6谷氨酸提取
谷氨酸发酵 实验报告(1)
兰州大学生命科学学院发酵工程实验谷氨酸发酵实验摘要:谷氨酸棒杆菌在合适的培养基中经摇瓶培养能快速生长,为发酵实验准备菌种。
还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量谷氨酸发酵是否正常的重要标志,所以在发酵过程中,要求每两个小时测定一次还原糖的含量,并据此作出发酵的糖耗曲线。
关键字:种子的制备、发酵罐、谷氨酸棒杆菌、PH的调节引言:了解发酵工业菌种制备工艺和质量控制,为发酵实验准备菌种。
了解发酵罐罐体构造和管道系统,掌握对发酵罐及其管道系统的灭菌方法。
了解发酵罐的操作,完成谷氨酸发酵的全过程。
还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量谷氨酸发酵是否正常的重要标志,在发酵后期当还原糖降至1%以下时,表明谷氨酸发酵已经完成。
所以在发酵过程中,要定时测定还原糖的含量,要求每两个小时测定一次,并据此作出发酵的糖耗曲线。
掌握还原糖和总糖的测定原理,学习用比色法测定还原糖的方法。
学习使用茚三酮比色法检测发酵液中谷氨酸浓度的方法。
谷氨酸棒杆菌通常在0-12小时为生长期,12小时后为产酸期,所以应该从12小时以后开始检测谷氨酸的含量,每两个小时取一次样。
原理:谷氨酸棒杆菌在合适的培养基中经摇瓶培养能快速生长,得到大量健壮的种子。
谷氨酸棒杆菌生长速度较快,接种量一般在1-2%。
谷氨酸发酵是有氧发酵,发酵罐由蒸汽管道、空气管道、加料出料管道等组成,在实验之前必须先对发酵罐进行空消。
谷氨酸产生菌是代谢异常化的菌种,对环境因素的变化很敏感,在适宜的培养条件下,谷氨酸产生菌能够将50%以上的糖转化成谷氨酸,而只有极少量的副产物。
如果培养条件不适宜,则几乎不产生谷氨酸,仅得到大量的菌体或者由发酵产生的乳酸、琥珀酸、а-酮戊二酸、丙氨酸、谷氨酰胺、乙酰谷氨酰胺等产物。
生产上的中间分析只测定一些主要数据,只能显示微生物代谢的一般概况而不能反映细微的生化变化。
因此,进一步完善生化分析项目,从生化角度对发酵进行控制,从而确定最适宜的工艺条件是提高发酵水平的重要课题之一。
谷氨酸的发酵制备流程
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谷氨酸生产工艺
谷氨酸生产工艺谷氨酸是一种重要的氨基酸,广泛应用于食品、饲料、医药和化妆品等领域。
目前,谷氨酸的生产工艺主要分为发酵法和合成法两种。
发酵法是目前谷氨酸生产的主要工艺。
该工艺首先选择适宜的微生物菌种,常用的包括谷氨酸高产突变株、大肠杆菌、芽孢杆菌和酿酒酵母等。
然后,通过发酵罐中稻糠、糖蜜、玉米糖浆等淀粉质原料的供应,微生物菌种得到充足的营养,进而产生谷氨酸。
在发酵过程中,需要控制合适的温度、pH值、氧气供应等条件,以保证产酸菌的正常生长和谷氨酸的高产。
合成法是一种人工合成谷氨酸的生产工艺。
该工艺主要通过有机化学合成的方法合成谷氨酸,被广泛应用于工业化生产。
合成法的优势是反应过程简单,产率高,纯度较高,但合成路线较长,成本较高。
目前,合成法主要采用脂肪酶法、氨基酸合成法和化学合成法等。
脂肪酶法利用酶的催化作用将谷氨酸微生物中间体转化为谷氨酸;氨基酸合成法则采用含氮化合物、氨基酸以及各种可供给氨基的物质为原料,通过一系列的反应合成谷氨酸;化学合成法主要通过有机合成方法,从不同的出发物合成谷氨酸。
无论是发酵法还是合成法,谷氨酸的提纯工艺都是非常关键的一步。
一般来说,提纯分为多级离心、膜过滤、凝胶过滤、树脂吸附、洗脱、浓缩等环节。
其中,树脂吸附是最常用的提纯方法之一,通过树脂的选择来吸附并分离谷氨酸和其他杂质。
此外,一些高级的分离技术如逆流扩散和离子交换膜电渗法也可以应用于谷氨酸的提纯过程。
谷氨酸的生产工艺对环境保护也有一定的要求。
在发酵法中,需要合理处理废水、废菌体和废弃物,以减少环境污染。
同时,在合成法中,需要控制反应条件和适当选择溶剂,以减少对环境的影响。
总体来说,谷氨酸生产工艺是一个复杂的过程,涉及微生物学、化学工程学和生物技术等多个学科的知识。
随着科学技术的不断进步,谷氨酸的生产工艺也在不断改进和创新。
未来,我们可以期待谷氨酸生产工艺的更高效、更环保和更可持续的发展。
谷氨酸发酵机制
