发酵工艺实例介绍
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发酵及工艺介绍及发酵罐工艺计算举例
四 灭菌工艺
(2) 培养基灭菌的操作方式 ① 分批灭菌操作 间歇灭菌，实罐灭菌（实消）：配制好培养基输入发酵罐内，直接蒸汽加热， 达到灭菌要求的温度和压力后维持一段时间，再冷却至发酵要求的温度。 • 特点：不需其他的附属设备，操作简便，手动。 • 缺点：加热和冷却时间较长。营养成分损失较多，罐利用率低。适合小批量 生产规模。 分批操作的灭菌过程 • 加热升温。 • 维持灭菌温度：15－30min，121℃；0.09－0.10 Mpa。 • 冷却降温：每段对灭菌的贡献取决于时间长短。
三 发酵培养基制备
3. 制药生产用培养基的配制 一般设计原则 设计思路 计算与定量配制 优化 ① 培养基设计一般原则 • 生物学原则：根据不同微生物营养和反应需求设计。 • 营养物质组成：较丰富，浓度适当。 • 成分之间比例：恰当，C/N比适宜，有机和无机氮。 • 原料之间：不能产生化学反应。适宜的pH和渗透压。 • 工艺原则：不影响通气搅拌、分离精制和废物处理，过程容易控制。 • 低成本原则：原料来源方便，质量稳定，质优价廉。 • 高效经济原则：满足菌体生长和合成产物的需求，最高得率，最小副产物。 ② 培养基设计基本思路 • 起始培养基：根据他人的经验和使用。 • 单因素实验：确定最适宜的培养基成分。 • 多因素实验：各成分之间最佳配比和浓度优化。 • 中试放大试验：摇瓶、小型发酵罐，到中试，最后放大到生产罐。 • 综合考虑各种因素，产量、纯度、成本等后，确定一个适宜的生产配方。
三 发酵培养基制备
天然成分中含有：一般无需添加。 营养缺陷型菌株：必需添加。 (6). 前体(precursor) 概念：加入到发酵培养基中的某些化合物，被直接结合到目标产物分子中，而自身 的结构无多大的变化。 使用：添加前体是提高抗生素产量的重要措施。多次少量流加的工艺。 (7). 促进剂(accelerant) 概念：促进产物生成的物质，但不是营养物，也不是前体的一类化合物。 种类：氯化物有利于灰黄霉素、金霉素合成。 表面活性剂吐温、清洗剂，脂溶性小分子化合物等，起诱导作用。 (8). 消沫剂（defoaming agent） 概念：降低泡沫的液膜强度和表面黏度，使泡沫破裂的化合物。 种类：表面活性剂，低表面张力。 天然动植物油脂类、高分子化合物（高碳醇脂 肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类）。 作用：消除泡沫，防止逃液和染菌。
发酵工程应用实例 谷氨酸发酵
氨酸脱氢酶的最适温度在32-36℃。
（2） pH值
1） pH值对谷氨酸产生菌生长的影响 2） pH值对谷氨酸积累的影响
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。
2.形态上共同特点（芽孢杆菌除外）:
（1）革兰氏阳性 （2）菌体为球形、短杆至棒状 （3）不形成芽孢 （4）没有鞭毛，不能运动 （5）都是生物素缺陷型 （6）都是需氧型微生物
二、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
其他
⑤添加青霉素
• 机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去 保护,在渗透压的作用下受损,向外泄露谷氨酸.
• 控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉 素后倍增的菌体不能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换.
