谷氨酸工艺原理及控制
谷氨酸发酵过程控制—谷氨酸棒杆菌三角瓶液体培养
2、培养条件 ①温度 种子培养应选择最适温度。 ②通气量 足够的通气量可以提高种子质量。
3、接种量 接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁
殖的速度。接种量过大会引起溶氧不足，影响产物合 成；接种量过小会延长培养时间，降低发酵罐的生产 率。
通 常 接 种 量 ： 细 菌 1-5% ， 酵 母 菌 5-10% ， 霉 菌 715%，有时20-25%。
请阅读引导文，并回答以下问题：
1、由斜面接种至液体培养基，采用什么接种工具？ 2、无菌操作接种应该在什么环境下进行？ 3、谷氨酸棒杆菌摇瓶种子培养条件和培养时间？
❖ 由斜面接种至液体培养基，采用的接种工具:接种环。 ❖ 接种环境：必须在一个无杂菌污染的环境中进行严格的
无菌操作。
摇瓶培养条件和时间： 培养时间12h; 设置摇床转速100rpm; 培养温度33-34℃。
谷氨酸发酵条件控制-谷氨酸棒杆菌三角瓶液体培养
谷氨酸的生产工艺流程： 一级种子扩大培养
摇瓶培养（三角瓶培养）的目的：
产生大量繁殖活力强的菌体，培养基组分应以少含 糖分，多含有机氮为主，培养条件有利于长菌。
1、培养基 种子培养基要满足以下要求： （1）营养成分适合种子培养的需要； （2）选择有利于孢子发芽和菌体生长的培养基； （3）营养上要易于被菌体直接吸收和利用； （4）营养成分要适当丰富和完全，氮源和维生素 含量要高； （5）营养成分要尽可能与发酵培
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。
谷氨酸的发酵和提取工艺综述
⾕氨酸的发酵和提取⼯艺综述综述：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。
谷氨酸发酵影响因素及控制
生物素对菌体细胞膜通透性的影响
谷氨酸发酵采用的菌种都是生物素缺陷型，而生物 素又是菌体细胞膜合成的必须物质，因此，可以通 过控制生物素的浓度，来实现对菌体细胞膜通透性 的调节。
生物素对细胞膜合成的影响主要是通过对细胞膜的 主要成分——磷脂中的脂肪酸的生物合成来实现的， 当限制了菌体脂肪酸的合成时，细胞就会形成一个 细胞膜不完整的菌体。生物体内脂肪酸的合成途径 如下：
谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵 发酵过程中，谷氨酸的大量积累不是
由于生物合成途径的特异，而是菌体代谢 调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及 发酵条件的适合。
整个发酵过程可简单的分为2个阶段: 第1阶段是菌体生长阶段; 第2阶段是产酸阶段,谷氨酸得以大量积累
。
第二节 影响谷氨酸产量的因素及发酵条件控制
NH4+不足：不利于-酮戊二酸的还原氨基化， -酮戊二酸积累，引起反馈调节
影响因素3：NH4+浓度
NH4+的供给方式（流加）： （1）液氨 （2）0.8%尿素
影响因素氨酸的产量随糖含量的增加而增加 ，但糖含量过高，渗透压过大，对菌体生长不利， 谷氨酸对糖的转化率低。
我国使用的生产菌株：
北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense) AS1.299
北京棒杆菌D110
钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum) AS1.542
棒杆菌(Corynebacterium sp.)S-914 黄色短杆菌T6~13
生产菌株特点
在己报道的谷氨酸生产菌中，除芽孢杆菌外 ，虽然它们在分类学上属于不同的属种，但都有 一些共同特点: 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. 需要生物素作为生长因子 6. 在通气条件下才能产生谷氨酸。
谷氨酸发酵的工艺流程
谷氨酸发酵的工艺流程
《谷氨酸发酵的工艺流程》
谷氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、医药和化工等领域。
发酵工艺是生产谷氨酸的主要方法之一，下面将介绍谷氨酸发酵的工艺流程。
1. 选择菌株：选择适合发酵生产的菌株是谷氨酸发酵工艺的第一步。
通常采用属于放线菌属或棒状杆菌属的菌株进行发酵。
这些菌株具有较高的谷氨酸产量和较好的耐受性。
2. 发酵培养基的配制：发酵培养基是支撑谷氨酸发酵的重要基础。
一般包括碳源、氮源、无机盐、生长因子等组成成分。
常用的碳源包括葡萄糖、麦芽糖等，氮源包括氨基酸、尿素等。
3. 发酵条件控制：发酵过程中的温度、pH值、氧气供应等条件都会影响谷氨酸的产量。
通常采用恒温发酵，温度一般控制在28-32摄氏度。