5 青霉素对细胞膜透性的影响 1 谷氨酸的生物合成方式 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
2 生物素对CO2暗固定途径的影响 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵的机膜透性的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3 油酸对细胞膜透性的影响 1 生物素对糖酵解途径的影响 利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵的机 制
1 生物素对糖酵解途径的影响 1 谷氨酸发酵的主要生化特点 1 谷氨酸发酵的主要生化特点
①EMP途径 ②HMP途径 ③TCA ④ CO2暗固定 ⑤乙醛酸循环
5.利用温度敏感型突变株进行谷氨酸 发酵的机制
• 温度敏感型突变株(temperature sensitive mutant,
用Ts表示) 。
第四章 谷氨酸发酵机制
4细胞膜透性调节 5.利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵的机 制
• 1.1 谷氨酸的生物合成方式
• 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 3 油酸对细胞膜透性的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
2.1 谷氨酸发酵的主要生化特点 2.2 环境条件的调节(外在因素)
3.1 生物素对糖酵解途径的影响 3.2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3.3 生物素对乙醛酸途径的影响
谷氨酸发酵工艺流程
目录一、谷氨酸简介 (2)二、谷氨酸发酵的工艺流程 (2)2.1谷氨酸生产菌种 (3)2.2生产原料 (3)2.3培养基制备 (3)2.3.1碳源 (3)2.3.2氮源 (3)2.3.3生物素 (4)2.4种子扩大培养 (4)2.5谷氨酸发酵 (4)三、谷氨酸发酵的工艺控制 (4)3.1环境控制 (4)3.1.1pH (4)3.1.2温度 (4)3.1.3通风量 (5)3.1.4泡沫 (5)3.1.5无菌 (5)3.2.细胞膜渗透性控制 (5)四、小结 (5)五、参考文献 (6)谷氨酸发酵工艺山东农业大学生命科学学院08级生物工程2班邢若枫摘要:众所周知,日常所用调味料味精就是L一谷氨酸单钠盐(monosodiuo gluamate,MsG)。
自1909年日本发明并工业化生产味情以来,几经变迁,已发展成为以谷氨酸发酵为主体的世界性氨基酸发酵工业。
1956年从日本开始,以后先后由面二筋豆粕和废糖蜜浓缩物水解的方向,转向以糖质为原料的细菌发酵法。
生产味精谷氨酸之类氨基酸的发酵,区别于传统的酿酒和抗菌素发游,是一种改变微生物代谢的代谢控制发酵。
本文则就谷氨酸发酵生产过程、谷氨酸发酵机制和研究动向等方面,说明谷氨酸发酵的发展。
[1]关键词:谷氨酸;发酵;工艺;研究;发展一、谷氨酸简介谷氨酸一种酸性氨基酸,分子内含两个羧基,化学名称为α-氨基戊二酸。
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。
分子式C5H9NO4、分子量147.13076。
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。
谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。
氨基酸作为人体生长的重要营养物质,不仅具有特殊的生理作用,而且在食品工业中具有独特的功能。
谷氨酸钠俗称味精,是重要的鲜味剂,对香味具有增强作用。
谷氨酸钠广泛用于食品调味剂,既可单独使用,又能与其它氨基酸等并用。
生物工程专业毕业设计(论文)-年产3万吨谷氨酸钠(味精)车间糖化工段工艺设计
摘要谷氨酸是利用微生物发酵生产的一个具有代表性的产品,生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、脱色、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念。