（三）发酵条件的控制
（1）发酵温度
• 谷氨酸发酵前期(0~12h):30-32℃。 • 对数生长期:菌体浓度迅速增大（12h），糖耗快，维持温度30-32℃ • 在发酵中、后期:是谷氨酸大量积累的阶段，而催化谷氨酸合成的谷
• 这个阶段主要是菌体生长，几乎不产酸，一般为12h左右。
3. 谷氨酸发酵
当菌体生长基本停滞就转入谷氨酸合成阶段，此时菌体浓度基本不变， 糖与尿素分解后产生的α－酮戊二酸和氨主要用来合成谷氨酸。这一阶 段，为了提供谷氨酸合成所必需的氨及维持谷氨酸合成最适的pH7.2～ 7.4，必须及时流加尿素，又为了促进谷氨酸的合成需加大通气量，并 将发酵温度提高到谷氨酸合成最适的温度34～37℃。
（2） pH值
1） pH值对谷氨酸产生菌生长的影响 2） pH值对谷氨酸积累的影响
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。
2.形态上共同特点（芽孢杆菌除外）:
（1）革兰氏阳性 （2）菌体为球形、短杆至棒状 （3）不形成芽孢 （4）没有鞭毛，不能运动 （5）都是生物素缺陷型 （6）都是需氧型微生物
二、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
其他
⑤添加青霉素
• 机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去 保护,在渗透压的作用下受损,向外泄露谷氨酸.
• 控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉 素后倍增的菌体不能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换.
（三）发酵条件的控制
（1）发酵温度
• 谷氨酸发酵前期(0~12h):30-32℃。 • 对数生长期:菌体浓度迅速增大（12h），糖耗快，维持温度30-32℃ • 在发酵中、后期:是谷氨酸大量积累的阶段，而催化谷氨酸合成的谷
• 这个阶段主要是菌体生长，几乎不产酸，一般为12h左右。
3. 谷氨酸发酵
当菌体生长基本停滞就转入谷氨酸合成阶段，此时菌体浓度基本不变， 糖与尿素分解后产生的α－酮戊二酸和氨主要用来合成谷氨酸。这一阶 段，为了提供谷氨酸合成所必需的氨及维持谷氨酸合成最适的pH7.2～ 7.4，必须及时流加尿素，又为了促进谷氨酸的合成需加大通气量，并 将发酵温度提高到谷氨酸合成最适的温度34～37℃。
典型发酵类型与发酵工艺
——按生产方式分类
鲜啤酒：又称生啤酒，系指啤酒包装后不经过巴氏杀菌的啤
酒。其特点是：口感新鲜，但保藏期短（20 ℃以 下7d左右 ）。 熟啤酒：又称贮藏啤酒，系指啤酒包装后经过巴氏杀菌的啤 酒。其特点是：不如鲜啤酒新鲜，但保藏期长（20
℃以下2～4个月 ）。
醇鲜啤酒：又称扎啤，系指啤酒包装前经过膜过滤除菌，而 包装后又不经过巴氏杀菌的啤酒。其特点是：既 保持了啤酒固有的新鲜风味，又可贮藏一定时间.
典型厌氧液体深层发酵
一. 啤酒发酵生产工艺
二. 葡萄酒发酵生产工艺
一. 啤酒发酵生产工艺
·发展概况 ——啤酒属于外来酒种，其英文名称“beer”，我国译作“啤 酒”。 ——自18世纪下叶至19世纪中叶，啤酒工业从手工业生产跨入大 规模机械化生产，为现代啤酒酿造业奠定了坚实的基础。 ——啤酒是当今世界产量最高、发展速度最快的饮料酒。 ——目前，世界啤酒工业发展的显著特点是：生产规模大型化、 酿造工艺快速化、生产管理自动化、产品结构规范化和科学 研究专业化。 ——当今世界啤酒生产技术的发展趋势是：以优质原材辅料保证 产品质量，用现代科学技术生产传统产品。 ——我国啤酒工业自改革开放之后发展迅猛。2002年，啤酒年产 量达到2386.86万吨，超过美国而成为世界啤酒第一生产大国。 目前仍以平均年增长率5%的速度增长。
