子的培养。
谷氨酸棒杆菌的培养条件：30℃，200rpm，需要卡那霉素时，加入的终浓度为30ug/ml，相应的固体培养基中加入2%的琼脂粉。
2 ，谷氨酸棒状杆菌感受态的制备：（1）将一环谷氨酸棒状杆菌的种子接种于种子培养基中，200rpm，30℃过夜培养。
（2）以10%的比例转接于100ml培养基中，使初始细胞OD达到0.3，200rpm 30℃培养3-5h至OD达到0.6-0.9。
（3）将所有菌液放入50ml离心管中冰浴15min，4000rpm，4℃离心10min。
（4）取预冷的10%甘油约30ml，充分悬浮菌体，4000rpm，4℃离心10min。
（5）再次取预冷的10%甘油重复洗涤两次。
（6）用400ul预冷的10%甘油重悬细胞，1.5ml离心管分装，每管80ul，-70℃保存或者点击转化。
3 谷氨酸棒状杆菌的电转化法：（1）将新鲜制备(或者冰箱取出)感受态细胞和连接产物置于冰上，轻弹管壁使其混匀。
（2）吸取5ul冰上预冷的质粒加入感受态细胞中，轻弹管壁使其混匀，然后冰浴5-10min。
（3）加入预冷的0.1cm电击杯中，1.8kv，5ms电击。
加入恢复用培养基LBHISml，混匀46℃水浴6min。
（4）30℃，100rpm培养1h。
（5）涂布含有抗生素的平板，30℃过夜培养观察。
甘油法制作谷氨酸棒杆菌感受态
甘油法制作谷氨酸棒杆菌感受态1，培养基LBG培养基（g/l）：酵母膏5，蛋白胨10，氯化钠10，ph7.0，用于培养谷氨酸棒状杆菌制备感受态的种子液。
EPO培养基（g/l）：酵母膏5，蛋白胨10，氯化钠10，甘氨酸30，Tween80 1。
用于谷氨酸棒状杆菌感受态的制备。
LBHIS培养基（g/l）：酵母膏2.5，蛋白胨5，氯化钠5，脑心浸液18.5，山梨醇91，用于谷氨酸棒状杆菌转化子的培养。
谷氨酸棒杆菌的培养条件：30℃，200rpm，需要卡那霉素时，加入的终浓度为30ug/ml，相应的固体培养基中加入2%的琼脂粉。
2 ，谷氨酸棒状杆菌感受态的制备：（1）将一环谷氨酸棒状杆菌的种子接种于种子培养基中，200rpm，30℃过夜培养。
（2）以10%的比例转接于100ml培养基中，使初始细胞OD达到0.3，200rpm 30℃培养3-5h至OD达到0.6-0.9。
（3）将所有菌液放入50ml离心管中冰浴15min，4000rpm，4℃离心10min。
（4）取预冷的10%甘油约30ml，充分悬浮菌体，4000rpm，4℃离心10min。
（5）再次取预冷的10%甘油重复洗涤两次。
（6）用400ul预冷的10%甘油重悬细胞，1.5ml离心管分装，每管80ul，-70℃保存或者点击转化。
3 谷氨酸棒状杆菌的电转化法：（1）将新鲜制备(或者冰箱取出)感受态细胞和连接产物置于冰上，轻弹管壁使其混匀。
（2）吸取5ul冰上预冷的质粒加入感受态细胞中，轻弹管壁使其混匀，然后冰浴5-10min。
（3）加入预冷的0.1cm电击杯中，1.8kv，5ms电击。
加入恢复用培养基LBHISml，混匀46℃水浴6min。
（4）30℃，100rpm培养1h。
（5）涂布含有抗生素的平板，30℃过夜培养观察。
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、色氨酸、丝氨酸发酵进展