通过对谷氨酸车间的工艺设计,可以加强对自己对所学知识的综合利能力。
通过本毕业设计训练,可以提高自己理论联系实际的能力和工程设计方面的能力。
本设计是以精制淀粉(纯度为86%)为原料进行设计,使用一次喷射双酶法为糖化工艺,以年实际工作日300天计算,日产味精90吨。
对全厂物料、热量就行衡算,对糖化工段的罐体如调浆罐、储浆罐、维持罐、层流罐、糖化罐、储糖罐以及一些标准设备如液化喷射器、板框过滤机、板式换热器和泵等进行了详细计算,以确定它们的参数,便于设备布置图的绘制。
关键词:谷氨酸钠;糖化;工艺计算AbstractGlutamate is produced by microbial fermentation of a representative of the products, production processes involved in seed culture, fermentation, extraction, bleaching, centrifugation and drying unit operations and other important engineering concepts.Through the workshop process design glutamate, can enhance their knowledge of the comprehensive profitability.Graduate training through the design, can improve their ability to integrate theory with practice and engineering design capabilities.The design is based on refined starch (86% purity) as raw materials for the design, the use of a jet of two enzymes for the saccharification process, the actual working days to 300 days calculated at 90 tons of monosodium glutamate production.The whole plant material, the heat balance on the line for sugar chemical segment, such as mixing tanks tank, slurry storage tank, the maintenance tank, laminar flow tank, saccharification tanks, storage sugar and some standard equipment such as liquid jet, framefilter, plate heat exchanger and pump a detailed calculation, to determine their parameters, to facilitate the drawing of equipment layout.Key words:glutamate;saccharification;process calculation目录引言 (1)第一章生产工艺 (2)1.1 味精简介 (2)1.2 设计方案的确定 (2)1.2.1 糖化方法的选择论证 (2)1.2.2 液化工艺条件的论证 (3)1.3 糖化工艺流程 (4)1.4 糖化工艺技术要点 (5)1.4.1 调浆配料 (5)1.4.2 喷射液化 (5)1.4.3 糖化 (5)1.4.4 过滤 (5)1.4.5 贮存 (5)第二章全厂物料衡算 (6)2.1 生产能力 (6)2.2 计算指标 (6)2.3 总物料衡算 (6)2.3.1 商品淀粉用量 (6)2.3.2 糖化液量 (7)2.3.3 产谷氨酸量 (7)2.3.4 衡算结果汇总 (7)2.4 糖化工段物料衡算 (7)2.4.1 淀粉浆量及加水量 (8)2.4.2 液化酶量 (8)2.4.3 CaCl2量 (8)2.4.4 糖化酶量 (8)2.4.5 糖液产量 (8)2.4.6 过滤糖渣量 (8)2.4.7 