试管液体菌种的培养→500～1000mL三角瓶液体菌种→10～20L卡氏罐液 体菌种→150～250L种子罐液体菌种→2t扩大种子罐液体菌种→15t酵母繁 殖槽液体菌种
4. 啤酒发酵
繁殖槽液体菌种入发酵池（传统工艺）或者冷却麦汁和繁殖槽液体菌种入 锥形发酵罐（现代一罐法工艺）→前发酵→后发酵
5. 啤酒后处理
酒精含量1.5～2.0。如果酒精含量低于1%，则称 无醇啤酒。 低糖啤酒：适合糖尿病人饮用，原麦汁浓度为8～10Béห้องสมุดไป่ตู้，含 糖量极低。如果含糖量低于1%，则称干啤酒。特 点是：发酵度高，产热量低。
乳酸发酵工艺(一)
乳酸发酵是一种厌氧发酵，如用纯糖为原料，其发酵工艺相当简单。
但是人们为了降低成本，往往采用各种廉价原料。
包括原料处理在内就显得工艺比较复杂。
另外淀粉质原料的发酵工艺还分为单行和并行两类，发酵时中和剂也各不相、石灰乳、氨气、NaOH等，相应的产品也有各种乳酸盐，所以有必同，有CaC03要分别加以讨论。
水解糖发酵工艺（一）原料的糖化1.淀粉水解原理淀粉是葡萄糖以α-1，4-糖苷键连接起来的多聚体，在催化剂（酸或酶）存在和适宜温度等条件下，易于水解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等单体或低聚物。
淀粉在水解过程中也可以伴有单糖结合成双糖或三糖的复合反应，也有单糖分解成羟甲基糠醛等非糖物质的分解反应，这些反应可概括如下：淀粉↓水解反应葡萄糖复合反应↙↘分解反应复合二糖 5-羟甲基糠醛↑↓↓复合低聚糖有机酸、有色物质等上述副反应的产物，龙胆二糖、有色物质等是乳酸菌的非发酵性物质，从而会导致产率降低，分离困难、产品质量降低等不良后果。
因此合理控制水解条件，尽可能减少副反应发生，则是糖化工艺所要控制的关键。
2.淀粉水解方法发酵用水解糖液的基本要求是：糖液洗净，淡黄色或杏黄色，有一定的透光度（色度），少含糊精，糖液不变质等。
水解方法可分为酸解法、酶解法和酸酶结合法。
（1）酸解法这是以无机酸或有机酸为催化剂，在高温高压下水解淀粉的方法。
它的优点是设备体积小，时间短，设备生产能力大。
酸法水解的工艺流程为：原料——→调浆——→糖化——→冷却——→中和，脱色——→过滤——→糖液调浆的淀粉乳浓度一般采用10～11°Bé（含淀粉180～200g/1）,盐酸用量为干淀粉的0.5～0.8%，生产上控制为PH1.5左右。
加酸方法为，先将1/3酸稀释后，放入糖化锅（称为底酸水），加热至沸，其余酸调入淀粉浆中加入锅内。
直接通蒸汽加热，控制锅内压力为300～500kpa。
水解终点的确定方法如下：DE100 B90 A ∣ C80 ∣∣∣70 ∣∣∣60 ∣∣∣1 20 30 40时间（min）从曲线中可以看出，当糖液的DE值·达到最高点（B点）后就不再上升，之后反而下降，这是由于副反应增加的缘故。
发酵工程应用实例 青霉素生产
• 化学结构：
RCONH O
S N
CH3 CH3
COOH
CH3 _CH _C _ NH _ CH- COOH
NH2 O
CH3
• 菌种：产黄青霉 • 生产能力：达到30000-60000/mL
一、青霉素生产菌生长特性
• I期 分生孢子发芽； • II期 菌丝繁殖； • III期 形成脂肪粒，积累贮藏物； • IV期 脂肪粒减少，形成中、小空泡； • V期 形成大空泡，脂肪粒消失； • VI期 细胞内看不到颗粒，个别细胞出现自溶。
预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