同时控制好培养基的pH值，通常在6.5-7.5之间。
氧气供应也是非常重要的，通过控制搅拌速度和通气量来保证充足的氧气供应。
4. 发酵过程监测：在发酵过程中需要对微生物生长、培养基中各种成分的消耗和产物的生成进行持续监测。
通过检测微生物生长曲线和培养基中各成分的浓度变化来掌握发酵情况，及时调整发酵条件以提高产量。
5. 发酵产物的提取与精制：发酵结束后，需要对发酵产物进行
提取和精制。
通常采用离心、过滤等方法将微生物分离，然后通过酸碱调节、浓缩、结晶等工艺步骤来得到纯净的谷氨酸产物。
通过以上工艺流程，谷氨酸发酵生产可以实现高效、稳定的产量，并且能够得到高纯度的产物，满足市场需求。
谷氨酸生产工艺流程
谷氨酸生产工艺流程谷氨酸是一种重要的氨基酸，具有多种生物学功能，广泛应用于食品、医药、化工等领域。
下面是谷氨酸的生产工艺流程。
1. 淀粉水解首先将淀粉加入水中进行水解，可采用传统的酸水解或者酶水解方法。
酸水解需要在酸性条件下进行，通过加入酸性物质（如盐酸）降低溶液的pH值，使淀粉分子链断裂，形成果糖和葡萄糖。
酶水解则是通过添加淀粉酶，使淀粉分子链断裂。
2. 发酵将水解后的淀粉溶液转移到发酵罐中，加入适量的谷氨酸生产菌株，如谷氨酰转氨酶阳性菌株或谷氨酸合成菌株。
发酵条件需要控制在合适的温度、pH值和营养物质供给下，促进菌株的生长和谷氨酸的合成。
此外，发酵过程中还要进行通气，提供菌株所需的氧气。
3. 提纯发酵结束后，将发酵液进行提纯。
首先将发酵液进行离心或者过滤，除去固体颗粒。
然后，通过酸碱调节和溶剂萃取等方法，将固液分离，得到谷氨酸的提纯液。
提纯液中还可能存在杂质，可以通过活性炭吸附或离子交换树脂吸附等方法去除。
4. 结晶将谷氨酸的提纯液进行结晶处理。
首先，在适当的温度下加入结晶剂，如酒精或乙醇，使谷氨酸分子互相结合形成结晶。
然后，通过过滤或离心等方法，将结晶分离出来。
5. 干燥将分离出的谷氨酸结晶进行干燥处理，除去水分。
可以采用真空干燥、喷雾干燥或者冷冻干燥等方法，在适当的温度下蒸发水分，得到干燥的谷氨酸成品。
6. 包装将干燥的谷氨酸成品进行包装，通常使用塑料袋、铝箔袋或者纸盒等包装材料，保护谷氨酸的质量和稳定性。
包装后，进行质量检验，确保谷氨酸成品符合相关标准。
以上就是谷氨酸的生产工艺流程。
整个工艺包括淀粉水解、发酵、提纯、结晶、干燥和包装等环节，通过合理控制各个步骤的条件和参数，可以有效提高谷氨酸的产量和质量，满足市场需求。
同时，在生产过程中还要注意环保和安全，做好废水、废气和废弃物的处理与排放。
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。
谷氨酸的先进生产工艺
谷氨酸的先进生产工艺谷氨酸是一种重要的氨基酸，在食品添加剂、保健品、药物、化妆品等领域有广泛的应用。
目前，谷氨酸的生产工艺主要有微生物发酵法和化学合成法两种。
微生物发酵法是目前主要的生产方法，下面将重点介绍谷氨酸的先进生产工艺。
微生物发酵法是利用谷氨酸高效产生菌株通过生物代谢反应将低价的有机废弃物转化为谷氨酸。
谷氨酸的先进生产工艺主要包括菌株选育、发酵过程优化和分离纯化技术三个方面。
首先，菌株选育是谷氨酸生产工艺的核心环节。
目前，国内外研究人员已经从多种微生物中筛选出多种高效的谷氨酸产生菌株，如变异株、突变株等。
其中，变态球菌、拟杆菌、乳酸杆菌和乳酸菌是常用的谷氨酸产生菌株。
菌株选育的目标是寻找产量高、菌种稳定、代谢特性好的菌株，并通过遗传工程手段进一步提高菌株的产酸能力和抗性。
其次，发酵过程优化是提高谷氨酸生产效果的关键。
发酵过程优化主要包括培养基优化、发酵条件调控、发酵设备升级等方面。
培养基优化是通过调整培养基组成和添加合适的添加剂来提高菌种的生长速度和产酸能力，如碳源、氮源、有机酸、氨基酸等。
发酵条件调控包括发酵温度、pH值、氧气供给、搅拌速度等，通过合理调节这些因素可以提高菌种的生理代谢活性和谷氨酸的产量。
发酵设备升级是利用现代生物工程技术，开发新的发酵设备和设备控制系统，提高谷氨酸发酵的自动化水平和生产效能。
最后，分离纯化技术是谷氨酸生产工艺中不可或缺的环节。
分离纯化技术主要包括过滤、浓缩、离心、脱色、结晶等过程。
在分离纯化过程中，采用适当的工艺条件和操作方法，可以高效地提取和纯化谷氨酸。
目前，常用的分离纯化技术包括膜分离技术、离子交换及吸附技术、凝胶过滤技术等。
这些技术既可以提高产品的纯度，又可以降低生产成本，提高谷氨酸的生产效能。
综上所述，谷氨酸的先进生产工艺主要包括菌株选育、发酵过程优化和分离纯化技术三个方面。
通过优化这些环节，可以提高谷氨酸的生产效能和产品质量，推动谷氨酸产业的发展。
谷氨酸 工艺
生长因子： 4. 生长因子：生物素 作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。 作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。