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 (8)2.4.8衡算结果汇总 (8)2.5 配料、连续灭菌和发酵工段物料衡算 (9)2.5.1 发酵培养基和用糖量 (9)2.5.2 发酵配料 (10)2.5.3 配料用水 (10)2.5.4 接种量 (10)2.5.5 连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量 (11)2.5.6 发酵过程中加入99%液氨量 (11)2.5.7 加消泡剂量 (11)2.5.8 发酵生化反应过程所产生的水分 (11)2.5.9 发酵过程从排风带走的水分 (11)2.5.10 发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失 (12)2.5.11 发酵终止时的数量 (12)2.5.12 衡算结果汇总 (13)2.6 中和等电工段物料衡算 (13)2.6.1 发酵液数量 (13)2.6.2 高流量 (13)2.6.3 硫酸用量 (14)2.6.4 等电液数量 (14)2.6.5 谷氨酸产量 (14)2.6.6 加水量 (14)2.6.7 洗水量 (14)2.6.8 母液(上清液)数量 (14)2.6.9 物料衡算汇总 (14)2.7 离交工段物料衡算 (15)2.7.1 母液调pH用硫酸量 (15)2.7.2 母液数量 (15)2.7.3 调高流用硫酸量 (15)2.7.4 洗脱液用99%液氨数量 (15)2.7.5 高流量 (15)2.7.6 排出废液量 (15)2.7.7 配洗脱液用水量 (15)2.7.8 物料衡算汇总 (16)2.8 中和脱色工段物料衡算 (16)2.8.1 谷氨酸数量 (16)2.8.2 离子膜碱用量 (16)2.8.3 粉末活性炭用量 (16)2.8.4 中和脱色液数量 (17)2.8.5 废碳渣数量 (17)2.8.6 用水量 (17)2.8.7 物料衡算汇总 (17)2.9 精制(结晶)工段物料衡算 (18)2.9.1 中和脱色液数量 (18)2.9.2 产MSG量 (18)2.9.3 产母液量 (18)2.9.4 蒸发结晶过程加水 (18)2.9.5 MSG分离调水洗水量 (18)2.9.6 结晶过程蒸发水分 (18)2.9.7 物料衡算汇总 (18)第三章全厂热量衡算 (19)3.1 液化工段热量衡算 (19)3.1.1液化加热耗蒸汽量 (19)3.1.2 液化液冷却耗水量 (20)3.2 糖化工段热量衡算 (20)3.3 连续灭菌、发酵工段热量衡算 (20)3.3.1 培养液连续灭菌用蒸汽量 (20)3.3.2 培养液冷却用水量 (21)3.3.3 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量 (21)3.3.4 发酵过程产生的热量及冷却用水量 (22)3.4 提取工段冷量衡算 (23)3.5 精制(结晶)工段热量衡算 (23)3.5.1 热平衡与计算加热蒸汽量 (23)3.5.2 二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量 (25)3.6 味精工段热量衡算 (25)3.6.1 干燥时需蒸发水量 (25)3.6.2 味精干燥过程所需热量 (26)3.6.3 味精干燥过程需空气量 (26)3.6.4 味精干燥过程耗用蒸汽量 (26)3.7 制冷机耗蒸汽量 (27)3.8 热量衡算汇总 (27)第四章糖化工段设备选型 (28)4.1 糖化设备 (28)4.1.1 调浆罐 (28)4.1.2 储浆罐 (29)4.1.3 连续液化喷射器 (29)4.1.4 维持罐 (29)4.1.5 层流罐 (30)4.1.6 糖化罐 (30)4.1.7 储糖罐 (31)4.2 过滤设备 (31)4.2.1 板框过滤机 (31)4.3 换热设备 (32)4.3.1 板式换热器 (32)4.4 泵 (33)4.4.1 泵Ⅰ (33)4.4.2 泵Ⅱ (34)4.4.3 泵Ⅲ (34)4.4.4 泵Ⅳ (35)4.4.5 泵Ⅴ (36)4.5 设备选型汇总 (37)结论 (38)参考文献 (39)引言味精又称谷氨酸一钠,其基本成分为L-谷氨酸,具有强烈的肉类鲜味。
第六章谷氨酸的提取
• (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。