(2)、过滤
鼓式真空过滤机过滤： 一次滤液：pH6.2-7.2，略浑，棕黄或绿色，蛋白质含量0. 5-2.0%。
板框式过滤机过滤：硫酸调节pH4.5-5.0，加入0.07%溴代十五烷 吡啶，0.07%硅藻土为助虑剂。 二次滤液：澄清透明，用于提取（收率90％）
(3)、溶剂萃取
(5)、结晶——共沸蒸馏结晶
萃取液，再用0.5 M NaOH萃取，于pH6.4-6.8下得到钠 盐水浓缩液。
加 3-4 倍体积丁醇，16-26℃，真空（0.67-1.3KPa）下 蒸馏。水和丁醇形成共沸物而蒸出。钠盐结晶析出。
结晶经过洗涤、干燥（ 60℃真空16h ），磨粉，装桶， 得到青霉素产品。
原理：青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而霉素盐易溶于 萃取剂：青霉素分配系数高的有机溶剂。 工业上通常用：醋酸丁酯和醋酸戊酯。 除去蛋白质：加0.05-0.1%乳化剂PPB。 萃取：2－3次。
(4)、脱色
萃取液中添加活性炭，除去色素 过滤，除去活性炭。
(5)、结晶——直接结晶
加醋酸钠－乙醇溶液反应：得到结晶钠盐。 加醋酸钾－乙醇溶液：得到青霉素钾盐。
发酵工艺举例
E 过滤 青霉素发酵液过滤宜采用鼓式真空过滤器，如 采用板框压滤机则菌丝常流入下水道而影响废水 治理。且劳动强度大，并对环境卫生不利。过滤 前加去乳化剂并降温。
F 提炼 采用有机溶剂萃取法。将发酵滤液酸化至pH 2 后，加相当于发酵滤液体积1／3的醋酸丁酯(简 称BA)，混合后以碟片式离心机分离。为提高萃取 效率将两台离心机串连使用，进行二级对向逆流 萃取，得一次BA提取液。然后 以1.3％～1.9％NaHCO3在pH 6.8—7.1条件下，将 青霉索从BA提取到缓冲液中。然后调pH至2.0后， 再一次将青霉素从缓冲液转入到BA中去，其方法 同上。得到二次BA提取液。
次级代谢产物的类型
色素：不少微生物在代谢过程中
产生各种有色的产物。例如由粘 质赛氏杆菌(Serratia marcescens) 产生灵菌红素，在细胞内积累， 使菌落呈红色。有的微生物将产 生的色素分泌到细胞外，使培养 基呈现颜色。
次级代谢产物的类型
维生素：作为次生物质，是指在特定条 件下，微生物产生的远远超过自身需要 量的那些维生素，例如丙酸细 菌(Propionibacterium sp．)产生维生 素B12，分枝杆菌(Mycobacterium)产生吡 哆素和烟酰胺，假单胞菌产生生物素， 以及霉菌产生的核黄素和² -胡萝卜素等。
次级代谢产物的类型
2，根据产物的作用区分类型
• 抗生素 • 激素 • 生物碱 • 毒素 • 维生素
次级代谢产物的类型
抗生素：这是微生物所产生的，具有特 异抗菌作用的一类次级产物。日前发现 的抗生素已有2500-3000种，青霉素、链 霉素、四环素类、红霉素、新生霉素、 新霉素、多粘霉素、利福平、放线菌素( 更生霉素)、博莱霉家(争光霉素)等几十 种抗生素已进行工业生产。
发酵工程经典案例
发酵过程
发酵条件
酸奶发酵需要一定的温度和时间，通 常在40℃左右进行发酵，时间为2-4 小时。
在酸奶发酵过程中，乳酸菌利用牛奶 中的乳糖作为营养物质，进行生长和 代谢，产生乳酸和其他物质。
酸奶制作流程
预处理
将牛奶加热至40℃左右，加入 糖搅拌均匀。
发酵
将接种后的牛奶放入恒温箱中， 保持温度在40℃左右，进行发 酵。
酿酒工业
用于酿造葡萄酒、啤酒等酒精 饮料，提供发酵力和风味。
烘焙业
用于烘焙面包、糕点等食品， 提供发酵力和营养价值。
饲料工业
作为动物饲料添加剂，提高饲 料营养价值和动物生长性能。
药品和保健品