万方数据万方数据万方数据谷氨酸、色氨酸、丝氨酸发酵进展作者：刘贤雪， 雷建湘， 郭跃平， 汪钊作者单位：浙江工业大学生环学院,杭州,310014刊名：发酵科技通讯英文刊名：FAJIAO KEJI TONGXUN年，卷(期)：2009,38(3)参考文献(16条)1.JP9-2852932.JPll-92963.JP9-2852944.KocabasP,CalikP,OzdamarTH5.刘晓婷;黄耀辉黄色短杆菌L-色氨酸产生菌的选育 1989(06)6.张素珍产L2色氨酸菌株的诱变选育 1984(03)7.张克旭氨基酸发酵工艺学 19918.张炳荣氨基酸工业大全(技术与市场) 19919.Serpil Takae Metabolic flux distribution for the optiminzed production of L-Glutamate[外文期刊] 1998(01)10.I Sunitha Optimmization of medimm constituents and formentation conditions for the production of L-Glutamlc acid by the co immobilized whole cells of mierococcus Glutamicns and Pseudomonns reptilivora 1998(05)11.I Sunitha Coimmobilized whole cells of Pseudomonas reptil-ivom and Micrococcus Glutamicus in caleium alginate gel for the production of L-Glutamic acid 1998(01)12.NampoothiriM K;Pandey A Immobilization Of Brevibacterium cells for the production of L-Glutamie acid[外文期刊] 1998(01)13.NampoothiriM K;PondeyA Genetie of cory noform bacteria for the overproduction of aminoacids[外文期刊] 1998(02)14.WO 99/O269215.WO 99/0269216.王宏龄;富春江近年来国内外主要发酵类氨基酸产品发展状况[期刊论文]-发酵科技通讯 2008(03)本文链接：/Periodical_fxkjtx200903014.aspx。
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。
谷氨酸棒状杆菌发酵工艺流程
谷氨酸棒状杆菌发酵工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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味精的发酵过程
味精的发酵过程味精是一种常用的调味品，它能够增强食物的鲜味。
但很多人可能不清楚味精是如何制成的，其中的发酵过程是怎样的。
今天我就来为大家详细介绍一下味精的发酵过程。
味精的发酵过程主要分为两个步骤：菌种培养和主发酵。
首先，我们需要培养出一种能够产生谷氨酸的微生物，这是味精的主要成分。
一般来说，人们会选择一种叫做谷氨酸棒状杆菌的菌种。
菌种培养是味精发酵过程的第一步。
首先，我们需要准备一个培养基。
培养基是一种营养液，可以提供微生物生长所需的营养物质。
在制作味精时，培养基一般是由玉米或大豆等植物材料制成的。
将培养基装入发酵罐中，然后加热至适宜的温度。
接下来，将谷氨酸棒状杆菌接种入发酵罐中。
接种后，发酵罐内的菌种需要进行一定的搅拌，以保证菌种能够均匀地分布在培养基中。
同时，为了提供氧气给菌种，还需要在发酵罐中加入一些空气。
经过一段时间的培养，菌种便能够繁殖起来。
这时，我们需要取出其中的一部分菌种，用来进行主发酵。
主发酵是味精发酵过程的第二步。
