谷氨酸发酵工艺(1)
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。
(完整版)谷氨酸发酵
1）生物素营养缺陷型⏹作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏.⏹控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换.2）油酸营养缺陷型⏹作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少到正常量的1/2左右.⏹控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换.（3）添加表面活性剂⏹添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨酸.⏹机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细胞膜.⏹关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在下进行分裂,形成产酸型细胞.（4）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.谷氨酸发酵强制控制工艺⏹为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取“强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法.⏹控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。
谷氨酸发酵⏹ 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h.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℃⏹ 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成.措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃.⏹ 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低.措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐.发酵周期一般为30h.二、谷氨酸发酵的生化过程⏹（1）是代谢控制发酵的典型代表⏹（2）是目前代谢控制发酵中，在理论与实践上最成熟的……⏹整个过程可简单的分为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。
谷氨酸的发酵工艺一
一、谷氨酸产生菌
1.种类：
谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、 嗜氨小杆菌、硫殖短杆菌。 我国使用的生产菌株是北京棒杆菌AS1.299、北京 棒杆菌D110、钝齿棒杆菌AS1.542、棒杆菌S-914 和黄色短杆菌T6~13等。 谷氨酸棒杆菌
呈一端膨大的棒状，折断分裂形成“八”字状排列
Байду номын сангаас
• 控制细胞膜通透性的方法： 1.控制磷脂的合成； 2.控制细胞壁的合成：选育温敏突变株
1.控制磷脂的合成
①生物素营养缺陷型
突变株
• 作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键 酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与了脂肪酸的合成,进而 影响脂肪酸的合成。当磷脂合成量少到正常的1/2左 右时,细胞变形,Glu向膜外漏出，积累于发酵液中。
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。
（3） 通风
• 在谷氨酸发酵过程中，发酵前期以低通风量为宜； 发酵中、后期以高通风量为宜。
• 实际生产上，以气体转子流量计来检查通气量， 即以每分钟单位体积的通气量表示通风强度。另 外发酵罐大小不同，所需搅拌转速与通风量也不
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
系列实验Ⅰ谷氨酸发酵
实验步骤：
1. 啤酒酵母扩大培养
2. 培养基的配置
3. 啤酒酵母的培养基选用麦芽汁培养 基,具体方法为：称取麦芽粉 ,比例 为4g麦芽粉对应10ml麦芽汁,保证 麦芽汁浓度在8~12..将麦芽粉和水 混匀, 在电炉上加热至 70℃保持半 小时左右.静置取上清液, 加入2%琼
2. 糖化制成麦汁
糖化：利用麦芽所含的各种水解酶,在适宜的条件 下,将麦芽中不溶性高分子物质〔淀粉、蛋白质、半 纤维及其中间分解产物〕,逐步分解成低分子可溶性 物质的过程.
过程包括：淀粉分解、蛋白质分解、B-葡聚糖分 解、酸的形成和多酚物质的变化.
3.麦汁过滤
目的：糖化结束后,应在最短的时间内,将糖化 醪液中的原料溶出物和非溶性的麦槽分离,以得 到澄清的麦汁和良好的浸出物收得率.
系列实验Ⅰ
液体通气发酵——谷氨酸发酵
实验目的
谷氨酸<Glutamic acid>是最先成功地利 用发酵法进行生产的氨基酸,谷氨酸发酵是 典型的代谢调控发酵,因此,了解谷氨酸发酵 机理,掌握其发酵工艺,将有助于对代谢调控 发酵的理解,有助于对其它有氧发酵,特别是 氨基酸发酵的理解和掌握.
谷氨酸发酵生理
〔2〕保压0.11MPa,105℃保持5分 钟.
〔3〕时间到后,关闭进气阀,打开冷
六、接种
缓慢降罐压至0.01MPa 火焰封口法接种
七、发酵过程的控制
〔1〕长菌期：0 ~12小时,最适温度 30~32度,控制pH不大于8.2.
〔2〕产酸期：12小时后,控制温度 34~36度,控制pH在7.1~7.2.