用于生产药品和保健品，具有 较高的生物活性和安全性。
04
抗生素发酵
抗生素的种类与作用机制
青霉素
四环素
通过抑制细菌细胞壁的合成，导致细菌细 胞壁缺损，水分由外环境不断渗入高渗的 菌体内，致细菌膨胀变形死亡。
糖化过程
在糖化罐中进行，控制温 度和pH值，使淀粉充分水 解为可发酵的糖类。
发酵过程
将酵母添加到糖化后的溶 液中，进行发酵，产生酒 精和二氧化碳。
发酵控制
控制发酵温度、时间和酵 母种类，以获得特定口感 的啤酒。
啤酒的包装与储存
过滤与灌装
将发酵完成的啤酒进行 过滤，去除杂质，然后
灌装到瓶或罐中。
包装材料
滥用和误用。
耐药性
长期使用抗生素会导致细菌产生 耐药性，因此应尽可能减少抗生 素的使用，特别是对非细菌感染
疾病。
耐药性监测
医疗机构应加强对耐药性的监测， 及时发现并控制耐药菌株的传播。
05
生物制燃料
生物燃料的种类与优势
发酵工艺实例介绍样本
发酵工艺实例介绍样本第六章发酵工艺实例介绍IntroductionHistory of amino acids production:The story of started in 1908Isolated glutamic acid, delicious tasteScreen for amino-acid-excreting microorganisms:Corynebacteriumglutamicum, In 1957.Monosodium glutamate (MSG):A flavor-enhancing compound氨基酸的生产方法:1. 抽提法: 最早采用的生产法, 用酸水解蛋白质, 然后从中提取氨基酸。
得到的是各种氨基酸的混合物。
碱性或酸性氨基酸容易些, 胱氨酸, 半胱氨酸, 酪氨酸仍用此法生产。
2. 发酵法: 当前最常见的方法。
成本低, 原料来源丰富。
包括直接发酵法(利用微生物直接由粮食原料生产氨基酸)和添加前体物质发酵法( 以氨基酸中间产物为原料, 用微生物转化为相应的氨基酸, 可避免氨基酸生物合成途径中的反馈抑制作用) 。
3. 酶法: 用微生物细胞抽提出的酶类来制造氨基酸, 若采用固定化酶或固定化菌体, 优点则更明显。
4. 化学合成法: 蛋氨酸, 甘氨酸得到的DL-氨基酸, 若需要L-型的, 则进行化学异构体的拆分。
L-苯丙氨酸( 阿斯巴甜)人体八种必须氨基酸: 苏缬亮异亮色苯蛋赖氨基酸工业历史: 氨基酸工业起源于日本, 19 日本人发现海藻昆布的鲜味来自其汁液所含的谷氨酸。
根据这个发现, 次年味之素公司开始工业化生产谷氨酸钠。
当时谷氨酸的生产是经过水解面筋或大豆蛋白获得的。
半个世纪以后, 1957年, 日本科学家发现培养某些微生物( 如谷氨酸棒杆菌) 会产生氨基酸的积累, 并采用微生物发酵法生产谷氨酸获成功。
这项成果被誉为现代发酵工业的重大创举, 使发酵工业进入了代谢调控阶段。
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.无机盐：磷酸盐、镁、钾、钠、铁、锰、铜，其中 磷酸盐对发酵有显著影响。
不足：糖代谢受抑制，菌体生长不足。 过多：.细胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。
.促使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脱羧生成）缩 合生成缬氨酸的前体物—— －乙醛乳酸， 使缬氨酸在发酵液中蓄积。
. 生长因子：生物素 作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。
草酰乙酸
柠檬酸
苹果酸