将菌种和适量的培养基一同装入主发酵罐中，然后加热至适宜的温度。
同时，为了保持发酵罐中的温度恒定，一般会将发酵罐放在恒温的环境中。
在主发酵过程中，谷氨酸棒状杆菌会利用培养基中的营养物质进行代谢，产生出乳酸和谷氨酸。
乳酸是呈酸味的物质，而谷氨酸则是味精的主要成分。
通过不断地调节发酵罐中的温度和风速，可以控制发酵的速度和质量，从而获得高质量的味精。
主发酵一般需要持续几天甚至几周的时间，这期间需要不断地监测发酵罐中的各项指标，确保味精的质量。
一旦发酵结束，我们需要对发酵液进行过滤、浓缩和结晶等处理，最终得到味精的成品。
味精的发酵过程虽然看似简单，但其中的科学原理和技术操作并不简单。
需要严格控制各种参数，如温度、风速、发酵时间等，才能获得高质量的味精。
同时，发酵过程中还需要注意卫生和安全，以避免外界的微生物污染。
味精是一种常用的调味品，对于提升食物的鲜味起到了重要的作用。
通过了解味精的发酵过程，我们可以更加深入地了解味精的制作过程，也能够更好地使用和享受味精的美味。
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谷氨酸棒状杆菌的简单探究
农学院
2014级植物保护5班
毛雪纯
201430630415
摘要：
谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)是兼性厌氧菌，为革兰氏阳性。
其主要特征为无芽孢，不运动、菌落湿润，细胞短杆，小棒状，两端钝圆，整体呈圆形，不分枝，菌体约0.7～0.9×1.0～2.5微米。
谷氨酸棒状杆菌是工业微生物发酵工程方面十分常见实用的微生物之一，可用于生产谷氨酸进而生产出谷氨酸钠，即日常调味料味精。
本文将从谷氨酸棒状杆菌代谢，分泌模式等多方面进行初步探究。
关键词：微生物发酵工程，谷氨酸棒状杆菌，工业微生物
一、谷氨酸棒状杆菌的利用：
谷氨酸棒状杆菌可以在用于生产谷氨酸，其在发酵过程中要在无菌条件下不断地通入空气，并且通过搅拌形成细小的气泡，使空气可以迅速溶解在培养液中；在30-37℃，中性偏碱的条件下，经28~32小时，会生成大量的谷氨酸。
通过对谷氨酸棒状杆菌的调控，如允许丝氨酸，苏氨酸，精氨酸等氨基酸积累的关键点的成功抑制，使谷氨酸棒杆菌在生物技术上的应用潜力很快增加。
在近几十年，开发谷氨酸棒杆菌的高产菌株的研究引起了人们的兴趣，科学家们采取了包括传统的突变和筛选、定向基因工程在内的不同策略。
二、谷氨酸棒状杆菌的成分：
分别用凯式定氮法、定磷法、锁式抽取法、灼烧烘干法可以测量出工业发酵过的废弃谷氨酸棒状杆菌中粗蛋白、核酸、粗脂肪、灰分的含量。
详见下表：
表1谷氨酸棒状杆菌主要成分表（%）
由上表可以看出在工业上废弃的谷氨酸棒状杆菌中粗蛋白的含量非常丰富，大大超过了酵母菌体中的蛋白含量。
而核酸的水解产物肌苷酸、鸟甘酸是十分重要的呈味物质，谷氨酸棒状杆菌中核酸含量与酵母中核酸的含量相当。
实验结果表明谷氨酸棒状杆菌中含有17种氨基酸，含有7种人体必需的氨基酸。
而且必需氨基酸含量占总氨基酸量的
38.95 %，氨基酸含量占菌体干重的60.41 %。
以上结果可以看出，就算是废弃的谷氨酸棒状杆菌也具有较高的开发利用价值，谷氨酸棒状杆菌蛋白水解后的氨基酸的种类和含量都比较丰富，是生产蛋白水解物的理想原料，废弃谷氨酸棒状杆菌具有良好的研究前景。
三、谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢：
①营养需求和同化通路
谷氨酸棒杆菌可以使用许多有机化合物作为单一或者联合碳源，可以在不同有机酸上生长。
在谷氨酸棒状杆菌的生长和氨基酸的过量生产中，细胞生长除了碳源之外，还需要氮源和硫来作为主要元素，在工业应用中，最重要的原材料是糖蜜和淀粉与无机盐一起使用。