生产工艺流程
说明： 沥干：一般至含水量25%-30%为止；
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。
谷氨酸的发酵制备流程
谷氨酸的发酵制备流程下载温馨提示: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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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。
氨基酸类药物的发酵生产—谷氨酸的发酵生产
生物素的来源：氨基酸生产上可以作为生物素来源的原料 有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜及酵母水解液等，通常选取 几种混合使用。例如，许多工厂选择纯生物素、玉米浆、 糖蜜这三种物质来配制培养基。各种原料来源及加工工艺 不同，所含生物素的量不同。玉米浆含生物素500μg/kg， 麸皮含生物素300μg/kg，甘蔗糖蜜含生物素1500μg/kg。
操作简单 周期长，占地面积大。
直接常温等电点法工艺流程
发酵液
起晶中和点（pH4-4.5) 育晶（2h）
盐酸
菌体及细小的 谷氨酸晶体
等电点搅拌pH3-3.22 静置沉降4-6h 离心分离
成品
母液
干燥
湿谷氨酸晶体
2、离子交换法
可用阳离子交换树脂来提取吸附在树脂上的谷氨 酸阳离子，并可用热碱液洗脱下来，收集谷氨酸 洗脱流分，经冷却、加盐酸调pH 3.0～3.2进行结 晶，之后再用离心机分离即可得谷呈棒形或短杆形； 革兰氏阳性菌，无鞭毛，无芽孢；不能运动； 需氧性的微生物； 生物素缺陷型； 脲酶强阳性； 不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白、明胶等；
发酵中菌体发生明显形态变化，同时细胞膜渗透性改变； 二氧化碳固定反应酶系强； 异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱； α-酮戊二酸氧化能力微弱； 柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶活
有机氮丰富有利于长菌，因此谷氨酸发酵前期要 求一定量的有机氮，通常在基础培养基中加入适 量的有机氮，在发酵过程中流加尿素、液氨或氨 水来补充无机氮。
（3）无机盐
磷酸盐 ：工业生产上可用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、 Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸盐，也可用磷酸。 过高：代谢转向合成缬氨酸。 过低：菌体生长缓慢。
发酵法生产谷氨酸
湖北理工学院学年论文发酵法生产谷氨酸摘要：谷氨酸是一种酸性氨基酸，广泛用于食品，日用化妆品及医药行业。
本文主要介绍了采用发酵法来制备谷氨酸，全过程可划分为三个工艺阶段：原料的预处理及糖化；种子扩大培养及谷氨酸发酵；谷氨酸的提取。
又着重详细介绍了等电离交法提取谷氨酸。
关键词：谷氨酸；发酵；工艺；提取Abstract : Glutamic acid is an acidic amino acid , widely used in food , daily cosmetics and the pharmaceutical industry . This paper introduces that the preparation of glutamate fermentation , the fermentation processes can be divided into three process stages: pretreatment and saccharification of raw materials ; seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation ; the extraction of glutamic acid . This paper describes the ionization cross-extraction of glutamic acid .Keywords : Glutamic acid ; Fermentation ; Process ; Extract湖北理工学院学年论文目录一、谷氨酸简介 (3)1.1概述 (3)二、发酵法生产谷氨酸 (3)2.1 发酵法概述 (3)2.2 原料的预处理及糖化 (4)2.2.1 原料的种类 (4)2.2.2 原料的处理 (4)2.3 谷氨酸发酵工艺 (5)2.3.1 发酵培养基 (5)2.3.2 培养基灭菌 (6)2.3.3 发酵控制 (6)2.4 谷氨酸提取 (7)2.4.1 原理 (7)2.4.2 工艺流程 (7)2.5 鉴别 (8)2.6发酵终点的判断 (8)三、总结 (8)参考文献 (9)湖北理工学院学年论文一、谷氨酸简介1.1概述谷氨酸一种酸性氨基酸。
各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的⽣产⼯艺各种氨基酸的⽣产⼯艺1、⾕氨酸(1)等电离交⼯艺⽅法⼀⼀从发酵液中提取⾕氨酸，即将⾕氨酸发酵液降温并⽤硫酸调PH值⾄⾕氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到10 以下沉淀，离⼼分离⾕氨酸，再将上清液⽤硫酸调pH⾄1.5上732强酸性阳离⼦交换树脂，⽤氨⽔调上清液pH10进⾏洗脱，洗脱下来的⾼流分再⽤硫酸调pH1.0返回等电车间加⼊发酵液进⾏等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱⽔送去环保车间进⾏废⽔处理。
该⼯艺⽅法的缺点是：废⽔量⼤，治理成本⾼，酸碱⽤量⼤。
⑵连续等电⼯艺⼀⼀将⾕氨酸发酵液适当浓缩后控制40 C左右，连续加⼊有晶种的等电罐中，同时加⼊硫酸，控制等电罐中PH值维持在3.2左右，温度40 C进⾏结晶。
该⼯艺⽅法废的优点是：⽔量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。