异柠檬酸
延胡索酸 琥珀酸
谷氨酸
α 酮戊二酸
透过细胞膜
谷氨酸
（）:丙酮酸，
（）－磷酸果糖 －磷酸甘油酸
丙酮酸
: －酮戊二酸还原氨基化必需的供氢体。
（）循环:生成谷氨酸前体物质 －酮戊二酸。
（）固定反应:补充草酰乙酸。
（）乙醛酸循环:使琥铂酸、延胡索酸和苹果酸的量得
到补充，维持循环的正常运转。
±
<
>
谷氨酸是酸性氨基酸，含个羧基个氨基，与 阴离子交换树脂要比与阳离子交换树脂强，但阴 离子机械强度差，价格贵，因而用阳离子交换树 脂。
理论上讲发酵液上柱的值应低于， 但实际上控制在 之间，因、交换能 力>谷氨酸，优先交换，置换出使值低于， 使谷氨酸成为阳离子，但不能>。
.电渗析法 膜分离过程，利用的是电位差。 二次电渗析法：
. 利用膜缺损突变株 —— 油酸缺陷型、甘油缺陷型
如:用谷氨酸生产菌的油酸缺陷型，培养过程 中，有限制地添加油酸，合成有缺损的膜，使 细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸产量。 甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型 菌株低，易造成谷氨酸大量渗漏。应用甘油缺 陷型菌株，就是在生物素或油酸过量的情况下， 也可以获得大量谷氨酸。
章发酵工艺实例介绍 节味精 一、概述 早期—从天然的食物材料中取得
:
, : ,. ():
二、谷氨酸的生物合成机理 . 谷氨酸 （ 氨基戊二酸）
第一代鲜味剂 谷氨酸单钠盐——味精
.谷氨酸的生物合成
葡萄糖
中间产物
a－酮戊二酸
NH4＋
谷氨酸
谷氨酸 脱氢酶
抑制
:
葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖酸
甘油醛
核糖
丙酮酸
乙酰
酶活性强，异柠檬酸裂解酶活性弱。 （）谷氨酸脱氢酶活性高，经呼吸链氧化
的能力弱。 （）菌体本身利用谷氨酸的能力低。
.谷氨酸产生菌（全是细菌）
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 .
共同点： ）革兰氏阳性。 ）不形成芽孢。 ）没有鞭毛，不能运动。 ）需要生物素作为生长因子。 ）在通气条件下产谷氨酸（需氧微生
谷氨酸脱氢酶
（）还原氨基化反应: －酮戊二酸
谷氨酸
回补反应
COOH
COOH
COOH
苹
果
酸
酶
CHOH
苹
果
酸
脱氢酶
CO
CO
CH3
NADPH CO2
NADP+ CH2 NAD+ COOH
NADHCH2 COOH
.谷氨酸生产菌的生化特征 （）有苹果酸酶和丙酮酸羧化酶。 （） －酮戊二酸脱氢酶活性弱，异柠檬酸 脱氢
→高生物素水平（产酸12～15g／dl）。 提取工艺进展：等电点法（少数锌盐法）→等电离交法
→低温连续等电点法（少数厂家采用）。 精制工艺进展：全粉炭脱色、硫化碱除铁→颗粒炭脱
色、树脂除铁。
个人整理，仅供交流学习！
：除去各种盐类。 :除去蛋白质、残糖和色素等非电解质。
（二）味精制造
谷氨酸溶于水 活性炭脱色 加中和 谷氨酸 单钠（味精粗品） 除铁 过滤 活性炭脱色
减压浓缩 结晶 离心分离 干燥 成品
我国味精技术进展情况
制糖工艺进展：酸法水解→酶酸法水解→双酶法水解。 发酵工艺进展：亚适量生物素水平（产酸4～6g／dl）
（）锌盐法
谷氨酸＋锌离子 液
谷氨酸锌沉加淀酸
溶
谷氨酸结晶
（）盐酸盐法： 在浓盐酸中生成并析出谷氨酸盐酸盐。
这是用盐酸水解面筋生产谷氨酸的原理。 （）钙盐法：
高温谷氨酸钙溶解度大，与菌体等不溶性杂质 分开，降温，析出谷氨酸钙沉淀，加 直接得 到味精。
.离子交换法