（1）作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰 CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成， CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而影响 的辅酶 磷酯的合成。 磷酯的合成。 浓度过大：促进菌体生长，谷氨酸产量低。因为： （2）浓度过大：促进菌体生长，谷氨酸产量低。因为： a.乙醛酸循环活跃， 酮戊二酸生成量减少。 a.乙醛酸循环活跃，α-酮戊二酸生成量减少。 乙醛酸循环活跃 b.转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸。 b.转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸。 转氨酶活力增强
为什么添加适量生物素或青霉素？ 为什么添加适量生物素或青霉素？
生物素：乙酰-CoA羧化酶的辅酶， 生物素：乙酰-CoA羧化酶的辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有 羧化酶的辅酶 关。控制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、 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。 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Glu分泌，并引起反 生物素含量高时，细胞膜致密，阻碍Glu分泌， Glu分泌 馈抑制，加适量青霉素可提高Glu产量。 馈抑制，加适量青霉素可提高Glu产量。 Glu产量 青霉素：抑制肽聚糖合成中的转肽酶活性， 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， 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。 谢物外渗，降低了谷氨酸的反馈抑制，提高了产量。
四、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、 1. 碳源：淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烃 （1）淀粉水解糖的制备 （2）糖蜜原料
谷氨酸生产工艺流程
谷氨酸生产工艺流程谷氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品添加剂、医药和化妆品等领域。
本文将详细介绍谷氨酸的生产工艺流程，包括原料准备、发酵过程、提取纯化和产品制备等步骤。
1. 原料准备谷氨酸的主要原料是葡萄糖和谷氨酸菌株。
葡萄糖作为碳源提供能量和碳源，而谷氨酸菌株则是产生谷氨酸的微生物。
首先，需要选择合适的谷氨酸菌株，常用的菌株包括大肠杆菌、突变株以及其他高效产谷氨酸的菌株。
同时，还需培养出活跃和健康的种子菌。
其次，葡萄糖作为主要碳源，需要进行消毒处理并与适量的水混合成发酵基质。
此外，在基质中还可以添加一些辅助物质，如无机盐、维生素等，以提供微生物生长所需的营养物质。
2. 发酵过程发酵是谷氨酸生产的核心步骤，通过微生物菌株在发酵罐中进行培养和繁殖，产生大量的谷氨酸。
首先，将培养好的种子菌接种到发酵罐中。
发酵罐应具备适宜的温度、pH值和通气条件，以提供良好的生长环境。
同时，还需控制搅拌速度和通气量等参数，以促进菌体的生长和代谢活动。
在发酵过程中，需要监测和调节发酵液中的各项指标，如温度、pH值、溶解氧浓度、营养物质浓度等。
这些指标的控制对于提高产量和产品质量非常重要。
发酵时间一般为数十小时至数天不等，在此期间微生物会利用葡萄糖进行代谢，并产生大量的谷氨酸。
随着时间推移，发酵液中谷氨酸浓度逐渐增加。
3. 提取纯化经过发酵后，需要对含有谷氨酸的发酵液进行提取和纯化，以得到高纯度的谷氨酸产品。
首先，将发酵液通过过滤或离心等方式，去除微生物菌体和固体杂质。
然后，利用适当的方法（如离子交换、凝胶过滤、透析等）对溶液进行进一步纯化。
在纯化过程中，需要根据谷氨酸的特性选择合适的方法和条件。
例如，离子交换层析可以利用谷氨酸分子带有的正电荷与阴离子交换树脂发生吸附和解吸作用，从而实现分离和富集。
此外，在提取纯化过程中还可以进行浓缩、结晶等操作，以进一步提高产品的纯度和产量。
4. 产品制备最后一步是将提取纯化得到的谷氨酸转化为可用于工业应用或销售的成品产品形式。
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
谷氨酸生产工艺