②碳代谢
谷氨酸棒状杆菌中心代谢的代谢网络包括糖酵解、磷酸戊糖途径（PPP）、TCA 循环以及补给和葡萄糖异生反应。
四、谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸分泌模式：
在不同初始生物素添加量的条件下进行谷氨酸发酵实验，可以探究生物素对谷氨酸棒状杆菌分泌谷氨酸的影响。
用生物素测定方法和胞内谷氨酸测定方法，再采用SBA40D 生物传感分析仪测定谷氨酸、葡萄糖，吸光度采用721 可见分光光度计测定进行实验。
实验结果表明:生物素浓度是控制胞内谷氨酸向胞外分泌的关键因素之一，生物素浓度进入亚适量范围之后，胞内谷氨酸开始向胞外分泌；在菌体胞内谷氨酸正常向外分泌时添加20 μg/L 的生物素，谷氨酸正常向外分泌即停止，胞内谷氨酸浓度增加。
这种谷氨酸分泌受生物素浓度控制的分泌模式被定义为一种新的假定模式——“生物素浓度触发式分泌”模式。
五、谷氨酸棒状杆菌质粒的提取：
采用氯化铯梯度离心法和氯化钠冷冻法都可以获得较好的实验结果。
谷氨酸棒状杆菌质粒在未经扩增的条件下, 两种方法提取均获得质粒D N A ,且两种结果是完全一样的。
从电泳点样观察, 用氯化铯梯度提取比用氯化钠冷冻法提取, 质粒D N A 得率约高3 0%左右。
但从耗资上, 氯化铯梯度法要比氯化钠冷冻法高得多，且时间周期较长。
六、谷氨酸棒状杆菌发酵色氨酸的工艺探究：
为了优化发酵工艺，提高色氨酸产量，对发酵色氨酸培养基的碳氮源、发酵条件及小试发酵过程控制进行了实验研究。
用发酵罐发酵方法、种子培养方法等方法，绘制L-色氨酸标准曲线，再分析葡糖糖浓度、氮源及氮源浓度的影响可以得出以下结论：最佳发酵培养基为葡萄糖4g/L、胰蛋白胨20g/L，色氨酸产量达0.43g/L。
在摇瓶发酵的基础上，在50L 发酵罐中进行小试表明，在发酵温度36℃、pH7.0、搅拌速率700r/min 的条件下，色氨酸产量达0.45g/L。
七、其他
查阅文献还有许多关于谷氨酸棒状杆菌的研究，例如：谷氨酸棒状杆菌乙酸盐谢PT A 、A K、IC L和M S酶活性研究。
这个研究是从谷氮酸棒状杆菌乙酸盐代谢中涉及的四种酶入手（PTA、A K、I C L和MS ），建立了一套稳定的酶活性测定方法, 并对这些酶在不同碳源代谢中的酶活性特征进行了比较分析，得出乙酸盐对谷氮酸棒状杆菌
四种酶活性均有明显的诱导作用。
再比如研究谷氨酸棒状杆菌厌氧产生丁二酸的发酵条件，结果发现补加NaHCO3的效果最好，乳酸脱氢酶基因敲除导致磷酸烯醇式丙酮酸生成丁二酸的流量提高了214. 3%，流向乳酸的流量变为0;分批厌氧转化36 h 生成41. 2 g/L 丁二酸，产率45. 0%。
综上所述，谷氨酸棒状杆菌在微生物发酵工程等多个领域都有良好的发展前景，值得人们深入探究。
参考文献：
[1]谷氨酸棒状杆菌乙酸盐代谢PTA_AK_ICL和MS酶活性研究_阮红
10 08- 92 09 (20 0 3)0 5 -0 52 9 -05
[2]谷氨酸棒状杆菌厌氧产丁二酸的发酵条件_贾全栋
doi:10. 3969/j. issn. 1672 －3678. 2014. 03. 002
[3] 谷氨酸棒状杆菌发酵色氨酸的工艺研究_郑蕾
1009-1114（2010）03-0045-03
[4] 谷氨酸棒状杆菌成分分析及其酸水解条件研究_周大伟
[5] 谷氨酸棒状杆菌的利用及其代谢_张兰峰
[6] 谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸分泌模式初探_姚辉
[7] 谷氨酸棒状杆菌质粒的提取_于元杰。