用阳离子交换树脂吸附谷氨酸形成的阳 离子，再用热碱（ ℃ ）洗脱，收集相应 流分，加盐酸结晶。
（）作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶 乙酰
的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而影 响
磷酯的合成。 （）浓度过大：促进菌体生长，谷氨酸产量低。 因为：
生物素：族维生素的一种，又称维生素 或辅酶。是合成脂肪酸所必需的。
脂肪酸的生物合成：
利用乙酰（直接原料是丙二酸单酰）在 乙酰羧化酶（辅基为生物素）催化下合成。
控制细胞膜的渗透性
() 通过生理学手段控制细胞膜渗透性
青霉素
生物素
细胞膜渗透性
谷氨酸
() 通过细胞膜缺损突变控制细胞膜渗透性
油酸
油酸缺陷型
谷氨酸
工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸， 应采用的最好方法是（ ） ．加大菌种密度 ．改变碳源和氮源比例 ．改变菌体细胞膜通透性 ．加大葡萄糖释放量
（四）溶解氧的控制 大小由通风量和搅拌转速决定。 发酵产酸阶段，通风量要适量。
不足：发酵液值偏低，生成乳酸和琥珀酸，谷氨酸 少。
过大：通过呼吸链被氧化，影响 酮戊二酸还原 氨基化，使 酮戊二酸蓄积。
环境条件引起谷氨酸合成的代谢转换
控制 因子
氧 (不足)乳酸或琥珀酸
产物
谷氨酸(充足)
α酮戊二酸(过量)
（二）的影响及其控制 作用机理：主要影响酶的活性和菌的代
谢。 在氮源供应充分和微酸性条件下，谷氨
酸发酵转向谷氨酰胺发酵。 控制在中性或微碱性。 方法：流加尿素和氨水。
（三）温度的影响及其控制
菌体生长达一定程度后开始产生氨基酸，菌体 生长最适温度和氨基酸合成的最适温度不同。 菌体生长阶段： ℃ 产酸阶段： ℃
(不足)α酮戊二酸 谷氨酸(适量) 谷氨酰胺(过量)
生物 谷氨酸 (限量) 素
乳酸或琥珀酸(充足)
(酸性)乙酰谷氨酰胺
谷氨酸(中性或微碱性)
磷酸 (适量)谷氨酸 盐
缬氨酸
三、下游过程 （一）谷氨酸的提取方法
.等电点沉淀法 （）水解等电点法 （）低温等电点法 （）低温连续等电点法
. 不溶性盐沉淀法
物）。
三、谷氨酸发酵的工艺控制 （一）培养基
. 碳源：淀粉水解糖、糖蜜、 乙醇、烷烃
（）淀粉水解糖的制备 （）糖蜜原料
.氮源：铵盐、尿素、氨水 ＝： ，实际高达：
因为：）用于调整。 ）分解产生的从发酵液中逸出。
产酸阶段： 不足：使 酮戊二酸蓄积而很少有谷氨酸生成。 过量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。
脂肪酸＋甘油磷酸 磷脂＋蛋白质 生物膜
因此，脂肪酸是组成细胞膜类脂的必要成分。 生物素限量，不利于脂肪酸的合成，有利于
谷氨酸透过细胞膜分泌至体外。
使胞内代谢产物迅速排出的方法
. 用生理学手段——
缺损
直接抑制膜合成或使膜受
如: 发酵中，控制生物素亚适量可大量分 泌；
当培养液中生物素含量较高时采用适量 添加青霉素的方法；
为什么添加适量生物素或青霉素可提高谷氨酸产量？ 生物素：乙酰羧化酶的辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有关。控
制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、谷氨酸 的分泌和反馈调节。
生物素含量高时，细胞膜致密，阻碍分泌，并引起反馈抑 制，加适量青霉素可提高产量。
青霉素：抑制肽聚糖合成中的转肽酶活性，引起肽聚糖结构 中肽桥无法交联，造成细胞壁缺损，在膨胀压的作用下代谢物 外渗，降低了谷氨酸的反馈抑制，提高了产量。