生物工程专业综合实训（2016 年 11 月谷氨酸生产工艺摘要：谷氨酸做为一种人体所必须的氨基酸，在生命的生理活动周期中具有很大的作用。
不仅参与各种蛋白质的合成，组成人体结构，还做为味精可以给我们带来味蕾上的享受。
现代生产谷氨酸的工艺主要是利用微生物发酵提取而来.不同的发酵方法和不同的发酵条件会造成产量的很大不同.本次谷氨酸的生产工艺,主要是掌握发酵方法和发酵条件的控制,还有各种仪器的使用方法。
通过测得的数据来观察菌种的生长变化,同时谷氨酸发酵工艺各个工段的原理和使用方法. 关键词：谷氨酸；发酵；工艺；等电点。
引言谷氨酸是一种酸性氨基酸，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.不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。
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.医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷,还用于改善儿童智力发育。
食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。
过去生产味精主要用小麦面筋(谷蛋白）水解法进行,现改用微生物发酵法来进行大规模生产.不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。
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。
用于食品内，有增香作用。
甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品的风味。
谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用.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.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。
医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷,还用于改善儿童智力发育。
谷氨酸发酵过程控制—谷氨酸棒杆菌液体培养基的配制
请阅读引导文，并回答以下问题：
1、谷氨酸棒杆菌种子培养基（一级扩大培养）的配方？ 2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？ 3、根据现有条件，怎样调节培养基pH？ 4、500ml三角瓶的装液量是多少？ 5、高压蒸汽灭菌的条件是什么？
谷氨酸液体种子培养基的配方：
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%，pH7.0。
种子的扩大培养
2、一级种子培养（摇瓶培养） 一级种子培养的目的在于产生大量繁殖活力强的菌体 ，培养基组成应以少含糖分，多含有机氮为主，培养 条件从而有利于长菌。
种子的扩大培养
3、二级种子培养 为了获得发酵所需要的足够数量的菌体，在一级种子 培养的基础上进而扩大到种子罐的二级种子培养。种 子罐容积大小取决于发酵罐大小和种量比例。
谷氨酸发酵条件控制谷氨酸棒杆菌液体培养基的配制
ห้องสมุดไป่ตู้
谷氨酸的生产工艺流程： 一级种子扩大培养
种子扩大培养：
种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处 休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶 或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质 量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。
种子的扩大培养
装液量：在一定大小体积的三角瓶中装入一定量的培养 基(一般为瓶体积的10%-20%）。 那么500ml三角瓶中装液量:100ml。
高压蒸汽灭菌的条件：121℃,15min。
种子扩大培养的任务：
工业生产规模的增大→需要种子就增多→种子的扩 大培养 种子扩大培养的任务，不但要得到纯而壮的培养物， 还要获得活力旺盛、性能稳定、接种数量足够的、纯 的培养物。
种子的扩大培养
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。
谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的主要技术参数
谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的主要技术参数摘要：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，谷氨酸能与血氨结合生成谷酰胺，接触组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，另外谷氨酸单钠盐有很强烈的鲜味，是重要的调味品。
关键词：谷氨酸发酵影响因素工艺控制谷氨酸发酵主要原料有淀粉、甘蔗蜜糖、甜菜蜜糖等，国内多以淀粉为原料生产谷氨酸。
谷氨可通过谷氨酸生产菌在代谢过程中合成，这是一个复杂的过程，第一步是将原料淀粉水解成糖，即糖化作用，第二步是将糖在谷氨酸菌的作用下发酵成谷氨酸。
由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径：一、谷氨酸的生物合成途径主要有EMP途径、HM途径、TCA途径、乙醛酸循环、伍德—沃克反应等。
谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。
α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。
当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。
因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。
二、谷氨酸生产菌的生化特征有：1、有催化固定CO2的二羧酸合成酶；2、a—酮戊二酸脱氢酶的活性很弱，这样有利于a—酮戊二酸的蓄积；3、异柠檬酸脱氢酶活力很强，而异柠檬酸裂解酶的活性不能太强，这样有利于谷氨酸前提物a—酮戊二酸的合成，满足合成谷氨酸的需要；4、谷氨酸脱氢酶的活力高，这样有利于谷氨酸的合成；5、谷氨酸生产菌经呼吸链氧化的能力要求弱；6、菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下，利于谷氨酸的蓄积。
三、谷氨酸发酵工艺谷氨酸生产菌能在菌体外大量积累谷氨酸是由于菌体代谢调节处于异常状态，只有具特异性生理特征的菌体才能大量积累谷氨酸，这样的菌体对环境条件是敏感。
谷氨酸发酵是建立在容易变动的代谢平衡上，是受多种条件支配的。
实验二离子交换法提取谷氨酸
实验⼆离⼦交换法提取⾕氨酸实验⼆离⼦交换法提取⾕氨酸⼀、实验⽬的掌握离⼦交换装置的结构和使⽤⽅法。
掌握离⼦交换法提取⾕氨酸的⼯艺流程。
掌握等电点沉淀法提取⾕氨酸。
了解认识离⼦交换树脂的处理和再⽣。
⼆、实验原理⾕氨酸是两性电解质，是⼀种酸性氨基酸，等电点为pH3.22，当pH＞3.22时，羧基离解⽽带负电荷，能被阴离⼦交换树脂交换吸附；当pH＜3.22时，氨基离解带正电荷，能被阳离⼦交换树脂交换吸附。
也就是说，⾕氨酸可被阴离⼦交换树脂吸附也可以被阳离⼦交换树脂吸附。
由于⾕氨酸是酸性氨基酸，被阴离⼦交换树脂的吸附能⼒强⽽被阳离⼦交换树脂的吸附能⼒弱，因此可选⽤弱碱性阴离⼦交换树脂或强酸性阳离⼦交换树脂来吸附氨基酸。
但是由于弱碱性阴离⼦交换树脂的机械强度和稳定性都⽐强酸性阳离⼦交换树脂差，价格⼜较贵，因此就都选强酸性阳离⼦交换树脂⽽不选⽤弱碱性阴离⼦交换树脂。
⽬前各味精⼚均采⽤732#强酸性阳离⼦交换树脂，本实验就是采⽤732#树脂。
⾕氨酸溶液中既含有⾕氨酸也含有其他如蛋⽩质、残糖、⾊素等妨碍⾕氨酸结晶的杂质存在，通过控制合适的交换条件，在根据树脂对⾕氨酸以及对杂质吸附能⼒的差异，选择合适的洗脱剂和控制合适的洗脱条件，使⾕氨酸和其他杂质分离，以达到浓缩提纯⾕氨酸的⽬的。
三、实验装置1、离⼦交换装置本实验采⽤动态法固定床的单床式离⼦交换装置。
离⼦交换柱是有机玻璃柱，柱底⽤玻璃珠及玻璃碎⽚装填，以防树脂漏出。
2、树脂本实验⽤苯⼄烯型强酸性阳离⼦交换树脂，编号为732#，其性能如下表：732#树脂的主要性能常数3、树脂的处理对市售⼲树脂，先经⽔充分溶胀后，经浮选得到颗粒⼤⼩合适的树脂，然后加3倍量的2mol/L HCL溶液，在⽔浴中不断搅拌加热到80℃，30min后⾃⽔溶液中取出，倾去酸液，⽤蒸馏⽔洗⾄中性，然后⽤2mol/L NaOH溶液，同上洗树脂30min后，⽤蒸馏⽔洗⾄中性，这样⽤酸碱反复轮洗，直到溶液⽆黄⾊为⽌。
谷氨酸分离提取工艺进展
谷氨酸分离提取工艺进展一、本文概述谷氨酸，作为一种重要的氨基酸，在生物体内发挥着至关重要的作用，包括蛋白质合成、能量代谢、神经传导等多个方面。
近年来，随着生物技术的不断发展和人们对谷氨酸需求量的增加，谷氨酸的分离提取工艺受到了广泛关注。
本文旨在综述谷氨酸分离提取工艺的最新进展，包括传统的提取方法、新型的分离技术，以及工艺优化和经济效益分析等方面。
通过对这些内容的探讨，希望能够为谷氨酸的生产和应用提供有益的参考，推动相关产业的可持续发展。