• 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。
• 目前工厂一般采用盐酸中和,若用硫酸中 和,要避免局部温度过高,防止形成β-型结 晶,更需缓慢加酸。同时要选用硫酸含量 高,含杂质少,减少溶解度,可提高收得 率。
• (1)从谷氨酸发酵液中提取腺嘌呤。腺嘌呤 是肌苷发酵的必要原料,同时它还可合成 ATP。腺嘌呤是发酵过程核酸降解产物, 利用其解离度不一,在732离子交换树脂中, 用氢氧化钠洗脱时出现两个峰,见图6-1。
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。
(4)盐酸水解-等电点法
• 发酵液中除含有谷氨酸外,尚含有一定量 的谷氨酰胺,焦谷氨酸和菌体蛋白,这些 物质用等电点、离子交换、锌盐法提取是 无法回收的。
• 发酵液经浓缩后加盐酸水解,可回收部分 谷氨酸,从而使谷氨酸的提取收率和谷氨 酸质量得到提高。
(5)离子交换膜电渗析法提取谷氨酸
• 根据渗透膜对各种离子物质的选择透性不 同而将谷氨酸分离,如电渗析和反渗透法。
• 因而在等电点时,谷氨酸的溶解度最小。 工业生产中等电点法提取谷氨酸就是根据 这一特性,将发酵液PH调至3.2,使谷氨 酸处于过饱和状态而结晶析出。
谷氨酸的等电点法提取
沉淀 罐底混合液 间歇离心分离 湿谷氨酸
母液
连续离心分离 母液 湿谷氨酸
母液
影响结晶的因素
温度与结晶的关系
α-型结晶 晶体类型
β-型结晶
α-型结晶的晶体是等电点提取的一种理想的 结晶。
表1
析出温度 10 20 30 40 50 60
析出温度对晶型的影响
含水率(%) 纯度(%) 13.80 15.03 18.32 30.80 38.00 37.20 95.0 94.8 93.5 92.3 90.8 90.7
自然起晶,pH中和至4.4~4.8时,可作为起晶中 和点,应停止加酸,养晶育晶2小时左右,使晶核成 长壮大。
加酸速度的影响
开始加酸调pH至5.0这段时间内,加酸 速度可稍快些 在pH5.0以下,加酸速度要缓慢 加酸步骤: 发现晶核时,应停酸育晶
然后再继续慢慢加酸直至pH缓慢降到 等电点为止 总结:
•适当控制pH值和接种量,尽量避免异常发酵。
THE AND
α-型和β-型的比较 主要是α-型 主要是α-型 多数α-型,少量β-型 α、β-型各一半 主要是β-型 主要是β-型
30℃以下形成α-型结晶
起晶与晶种的添加
(1)自然起晶:晶体大小不一,小晶体难于沉降, 收得率低
(2)晶种起晶:晶体大且均一,易于沉降,收得
率高
(3)投放晶种的时机: 过早投放:晶种容易溶化掉 过晚投放:形成更多细小晶核
将浓缩液和30%氢氧化钠溶 液同时流加到含有少量谷氨酸晶种、 pH3.2的溶液中,并始终保持 pH3.2左右,冷却到15℃以下,搅 拌20h,沉降分离得谷氨酸。二次 母液可直接制做有机肥料。
如何提高提取收率
•提高糖液质量,降低发酵液中残糖量
葡萄糖6磷酸酶的参考值
葡萄糖6磷酸酶的参考值
葡萄糖6磷酸酶(G6PD)是一种重要的酶,它可以帮助人体维持正常
的血糖水平。
它是一种谷氨酸脱氢酶,可以将葡萄糖6磷酸(G6P)转
化为葡萄糖(Glu)和磷酸(Pi)。
G6PD是一种常染色体隐性遗传性疾病,它可以影响人体的血液代谢,导致血红蛋白的缺乏,从而引起贫血。
葡萄糖6磷酸酶的参考值是指正常人体血液中G6PD的正常水平。
根据
不同的实验室,G6PD的参考值可能有所不同。
一般来说,正常成人的
G6PD水平在3.5-12.5 U/L之间,儿童的G6PD水平在4.5-17.5 U/L之间。
葡萄糖6磷酸酶的参考值可以用来诊断G6PD缺乏症。
如果患者的G6PD 水平低于参考值,则可能患有G6PD缺乏症。
此外,G6PD的参考值也可以用来监测患者接受治疗后的病情变化。
葡萄糖6磷酸酶的参考值对于诊断和治疗G6PD缺乏症至关重要。
因此,在检测G6PD水平时,应该根据不同实验室的参考值来确定正常水平。
此外,患者应定期检查G6PD水平,以便及早发现疾病,及早治疗。
谷氨酸的直接脱氨方程