(3) 发酵法⽣产⾕氨酸的⾕氨酸提取⼯艺——⾕氨酸发酵液经灭菌后进⼊超滤膜进⾏超滤，澄清的⾕氨酸发酵液在第⼀调酸罐中被调整pH值为3.20?3.25，然后进⼊常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进⾏结晶，分离、洗涤，得到⾕氨酸晶体和母液，将⼀部分母液进⼊脱盐装置，脱盐后的⾕氨酸母液⼀部分与超滤后澄清的⾕氨酸发酵液合并；另⼀部分在第⼆调酸罐中被调整pH值⾄4.5?7,蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值⾄3.20?3.25后，进⼊低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的⾕氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到⾕氨酸晶体和⼆次母液。
(4) ⽔解等电点法发酵液-⼀浓缩(78.9kPa , 0.15MPa 蒸汽)----盐酸⽔解(130 C, 4h ) ⼀过滤-- ---滤液脱⾊-----浓缩-----中和，调pH⾄3.0-3.2 ( NaOH或发酵液) ⼀-低温放置，析晶---- ⾕氨酸晶体此⼯艺的优点：设备简单、废⽔量减少、⽣产成本低、酸碱⽤量省⑸低温等电点法发酵液-----边冷却边加硫酸调节PH4.0-4.5----- 加晶种，育晶2h-----边冷却边加硫酸调⾄pH3.0-3.2——冷却降温——搅拌16h——4 C 静置4h——离⼼分离——--⾕氨酸晶体此⼯艺的优点：设备简单、废⽔量减少、⽣产成本低、酸碱⽤量省⑹直接常温等电点法发酵液-----加硫酸调节PH4.0-4.5----- 育晶2-4h----- 加硫酸调⾄pH3.5-3.8------ 育晶2h------加硫酸调⾄pH3.0-3.2------ 育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------沉淀2-4h ------- ⾕氨酸晶体此⼯艺的优点：设备简单、操作容易、⽣产周期短、酸碱⽤量省。
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。
(二)淀粉的糖化绝大多数的谷氨酸生产菌都不能直接利用淀粉，因此，以淀粉为原料进行谷氨酸生产时，必须将淀粉质原料水解成葡萄糖后才能供使用。
调味品工艺学 谷氨酸发酵工艺
（4）PH的影响：加酸到PH为5左右可快些，PH为5以下开始起晶时加 酸要慢，发现晶核要立即停止加酸，育晶2h，使晶核缓慢增大，到 PH3.22左右时，搅拌育晶。
4、 谷氨酸制味精流程图：
谷氨酸
水（或渣水） 碳酸钠
中和 硫化碱 沉淀 谷氨酸回调ph 活性炭脱色
脱色
活性炭
硫化碱
过滤
活性炭二次脱色
硫化碱
6、
二、实验原理：
1、谷氨酸生物发酵机制：
（1）谷氨酸生产菌应具备的生化特点：
1）α—酮戊二酸氧化能力弱
2）谷氨酸脱氢酶活化能力强
3）细胞膜对谷氨酸的通透性强：可采用生物素亚适量或添加表面活性剂或高级饱和脂 肪酸或者是采用油酸缺陷性等。 2、生物素对谷氨酸发酵的作用机理： （1）生物素对糖代谢的调节 1）生物素对糖酵解途径的影响：生物素充足，糖酵解加速，趋向形成乳酸。 2）生物素对CO2固定途径的影响：生物素是羧化酶辅酶。 3）生物素对一乙醛酸途径的影响：生物素亚适量，异柠檬酸裂解酶能力低，琥珀酸 氧化能力低。 （2）生物素对细胞膜合成的影响：控制磷脂的省
脱色
过滤
GH15颗粒活性炭脱色
晶种
流加母液
蒸馏水
浓缩结晶
离心分离
母液
小结晶
结晶味精
干燥
过筛
粒状
干燥
搅拌粉碎
粉状味精
（1）中和的原理：
COOH ︱ CH2 ︱ +Na3CO3→ COO∣ CH2 2 ∣ +CO2↑+H2O
HC—NH3+
︱ COO-
HC — NH3+
∣ COO-Na+
中和液的ph<7
谷氨酸发酵生产工艺及提取方法
谷氨酸发酵及工艺流程
pH控制
•发酵过程中产物的积累导致pH下降，而氮源的流 加导致pH的升高，发酵中当pH值进行控制既8h前 pH7.0-7.6；8h后pH7.2-7.3，,20-24h期间pH7.07.1,24-35h期间pH6.5-6.6.尿素流加总量为4%
糖液流加
•从第10h开始每隔4h补糖一次，每次补入1%的水解 糖液，在发酵26h前补入4%的水解糖液。
清洗仪器
• 放罐：到放罐标准后，及时放罐。经过发酵约35h 后，后残糖在1%以下且糖耗缓慢或残糖＜0.5%， 菌量增长（OD）值缓慢时，便可放罐，放罐操作 同取样。排放液需灭菌处理才可进入下水道 • 清洗：放罐后，将发酵罐清洗干净，关闭所有电 源 • 粗提：用浓硫酸将发酵液pH调至谷氨酸的等电点 （pH3.15），用等电点法进行谷氨酸的粗提。
发酵培养基的制备
• 发酵培养基：按下列培养基配方制发酵培养基， 并按70%装液量装于小型发酵罐中，离位灭菌， 121℃实罐灭菌20min，冷却备用。 • 葡萄糖10%，玉米浆0.1-0.15%，Na2HPO4 0.17%， KCL 0.12%，MgSO4 0.04%，用NaOH溶液调pH7.20 于110℃灭菌20min冷却备用。 • 流加试剂:将40%尿素溶液、1%水解糖液、4%水解 糖液分别装入流加瓶中,121℃15min备用
发酵过程中，需注意完成下列工作
• 注意发酵罐运转是否正常，检查各控制参数是否在适合的范围内，遇 有故障及时排除。 • 每两小时取样一次，每次取样80ml，取样时，用量筒准确取流出的培 养液80ml，对号倒入三角瓶中，封口，来丌及测定的样液要立即放入 冰箱保存 • 每2小时记录发酵过程温度、pH、OD、通风、转速的测定数值，并 记录操作情况。 • OD值测定方法：均匀取样5ml于编号试管中，用空白发酵液稀释至一 定浓度，在722分光光度计上测定A600，根据菌体浓度不吸光度之间 关系的标准曲线换算出菌体浓度；其余发酵于2000r/min条件下离心 分离10min，上清夜入编号三角瓶，用于测糖 • 还原糖测定：用菲林快速定糖法。 • 菌体形态观察：革兰氏染色，油镜观察菌形、革兰氏染色结果以及有 无杂菌污染
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生物体中的氨基酸，广泛应用于食品添加剂、保健品和生化制药等领域。
谷氨酸的工业生产主要采用微生物发酵的方法，下面将介绍一种常见的谷氨酸发酵工艺流程。
1. 菌种培养：选用高产谷氨酸的菌株，如乳杆菌属、大肠杆菌等。
先将菌株接种到培养基中培养，再将培养好的菌液接种到发酵罐中进行扩大培养。
菌种培养的条件包括适宜的温度、pH值、培养基组成等。
2. 发酵罐的准备：通常采用不锈钢发酵罐，选择适宜的体积和搅拌速度。
发酵罐内要保持无菌状态，并可以自动控制温度、pH值、溶氧量等参数。
3. 发酵工艺参数设定：设定适宜的温度和pH值，一般发酵温度为30-37摄氏度，pH值为6-7。