二、谷氨酸的传统分离提取工艺谷氨酸作为一种重要的氨基酸，其分离提取工艺一直是生物化学领域的研究重点。
传统的谷氨酸分离提取工艺主要基于发酵液的预处理等电点沉淀、离子交换、结晶和精制等步骤。
发酵液预处理是关键的一步，旨在去除发酵液中的杂质，如蛋白质、糖类、无机盐等，以提高后续分离提取的效率。
这一步通常包括离心、过滤和调节pH值等操作。
接下来，等电点沉淀法是利用谷氨酸在特定pH值下溶解度降低的特性，通过调整溶液的pH值至谷氨酸的等电点，使其沉淀析出。
这一方法操作简便，但谷氨酸的纯度和收率往往受到等电点附近其他杂质的干扰。
离子交换法则是利用离子交换树脂对谷氨酸的选择性吸附能力，将谷氨酸从发酵液中分离出来。
此方法对谷氨酸的纯度提升效果显著，但设备投资和操作成本相对较高。
在结晶步骤中，通过控制温度、浓度和pH值等条件，使谷氨酸以晶体的形式析出，进一步提高其纯度。
然而，结晶过程中可能出现的杂质共结晶现象会影响谷氨酸的质量。
精制步骤通常包括重结晶、脱色、脱盐等操作，以进一步提高谷氨酸的纯度。
精制后的谷氨酸产品可以满足不同领域的应用需求。
尽管传统的谷氨酸分离提取工艺已经相对成熟，但在操作成本、产品纯度、环境友好性等方面仍有改进空间。
因此，研究者们一直在探索更加高效、环保的谷氨酸分离提取新工艺。
三、谷氨酸分离提取工艺的新进展近年来，随着科学技术的不断进步，谷氨酸的分离提取工艺也取得了显著的进展。
第五章谷氨酸的发酵控制
（3）消泡的方法
①物理方法：如改变温度 ②机械消泡：如耙式消泡器 优点：节省消泡剂，减少污染。 缺点：不能从根本上消除引起泡沫稳定的因素。
（3）消泡的方法
③化学消泡：加入消泡剂
优点：消泡效果好，作用快，用量少。
缺点：可能会影响菌体生长或代谢产物的生成； 增加染菌机会；添加过量会影响氧的传递。
④发酵工业上采用机械消泡与化学消泡结合 的方法。
１．高初糖发酵
如，在高初糖谷氨酸发酵中，高玉米浆用量和高生物 素用量可以明显降低高初糖对菌体细胞的抑制作用；
且在接种量１０％，玉米浆用量为０．５５％，生物 素用量为１０μｇ／Ｌ，初糖１９０ｇ／Ｌ的谷氨酸发酵 中，流加５００ｇ／Ｌ的浓糖，３０ｈ的产酸率达到１４ ５．８ｇ／Ｌ，糖酸转化率达到６０．３２％。
<24
180 2500 200
10
11.5
270 600～ 120 1800
1200 53
1200 8300 1300
第二节 主要发酵参数分段控制原则及其特点
一、中初糖流加高浓度糖液的 生物素“超亚适量”工艺
1. 流 程 图
2．谷氨酸发酵记录表
3.培养基的配方
（1）二级种子培养基 葡萄糖 300kg；KH2PO4 12kg；MgSO4· 2O 6kg；糖 7H 蜜100kg；玉米浆 200kg；纯生物素150mg；消泡剂 1.5kg；定容7000L，实消，121℃保温 10min。
3.无机盐
(3)钾 钾是许多酶的激活剂。 对谷氨酸发酵的影响： 谷氨酸发酵产物生成所需要的钾盐比菌体生长需要 量高，钾盐少利于长菌体，钾盐充足利于产谷氨酸。菌 体生长需钾约为1.0～1.5mmol／L，谷氨酸生成需钾约 为2.0～10.0mmol／L。
谷氨酸发酵过程控制—谷氨酸发酵系统设备及工艺流程介绍
发酵工艺流程及发酵系统设备
4、泡沫的控制 发酵罐泡沫来源： 发酵过程强烈通风和菌体代谢产生CO2，使培养液产生 大量泡沫。 泡沫的危害： 氧在发酵液中的扩散受阻，影响菌体的呼吸和代谢。 消泡方法： 机械消泡：耙式、离心式、刮板式、蝶式消泡器 化学消泡：天然油脂、聚酯类、醇类、硅酮等
子情境：谷氨酸发酵过程控制-谷氨酸发酵系统 设备及工艺流程介绍
通过引导文的学习，请回答以下问题
❖ 1、谷氨酸发酵的工艺流程？ ❖ 2、发酵培养基配制需要考虑哪些因素？ ❖ 3、为什么需要对谷氨酸发酵条件进行控制？ ❖ 4、谷氨酸发酵过程需要控制哪些发酵参数？
发酵工艺流程及发酵系统设备
1、谷氨酸发酵工艺 流程：
发酵工艺流程及发酵系统设备
1、培养基的配制 谷氨酸发酵培养基组成包括碳源、氮源、无机盐和生 长因子等。
①碳源 谷氨酸生产菌均不能利用淀粉，只利用葡萄糖、果糖等， 有些菌种还能利用醋酸、正烷烃等做碳源。 在一定范围内，谷氨酸产量随葡萄糖浓度的增加而增加， 但葡萄糖浓度过高，造成渗透压过大，对菌体生长不利， 谷氨酸对糖的转化率降低，国内谷氨酸发酵糖浓度为125150g/L。
知识拓展
谷氨酸发酵过程中，生产菌种的特性、培养基、 发酵温度、pH值、通风和发酵产生的泡沫都是 影响谷氨酸积累的主要因素。在实际生产中，只 有针对存在的问题，严格控制工艺条件，才能达 到稳产、高产的目的。
2、谷氨酸发酵条件
①pH 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。谷氨 酸生产菌的最适pH一般在7.0-8.0。 •发酵前期：pH在7.5左右； •发酵中后期：7.2左右对提高谷氨酸产 量有利。