谷氨酸的直接脱氨方程Aspartic Acid → Oxaloacetic Acid + AmmoniaAsp + H2O → Oxaloacetate + NH3式可以用来表达如下:Aspartate + H2O → Oxaloacetate + NH3式:Asp + H₂O → Asp-OH + NH₃式为:Valine + H₂O = α-Ketovaleric Acid + NH₃式:Aspartate + 2H2O → Oxaloacetate + NH3 + 2H+式为:谷氨酸脱氨反应是一种重要的生物反应,在生物体内发生着大量的谷氨酸脱氨反应。
谷氨酸脱氨反应可以修饰谷氨酸的活性,对蛋白质生物学功能和抗原性产生重要影响。
此外,谷氨酸脱氨还可以用于构建医药复合物,因为它可以改变蛋白质的抗原性和生物学功能。
Asp + H2O → NH3 + H3O+式为:Asp + H2O → Oxaloacetate + NH3As partic acid + Water → Oxaloacetate + Ammonia式:C3H7NO2 + H2O --> C3H6O2 + NH3式为:Asp + H2O → HOOC-CH2-COOH + NH3式L-Glutamic Acid + H2O → L-Glutamate + NH3式是:Asp + H2O → HOOC-CH2-CH(NH2)CO2H + NH3式为:2-Aminoglutaric acid → Glutamic acid + Ammonia2-氨基戊二酸→ 谷氨酸 + 氨式为:2NH3 + H2CO3 → 2NH4+ + 2HCO3-式为:L-谷氨酸+ H2O → 2-氨基乙酸 + NH3式为:CO2 + NH3 → HCO3- + NH4+式:Asp + H₂O → HOOC-COOH + NH₃式为:Asp + H2O → NH3 + H3O+式如下:Asp + H2O → Asp-OH + NH3另外,为了将丙二酸转变为谷氨酸,还需要一种名为α-谷氨酰脱氢酶(α-KGDH)的酶,它能够将丙二酸氧化转变为谷氨酸。
6-羧基荧光素-谷氨酸分子量
6-羧基荧光素-谷氨酸分子量6-羧基荧光素-谷氨酸(6-Carboxyfluorescein-Glutamic Acid)是一种具有荧光性质的化合物,用于生物化学和生物医学领域的研究中。
其分子量为多少呢?本文将从分子结构、物理性质、应用领域等方面介绍6-羧基荧光素-谷氨酸。
一、分子结构6-羧基荧光素-谷氨酸是一种由6-羧基荧光素和谷氨酸组成的化合物。
它的化学式为C24H16N2O9,结构如下:(此处省略了图片)从结构可以看出,6-羧基荧光素-谷氨酸分子中含有两个官能团:羧基和谷氨酸。
这些官能团赋予了它一些特殊的物理和化学性质。
二、物理性质6-羧基荧光素-谷氨酸是一种黄色固体,可溶于水和一些有机溶剂。
它在紫外光下具有很强的荧光发射,发射波长为约526 nm。
这种荧光性质使得它在生物荧光显微镜和荧光标记实验中得到广泛应用。
三、应用领域1. 生物荧光显微镜6-羧基荧光素-谷氨酸的荧光性质使其成为一种重要的荧光探针。
它可以被用于标记生物分子,如蛋白质、核酸等,以观察其在细胞或组织中的分布和功能。
通过荧光显微镜的观察,可以研究细胞的结构和功能,并探索生物过程中的一些关键机制。
2. 荧光标记实验6-羧基荧光素-谷氨酸的荧光特性使其成为荧光标记实验中常用的探针。
研究人员可以将其与目标分子结合,通过观察其荧光信号来检测目标分子的存在和变化。
这种标记方法被广泛应用于生物化学、分子生物学等领域的研究中。
3. 荧光探针除了在荧光显微镜和荧光标记实验中的应用,6-羧基荧光素-谷氨酸还可以作为荧光探针用于检测环境中的某些物质。
例如,它可以用于测定水中的氨氮浓度,或者用于监测环境中的金属离子浓度等。
四、结语6-羧基荧光素-谷氨酸是一种具有荧光性质的化合物,广泛应用于生物化学和生物医学领域的研究中。
它的分子量为C24H16N2O9。
通过荧光显微镜和荧光标记实验,研究人员可以利用其荧光性质来观察和研究生物分子的结构和功能。
同时,它还可以作为荧光探针应用于环境检测等方面。
谷氨酸化学式结构式
谷氨酸化学式结构式
谷氨酸(CAS No.:56-86-0)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,有左旋体、右旋体和外消旋体,即L-谷氨酸。
L-谷氨酸是一种鳞片状或粉末状晶体,呈微酸性,无毒。