通过自动控制系统实时监测和调控这些参数，保证发酵过程的正常进行。
4. 发酵过程：首先将适量的底物加入发酵罐中，底物包括主碳源、氮源、矿物元素等。
然后将菌种接种进入发酵罐，并继续搅拌保持良好的氧气传递。
发酵过程中，微生物利用底物产生代谢产物，包括谷氨酸。
5. 收获和提取：发酵过程一般持续3-5天，当菌体处于最佳生长阶段时，收获发酵液。
发酵液需要经过后处理，包括澄清、浓缩、精制等步骤。
澄清可以通过离心或滤过等方式进行。
浓缩可以利用蒸发、真空浓缩等方法进行。
精制包括溶剂提取、结晶、脱色等步骤，以提高谷氨酸的纯度。
6. 产品包装和贮存：将精制后的谷氨酸产品进行包装，通常采用铝箔袋或塑料瓶。
包装完成后，产品需要进行质量检验，并储存于低温、干燥、密封的环境中，以延长产品的保质期。
以上就是谷氨酸发酵的工艺流程。
随着生物技术的不断发展，谷氨酸发酵工艺也在不断改进，以提高谷氨酸的产量和纯度。
同时，工艺的经济性、环保性也是发酵工艺改进的重要方面，以实现可持续发展。
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。
谷氨酸发酵生产工艺设计
摘要味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。
1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。
早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。
谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。
该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。
最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。
关键词：味精发酵；工艺计算；设备选型；CADAbstractmonosodium glutamate production process can be divided into fourprocessstages: (1) pretreatment of raw materials and the preparation of starch hydrolysis sugar;(2) seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation; (3) glutamic acidextraction andglutamate single preparation of sodium; (4) MSG refined. Corresponding to the four process stages saccharification workshop, set in the MSGplant fermentation workshop, extraction workshop and refining plant as the mainproduction plant. In addition, the steam requirements for the protection of the production process, set the boiler room, boiler combustion to produce steam, and gas pipelinetransportation to the various production needs parts. For the protection of the water of the entire factory production, the need to set the pump house, water for sterile filtration system processing, transportation and water supply pipes to the various productionneeds parts Kerword：Pretreatment Hydrolysis FermentationKey word:Monosodium glutamate fermentation; Process calculation; Equipment selection; CAD目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................................... I I 一前言...................................................................................................................................... - 1 -二味精生产工艺 .................................................................................................................... - 2 -2.1 味精生产工艺概述.................................................................................................... - 2 -2.2味精生产总工艺流程图 ............................................................................................... - 2 -2.3 原料预处理及淀粉水解糖制备................................................................................. - 3 -2.3.1 原料的预处理................................................................................................. - 3 -2.4 种子扩大培养及谷氨酸发酵..................................................................................... - 4 -2.5 