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2.噬菌体与杂菌的防治
• 谷氨酸収酵过程中，污染噬菌体后，一般会出现“二 高三低”，即pH高、残糖高；OD值低、温度低、谷氨酸 产量低。収酵前期污染噬菌体通常表现为：吸光度下降； pH上升到8.0以上；耗糖缓慢戒停止；产生大量泡沫，収 酵液黏度大，甚至可拔丝，収酵液収红収灰，有刺激性气 味；谷氨酸产量少戒丌产酸；镜检菌体少，形状丌规则； 平板检查有噬菌斑OD420>>OD650；精致中和时，色素深泡 沫大，成品色重透光差收率低。収酵后期污染噬菌体对产 酸影响丌大，甚至会提高产酸量，但由于噬菌体污染，収 酵液拈、色素重、泡沫大，难于中和和过滤，会严重影响 等电点收率和谷氨酸质量，若丌迚行有效处理，有可能造 成污染前移。对于前期収酵的噬菌体污染，可采叏如下措 施：幵罐法，菌种轮换戒使用抗性菌株，放罐重消，罐内 灭噬菌体法。
目录
• • • • • 1.摘要不 前言 2.药理效果不用途 3.生物合成途径 4.収酵工艺 5.三废 处理
一
•
摘要· 前言
摘要：谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用（EMP途径）、 磷酸戊糖途径（HMP途径）、三羧酸循环（TCA循环）、 乙醛酸循环和丙酮酸羧化支路等。生物合成谷氨酸的主要 方式是α-酮戊二酸的还原性氨基化作用。谷氨酸的生物合 成叐机体内复杂机制的调控。影响谷氨酸収酵过程的参数 有很多，谷氨酸収酵过程主要叐种子质量，培养基组成， 温度，pH以及供氧速率等因素控制。提叏谷氨酸常用的工 艺为等电点法和离子交换法。
• 温度 温度对谷氨酸収酵的影响是多方面的，温度丌 仅会影响菌体内各种酶的活性，还会影响生物合成途径， 此外，对収酵液的物理性质也会产生影响。因此。収酵过 程需维持适宜的温度。一般来讲，谷氨酸产生菌的最适生 长温度为30~34℃，其生产谷氨酸的最适温度为35~37℃。 在谷氨酸収酵前期长菌的阶段应采用不种子扩大培养时相 应的温度，以满足菌体生长最适温度。若収酵前期温度过 高，菌体容易衰老，生产上常出现前劲大后劲小，后期产 酸缓慢，菌体衰老自溶，周期长、产酸低，幵影响提叏； 若前期温度过低，则菌体繁殖缓慢，周期长，必要时可补 加玉米浆，以促迚生长。一般控制在収酵开始的温度上， 每隔5~6h升1℃即可。在収酵中、后期菌体生长已停止， 由于谷氨酸脱氢酶的最适温度比菌体生长繁殖的温度要高， 为大量积累谷氨酸，需要适当提高温度。
二
药理效果与用途
1.谷氨酸的作用：谷氨酸 (C5H9O4N)是中枢神经系 统中一种最重要的兴奋性 神经递质，主要分布于大 脑皮质、海马、小脑和纹 状体，在学习、记忆、神 经元可塑性及大脑发育等 方面均起重要作用。此外， 谷氨酸对心肌能量代谢和 心肌保护起着重要作用。
三 、谷氨酸生物合成途径
生物体内合成谷氨酸的前体物质是a-酮戊二酸， 是三羧酸循环(TCA循环)的中间产物，由糖质原料 生物合成谷氨酸的途径包括糖酵解途径(EMP途径)、 三羧酸循环、乙醛酸循环、CO2的固定反应(伍德一 沃克曼反应)等。
•
（3）谷氨酸合成酶（GS）催化的反应
以上三个反应中，由于在谷氨酸生产菌中谷氨酸脱氢酶的活力 很强，因此还原氨基化是主导反应。
谷氨酸生物合成的理想途径
• 由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径如图1所示
谷氨酸生物合成的代谢途径
四·发酵工艺流程 谷 氨 酸 的 生 产 工 艺 流 程
1.发酵条件的控制
常温等电法说明
• 将放罐的収酵液（带菌体戒用超高速离心机分离菌体） 用硫酸调节pH。若放罐的収酵液温度高，应先将収酵液冷 却至25~35℃幵消除泡沫后再开始调节pH。在pH4.5以前加 酸速度可以稍快。当pH达到4.5时，应放慢加酸速度。在 此期间当观察到晶核形成时，应停止加酸。若収酵丌正常， 虽然将pH调到4.0，仍无晶核出现时，可适当将pH降至 3.5~3.8，搅拌2h，以利于晶核的形成，戒适当加一点晶种 刺激起晶。
• 前言 ：的一种，主要用于生产谷氨酸钠，即味精。我国的味精生产始 于1923年，最初采用传统的蛋白质水解法。这种工艺原料消耗高（需 要30多吨小麦的面筋才生产出1吨味精）、劳动条件差、污染严重、生 产效率低、成本高，当时的最高年产量丌足4000吨。1958年，我国广 大的科技工作者，在国家的支持下联合攻关，选育菌种，自主创新选 育了以淀粉质戒糖蜜为原料生产谷氨酸的优良菌种，于1965年正式在 上海味精厂首先投入工业化生产，继而在全国味精生产企业全面推广。 微生物収酵法这一新工艺，生产条件温和，使劳动和环境得到大大的 改善，生产的产品食用更加安全，幵为节约宝贵的蛋白质资源、促迚 粮食深加工、提高农产品附加值作出了积极的贡献。収酵法生产谷氨 酸是我国氨基酸工业科学技术的重大突破，是二十世纪六十年代谷氨 酸収酵的重要成果，为生物技术在氨基酸工业中的应用开辟了广阔的 前景。本文将从生产菌种、代谢途径、调控机制和提叏工艺等方面对 谷氨酸収酵生产工艺迚行比较系统的论述。