微溶于冷水,易溶于热水,几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中,也不溶于乙醇和甲醇。
谷氨酸是里索逊1856年发现的,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。
味精中含少量谷氨酸。
谷氨酸化学式为:C5H9O4
谷氨酸结构式为:
谷氨酸分子量:147.13076
谷氨酸密度:1.538g/cm³
谷氨酸溶解度(水):7.5g/L。
谷氨酸合成酶测定方法
谷氨酸合成酶测定方法谷氨酸合成酶是一种重要的酶,其测定方法也备受研究者关注。
本文将着重介绍谷氨酸合成酶测定的方法。
1. 细胞提取物制备首先,需要获得含有谷氨酸合成酶的细胞提取物。
一般情况下,可以采用几种方法制备细胞提取物:- 需要某一特定类型细胞,比如肝细胞、脾细胞等,对其进行细胞提取物的制备;- 将培养细胞离心收集,用细胞平底板洗涤剂将细胞破裂,并冷冻-解冻使DNA/RNA降解,最后使用超声震动仪振荡5次5秒;- 对人体新鲜体组织用冷醋酸钾混合制备细胞提取物等。
2. 酶测定实验操作步骤制备好细胞提取物后,我们需要按照以下步骤进行酶测定实验:- 将待检测的细胞提取物和一定量的反应缓冲液混合,反应得到样品液;- 将上述的样品液和已知浓度的标准液混合,反应得到对照组液;- 将两者放入恒温加热器中,控制反应温度并记录相应时间,反应停止后,暴露到紫外线下进行光度计测定。
3. 相关技术指标的统计在进行谷氨酸合成酶测定实验时,我们需要统计以下技术指标:- 一级动力学计算的酶反应速率,与时间变化趋势的曲线图进行比较;- 酶的亲和性;- 比色单剂量反应曲线的线性范围和重复性;- 对酶抑制剂的响应等。
4. 结果解析通过上述实验操作和相关技术指标的统计,我们可以得到以下谷氨酸合成酶测定结果:- 谷氨酸合成酶的酶反应速率与时间变化趋势的曲线图呈线性递增趋势,即谷氨酸合成酶随着反应时间的增加而增加;- 酶的亲和性较高,其对反应液温度、缓冲液pH值和离子浓度等影响较小;- 比色单剂量反应曲线的线性范围和重复性较好,使得其易于从混合反应物中快速、优选地分离出合成酶;- 相比于其他测定方法,该方法更为快速和简便。
综上所述,本文介绍了一种测定谷氨酸合成酶的方法,并根据具体实验操作和相关技术指标对结果进行了解析。
本方法可用于医学、生物化学和环境科学等领域中对谷氨酸合成酶的研究。
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6.1 概述
一、提取谷氨酸的方法:
⑴等电点法:利用谷氨酸是两性电解质,在等电点时 其溶解度最小的性质,将发酵液加硫酸或盐酸调pH 至谷氨酸的等电点,使谷氨酸沉淀析出的方法。
⑵离子交换法:先将谷氨酸稀释至一定浓度,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, 达到浓缩和提纯的目的。
6.3.2 谷氨酸的溶解度
①pH对谷氨酸溶解度的影响
谷氨酸在pH1附近或碱性情况下,溶解度很高,但在等电点 pH3.22和在30%以上高浓度盐酸下,溶解度便显著减少到最 低点。
②温度对谷氨酸溶解度的影响
图 6-1
表6-2 在等电点时,不同温度条件下谷氨酸的溶解度
温度/℃
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
缺点:整个过程酸性强,腐蚀性大,需要耐酸耐压的水 解和浓缩设备,耗用大量蒸汽和盐酸,操作也比较复 杂。
⑶低温等电点法 关掉冷却水
投晶种0.2%
图6-4 低温等电点法提取谷氨酸工艺流程
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由 1.5~2%降低到1.0~1.3%,从而增加等电点一次收率。 特点: 工艺操作简便,设备简单,废水量少,节约酸、碱用 量,成本较低,一次提取收率可达78%左右。
⑶金属盐法:金属盐法包括锌盐法和钙盐法,即利 用谷氨酸与Zn2+、Ca2+等金属离子作用,生成难 溶于水的谷氨酸金属盐,沉淀析出,在酸性环境 中谷氨酸金属盐被分解,重新以谷氨酸形式结晶 析出。
⑷离子交换膜电渗析法:根据渗透膜对各种离子物 质的选择透性不同而将谷氨酸分离,如电渗析和 反渗透法。
二、选择谷氨酸提取工艺的原则
6.3.1等电点法提取谷氨酸原理
⑴谷氨酸的两性解离与等电点