谷氨酸的提取............................................................................................................ - 5 -2.6 谷氨酸制取味精及味精成品加工............................................................................. - 5 -三工艺计算.............................................................................................................................. - 6 -3.1 发酵工艺技术指标及基本数据................................................................................... - 6 -3.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 ...................................................................................... - 6 -3.2.1 物料衡算结果 ............................................................................................... - 8 -3.3.2培养液冷却水用量 ........................................................................................ - 10 -3.3.3 发酵过程空气基本数据................................................................................ - 10 -3.3.4发酵过程无菌空气用量计算......................................................................... - 10 -四设备设计与选型............................................................................................................... - 13 -4.1 发酵罐 ...................................................................................................................... - 13 -4.1.1 发酵罐的选型及容积.................................................................................. - 13 -4.1.2发酵罐个数的确定 ........................................................................................ - 13 -4.1.3主要尺寸设计 ................................................................................................ - 14 -4.1.4冷却面积........................................................................................................ - 14 -4.1.5搅拌器及搅拌轴功率..................................................................................... - 15 -4.1.6设备结构的设计 ............................................................................................ - 17 -4.1.7支座选择........................................................................................................ - 21 -4.2 种子罐 ...................................................................................................................... - 22 -4.2.1种子罐容积和数量的确定............................................................................. - 22 -4.2.2冷却面积的计算 ............................................................................................ - 23 -4.2.3壁厚计算........................................................................................................ - 23 -4.2.4设备结构的工艺设计..................................................................................... - 24 -4.2.5支座选型........................................................................................................ - 27 -4.3空气分过滤器............................................................................................................ - 27 -4.3.1种子罐分过滤器 ............................................................................................ - 27 -4.3.2发酵罐分过滤器 ............................................................................................ - 28 -4.4 味精厂发酵车间设备一览表.................................................................................. - 29 -五设计总结与体会 ................................................................................................................ - 30 -六参考文献 .......................................................................................................................... - 31 -一前言味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa•H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
药品生产技术《谷氨酸发酵工艺流程》
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。
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。
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响。
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。
谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。
用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发成效。
用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。
脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改良维持大脑机能。
谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。
在工业上，聚谷氨酸可降解塑料，是环境友好材料。
谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。
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。
谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建适宜的载体困难较多。
需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与的质粒进行重组，构建成杂合质粒。
受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。
供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用, 但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。
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谷氨酸发酵工艺
•氨基酸发酵是一个典型的代谢调控发酵，即利用微生物的生长和代谢活动生产各种氨基酸。
•氨基酸发酵是好氧发酵，培养基中溶氧量不同，所得到的产品不同，因此可以控制不同的通风量得到不同的氨基酸。
谷氨酸简介
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。
谷氨酸发酵工艺流程
菌种的选育→培养基配制→斜面培养→一级种子培养→二级种子培养→发酵→提取
以淀粉水解糖为原料微生物发酵生产谷氨酸工艺•淀粉水解糖的制备
•谷氨酸的发酵
•谷氨酸的提取
淀粉水解糖的制备
淀粉水解糖的制备方法：酸水解法和酶水解法
目前谷氨酸淀粉水解糖的制备方法一般采用酶水解法
•在发酵罐中进行。
•发酵初期，糖基本不利用。
尿素分解放出氨使PH 上升。
2-4h。
接种量和发酵条件控制可使该期缩短。
•对数生长期，尿素大量分解使PH上升，氨被利用PH又下降，菌体形态为排列整齐的八字形，不产酸，12h。
采用流加尿素的方法及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH在7.5-8.0，维持温度在30-32℃.
•菌体生长停止期，谷氨酸合成，糖和尿素分解产生α-酮戊二酸和氨用于合成谷氨酸。
及时流加尿素以提供足够的氨并使pH维持在7.2-7.4。
大量通气，控制温度34℃-37℃。
•发酵后期，菌体衰老，糖耗缓慢，残糖低。
营养物耗尽酸浓度不再增加时，及时放罐。
一般发酵周期为30h。
谷氨酸的提取方法，一般有等电点法、离子交换法、金属盐沉淀法、盐酸盐法和电渗析法。
目前用的较普遍的有等电点法和离子交换法。
•等电点法利用谷氨酸是两性电解质的性质。
将发酵液加硫酸调pH至谷氨酸的等电点，使谷氨酸沉淀析出。
•离子交换法先将发酵液稀释至一定浓度，用盐酸或硫酸将发酵液调至一定的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，达到浓缩和提纯谷氨酸的目的。
•金属盐沉淀法利用谷氨酸与Zn2+、Ca2+等金属离子作用生成难溶于水的谷氨酸盐而沉淀析出。
谷氨酸生产现状
•工业化生产开始于由水解小麦面筋或大豆蛋白质而制取。
•1957年，日本率先采用微生物发酵法生产，并投入大规模工业化生产，这是被誉为现代发酵工业的重大创举，使发酵工业进入调节代谢的调控阶段。
•目前世界产谷氨酸钠30万吨/年占氨基酸总量2/3。
•我国现已有200余家生产，年产量达15万吨，居世界首位。
The end,thank you!。