各种产品发酵

• 4.谷氨酸分离提取
• 谷氨酸提取有等电点法、离子交换法、金属盐沉淀法 以及将上述方法联合使用的方法。国内多采用的是等 电点-离子交换法。谷氨酸的等电点为3.22，这时它的 溶解度最小，所以将发酵液用盐酸调节到pH3.22，谷 氨酸就可结晶析出。
• 晶核形成的温度一般为25~30 ℃，为促进结晶，需加入 ａ型晶种育晶2 h，等电点搅拌之后静置沉降，再用离心 法分离得到谷氨酸结晶。等电点法提取了发酵液中的大 部分谷氨酸，剩余的谷氨酸可用离子交换法，进一步进 行分离提纯和浓缩回收。
• 1956年日本协和发酵公司分离选育出一种新的细菌——谷 氨酸棒状杆菌，进行工业化生产研究。
• 1957年发酵法生产谷氨酸正式商业生产。随后其产量连年 递增，成为各种氨基酸产量的首位。
• 我国味精的生产开始于1923年，上海天厨味精厂最先用水 解法生产。
• 谷氨酸钠结构式
• 谷氨酸结构式
谷氨酸发酵工艺
• 用于食品工业酸味剂、医药清凉剂和其他化合物一同做为 保藏剂，在洗涤剂工业，它是磷酸盐理想的代替品，锅炉 化学清洗酸洗剂和锅炉化学清洗漂洗剂。天然柠檬酸在自 然界中分布很广，在植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动 物的骨骼、肌肉、血液中都含有柠檬酸。
• 谷氨酸发酵工艺流程
谷氨酸的分离与味精的制备
赖氨酸发酵
• 赖氨酸结构式
• 赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量 甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏。赖氨酸可以调节 人体代谢平衡，赖氨酸为合成肉碱提供结构组分，而肉碱 会促使细胞中脂肪酸的合成。
• 向食物中添加少量的赖氨酸，可以刺激胃蛋白酶与胃 酸的分泌，提高胃液分泌功效，起到增进食欲、促进 幼儿生长与发育的作用。
• 2.乳酸产生菌
• 1857年，巴斯德用显微镜观察到牛奶变酸是由微生物 所致。此后，人们发现大量能进行乳酸发酵的微生物， 仅细菌就有50多种，主要有乳杆菌属、明串珠菌属、 片球菌属、链球菌属等。另外，根霉属、毛霉属也有 很强的产乳酸能力。
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• 3．柠檬酸产生菌
• 1893年，韦默尔发现青霉属、毛霉属的真菌能发酵糖 液生成柠檬酸，之后又陆续分离出很多种产生柠檬酸 的真菌和细菌。以糖质为原料的柠檬酸工业生产主要 使用黑曲霉，并普遍采用深层发酵工艺。
赖氨酸发酵工艺
• 赖氨酸发酵法可分为二步发酵法（又称前体添加法）和直 接发酵法两种。
• 二步发酵法是20世纪50年代初开发的二步发酵法以赖氨 酸的前体二氨基庚二酸为原料，借助微生物生产的酶（二 氨基庚二酸脱羧酶），使其脱羧后转变为赖氨酸。由于二 氨基庚二酸也是用发酵法生产的，所以称二步发酵法
• 该工艺仍较复杂，现已被直接发酵法取代
• 2.菌种扩大培养
• 谷氨酸产生菌扩大培养的工艺流程为：斜面菌种→三角瓶 培养→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐。
• 3.谷氨酸发酵生产
• 发酵初期，菌体约2~4 ｈ后即进入对数生长期，代谢 旺盛，糖耗快，须流加尿素以供给氮源并调节培养液 的pH值至7.8~8.0，同时保持温度为30~32 ℃。本阶 段主要是菌体生长，几乎不产酸，菌体内生物素含量 由丰富转为贫乏，时间约12 ｈ。随后转入谷氨酸合成
阶段，此时菌体浓度基本不变，α-酮戊二酸和由尿素
分解后产生的氨合成谷氨酸。
• 这一阶段应及时流加尿素以提供氨及维持谷氨酸合成最适 pＨ7.2~7.4，需大量通气，并将温度提高到谷氨酸合成最 适温度34~37 ℃。发酵后期，菌体衰老，糖耗慢，残糖 低，需减少流加尿素量。当营养物质耗尽、谷氨酸浓度不 再增加时，及时放罐，发酵周期约为30 ｈ。
Fra Baidu bibliotek
柠檬酸发酵
• 柠檬酸结构式
• 柠檬酸（Critic acid）又称枸橼酸，无色半透明的结晶或 白色的颗粒，或白色结晶状粉末，无臭，味极酸，溶于水、 醇和乙醚。水溶液呈酸性。在干燥空气中微有风化性，在 潮湿空气中有潮解性。175 ℃以上分解放出水及二氧化碳。 用作实验试剂、色谱分析试剂及生化试剂，也用于缓冲液 的配制。
• 赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累，加速骨 骼生长。如缺乏赖氨酸，会造成胃液分泌不足而出现 厌食、营养性贫血，致使中枢神经受阻、发育不良。
• 赖氨酸在医药上还可作为利尿剂的辅助药物，治疗因 血中氯化物减少而引起的铅中毒现象，还可与酸性药 物（如水杨酸等）生成盐来减轻不良反应，与蛋氨酸 合用则可抑制重症高血压病，研究表明，补充赖氨酸 能加速疱疹感染的康复并抑制其复发。
• 国外谷氨酸采用甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为原料的强制发酵 工艺，产酸率为13%~15%，糖酸转化率为50%~60%； 国内采用淀粉水解糖或甜菜糖蜜为原料生物素亚适量发酵 工艺，产酸率为10%，转化率为60%。
• 1.原料处理
• 谷氨酸发酵生产以淀粉水解糖为原料。淀粉水解糖的制备 一般有酶水解法和酸水解法两种。
氨基酸生产
• 第一节 氨基酸发酵 • 一、 概述 • 氨基酸在药品、食品、饲料、化工等各行业中都有重要
的应用。 如谷氨酸 • 目前绝大多数应用发酵法或酶法生产，极少数为天然提取
或化学合成法生产。
• 1866年德国人利用H2SO4水解小麦面筋，分离一种酸性氨 基酸命名谷氨酸。
• 1910年日本味之素公司首先以面筋水解方法生产谷氨酸。
• 直接发酵法是一种广泛采用的赖氨酸生产法。
• 常用的原料为甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜、淀粉水解 液等廉价糖质原料。
• 此外，醋酸、乙醇等也是可供选用的原料。
• 直接发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆 菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌的突变株。
有机酸发酵
• 有机酸是分子中含有羧基（―COOH）的酸类。 • 柑橘、葡萄、食醋、泡菜等的酸味都是有机酸造成的。
许多有机酸广泛存在于动植物和微生物体内。微生物合 成的有机酸有50多种，其中在国民经济中具有较大用途， 现已工业生产的有柠檬酸、乳酸、醋酸、葡萄糖酸、苹
果酸、曲酸、亚甲基丁二酸、α-酮戊二酸、丙酸、琥珀
酸、抗坏血酸、水杨酸、赤霉酸及多种长链二元酸等。
• 1.醋酸产生菌
• 主要是醋杆菌属和葡萄糖酸杆菌属的许多种。它们能 以酒精为原料，在有氧条件下，使乙醇脱氢生成乙醛， 再使乙醛加水、脱氢生成醋酸。但从醋酸发酵液中分 离醋酸，比起乙炔合成法和木材干馏法，在经济上很 不合算。