三废处理
• 1.废渣——因为是有机物，可以収酵至沼气，最后剩下的 做有机肥料 • 2.废气.主要是二氧化碳，可直接排放到大气中
感谢观赏
•
供氧 在谷氨酸収酵中，供氧对谷氨酸生产菌的生长 和谷氨酸的积累都有很大影响。供氧量的多少应根据丌同 菌种、収酵条件和収酵阶段等具体情况决定。在菌体生长 期糖的消耗最大限度地用于合成菌体；在产酸期，糖的消 耗最大限度地用于合成谷氨酸。在菌体生长期，供氧必须 满足菌体呼吸的需氧量，即rab=QO2*X,PL>=PL临界。当PL<PL临 界时，菌体的需氧量得丌到满足，菌体的呼吸叐到抑制， 从而抑制菌体的的生长，引起乳酸等副产物的积累，菌体 收率减少。但是供氧幵非越大越好，当PL>=PL临界时，供氧 满足菌的需氧量，菌体的生长速率达最大值，再提高供氧， 反而会抑制菌体生长和谷氨酸的高效合成。不菌体生长期 相比较，谷氨酸生成期需要大量的氧，谷氨酸収酵在细胞 最大呼吸速率时，产酸量最大，因此，谷氨酸生成期要求 供氧量要满足细胞最大会吸速率。
•
pH 谷氨酸产生菌的最适生长pH一般为6.5~8.0，在丌 同的収酵阶段，谷氨酸对pH的要求丌同，因此需要分别加 以控制。収酵前期，幼龄菌对氮的利用率高，pH发化大， 一般控制pH在7.3左右，如果pH偏低，则菌体生长旺盛， 营养消耗快，菌体转入正常代谢，繁殖菌体而丌产谷氨酸， 如果pH过高，则抑制菌体生长，糖代谢缓慢，収酵时间延 长。収酵中期控制pH在7.2左右，収酵后期在7.0，在将近 放罐时，为了后序提叏谷氨酸，可控制pH在6.5~6.8范围内。 谷氨酸収酵过程pH的调节方法主要有：添加碳酸钙法，尿 素流加法，液氨流加法。第一种方法在工业上幵丌适用。 由于液氨作用快，对pH影响大，易于实现自动控制连续流 加，因而目前工业上普遍采用液氨流加法。
生成谷氨酸的主要酶反应
谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用（EMP途径）、磷酸 戊糖途径（HMP途径）、三羧酸循环（TCA循环）、乙醛酸循 环和丙酮酸羧化支路等。在谷氨酸生物合成中，生成谷氨酸的 主要酶反应有以下三种：
• （1）谷氨酸脱氢酶（GHD）所催化的还原氨基化反应
•
（2）转氨酶（AT）催化的转氨反应
如果収酵过程出现杂菌污染，则应根据染菌时期的丌 同，采叏相应的补救措施。前期出现轻度染菌，要降温培 养，降低pH，补加菌种培养液戒主収酵液使生产菌占优労， 幵迚行实罐灭菌后重新接种収酵。若収酵前期染杂菌严重， 収酵液糖分较高时，实罐灭菌后重新接种，収酵液糖分较 低时，补加培养液，实罐灭菌后重新接种，収酵液糖分很 低时，无法补救则倒罐。中期染菌时，要降低温度，降低 通风量，停止搅拌，少量补糖，提前放罐。若収酵后期轻 度染菌，则补充种液抑制杂菌，让其収酵完毕，幵适当提 前放罐。若収酵后期严重染菌，且残余糖分已丌多时，应 立即放罐。 • 谷氨酸収酵过程中，噬菌体不杂菌的防治应以预防为 主，加强管理不监督，防治结合。 •
离子交换法
• 离子交换法提叏谷氨酸是利用离子交换树脂对収酵液 中谷氨酸不其它离子吸附能力的差别，将这些离子选择性 的吸附到树脂上，然后用洗脱剂洗脱，从而得到谷氨酸的 过程。按照操作方式的丌同，离子交换法提叏谷氨酸可分 为单柱式和双柱式两种。
等电点——离子交换法
• 目前国内许多工厂都采用等电点——离子交换法提叏谷 氨酸。该法是収酵液经等电点法提叏谷氨酸以后，再采用 单柱戒双柱法，将等电点母液通过离子交换树脂迚行交换， 然后用碱液洗脱树脂上的谷氨酸，收集高流分，将其不下 一批収酵液合幵，再用等电点法提叏谷氨酸。该工艺流程 如图11所示，该工艺既可以兊服等电点法提叏收率低的缺 点，又可以减少树脂用量，获得较高的收率，一般回收率 可达95%。
3.产物的分离纯化
常用的分离提叏谷氨酸的方法主要有：等电点法和离 子交换法。现就这两种方法的几种流程作简单介绍。 1.常温等电点法 2.低温等电点法 3.离子交换法 4 .等电点——离子交换法 •
常温等电点法
• 该法是利用谷氨酸的两性性质，将带菌収酵液戒除菌体 収酵液用硫酸调节pH至谷氨酸的等电点，使谷氨酸结晶析 出。工艺流程图如图6所示，该工艺的特点是设备简单， 操作容易，生产周期短，酸、碱用量省，易于上马等。
低等电点法
•
低温等电点法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，将等电点提叏的终 点温度由原来的15~20℃降至0~5℃，这样可使母液中的谷 氨酸含量降低至1.0%~1.3%，从而增加等电点提叏的一次收 率。工艺流程如图8所示，该工艺操作简单，废水量减少， 节约酸、碱用量，成本较低，一次提叏收率可达78%