表6-1 溶液pH与谷氨酸电离平衡关系
酸性
等电点
中性
碱性
谷氨酸 离子 存在 形式
COOH CHNH3+ CH2 CH2 COOH
COO CHNH3+ CH2 CH2 COOH
COO CHNH3+ CH2 CH2 COO -
COO-
CHNH2 CH2 CH2 COO-
⑷低温浓缩等电点法
图6-5 低温浓缩等电点法提取谷氨酸工艺流程
特点:工艺稳定,操作方便,收率高,生产周期短, 节约酸、碱,减少环境污染等优点,但浓缩时要求 真空度高,内温控制在45℃以下,不使菌体蛋白质 凝固。
6.3.4 谷氨酸的结晶
溶解度 0.341 0.50 0.72 1.04 1.51 2.19 3.17 4.59 6.66 9.66 14
/(g/10谷0g氨) 酸溶解度受温度影响较大,温度越低,溶解度越小。
③杂质对谷氨酸溶解度的影响
发酵液中有其他氨基酸存在时,会导致谷氨酸溶 解度的增加,当发酵液在 23.5℃时,纯谷氨酸的溶 解度为0.818g/100g,倘若有其它氨基酸存在时(按 0.097%计),则谷氨酸的溶解度增加到1.412g/100g, 是纯谷氨酸溶解度的172.6%,严重影响谷氨酸的收率。
料截留菌体。
6.2.4 发酵液的综合利用
⑴从谷氨酸发酵废母液中提取菌体蛋白。
⑵谷氨酸废母液回收核糖核酸(RNA)。 ⑶菌体中含有丰富的蛋白质和脂肪等物质,是动物良
好的饲料
⑷废母液生产有机复合肥
⑸废母液还可生产饲料酵母,制取单细胞蛋白,作饲 料,又可减少环境污染。
6.3 等电点法提取谷氨酸
6.3.1 等电点法提取谷氨酸原理 6.3.2 谷氨酸的溶解度 6.3.3 等电点工艺的类型 6.3.4 谷氨酸的结晶
第六章 谷氨酸提取
【教学目的与要求】了解谷氨酸提取的方法,掌 握等电点提取、离子交换法提取法。
【教学重点与难点】等电点提取、离子交换法提 取
【教学内容】
6.1 概述 6.2 谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的综合利用 6.3 等电点法提取谷氨酸 6.4 离子交换法提取谷氨酸 6.5 等电点-离子交换法提取谷氨酸 6.6 浓缩连续等电点法提取谷氨酸
表示符号
Glu+
Glu±
Glu-
Glu=
⑵谷氨酸等电点的性质 谷氨酸的等电点是它呈电中性时所处的环境pH
值,即谷氨酸解离成兼性离子时所处环境的pH值, 习惯上常以pI代表。
pI=(pK1+pK2)/2=(2.19+4.25)/2=3.22
在等电点时,谷氨酸的溶解度最小。工业生产中等 电点法提取谷氨酸就是根据这一特性提取谷氨酸的。
工艺简单,操作方便,分离后能够保持产物原有 的性质;
所用原材料价格低廉,来源丰富; 提取收率高,产品纯度高; 劳动强度小,成本低。 在提取过程中,还要注意尽量减少环境污染,并
有利于副产物的综合利用。
6.2 谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的 综合利用
6.2.1 发酵液的特征 6.2.2 发酵液的主要成分 6.2.3 菌体分离的方法 6.2.4 发酵液的综合利用
6.3.3 等电点工艺的类型
注意观察晶核
⑴常温等电点法 形成情况。
若发酵不正常
图6-2 常温等电点法提取谷氨酸的工艺
特点:设备简单,操作容易,生产周期短,酸、碱用 量省等。
⑵ 水解等电点法
图6-3 水解等电点法提取谷氨酸工艺流程
优点:菌体蛋白质中的谷氨酸得到了利用,并且发酵液 中的谷氨酰胺和焦谷氨酸都变成了谷氨酸,所以谷氨 酸的提取收率比较高。
6.2.1 发酵液的特征
从外观上看,发酵结束时整个发酵液呈
浅黄色浆状,表面浮有少许泡沫,温度一 般为34~36℃,pH为6.5~7.5,有谷氨酸发
酵的特殊气味。
6.2.2 发酵液的主要成分
⑴ 发酵液大部分是水,含量一般在80%以上; ⑵谷氨酸 含量一般在10% ⑶发酵液中悬浮固体物主要含有菌体和蛋白质胶状物。 ⑷发酵液含有培养基残留的各种成分,包括糖类、无
机盐类、有机色素物质以及消泡剂等。 ⑸发酵副产物
6.2.3菌体分离的方法
⑴高速离心法 ⑵加热沉淀法:将发酵液加热至70~80℃,静置使
菌体和蛋白质凝固沉淀而除去 ⑶絮凝沉淀法:在发酵液中加入适量的絮凝剂如聚
丙烯酰胺,使菌体凝聚一起,加助滤剂过滤除去。 (4)膜分离法:采用膜孔为 800-1000nm的高分子膜材