谷氨酸发酵主要影响因素及其控制
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
使胞内代谢产物迅速排出的方法
生理学手段
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。
原因：青霉素可抑 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。
利用膜缺损突变株
Text
油酸缺陷型菌株，并 在培养过程中，有限 Text 制地添加油酸，合成 Text 有缺损的膜。
溶氧
低溶氧(DO= 10%)控 制条件下，谷氨酸 生成速度明显比高 溶氧(DO=50%)条件 下要高，并且最终 谷氨酸浓度也比高 溶氧条件下的高。
溶氧浓度与GA浓度的关系* 郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73.
不同溶氧条件下谷氨酸脱氢酶酶活变化曲线*
池田菊苗
味精
➢ 我国在1965年实现谷 氨酸发酵法生产味精。
➢ 我国现已有200余家企 业生产味精，年产量 达近200万吨，居世界 首位。
二 味精的生产工艺
三 谷氨酸的发酵途径
四 谷氨酸发酵影响因素及其控制
内在因素
❖ 生物素缺陷型菌株 ❖ 各种酶的影响
影响因素
环境因素
❖ 流加糖浓度 ❖ 流加糖速度 ❖ 生物素 ❖ 发酵温度 ❖ 溶氧 ❖ 泡沫
黄色短杆菌
内在因素 各种酶的影响
1
2
3
异柠檬酸裂解酶活 力欠缺
菌种的异柠檬酸裂解酶 活力欠缺，糖的代谢才 能沿着α- 酮戊二酸的方 向进行，从而有利于谷 氨酸的积累。
α- 酮戊二酸脱氢酶 能力微弱
谷氨酸产酸菌丧失或仅 有微弱的α- 酮戊二酸脱 氢酶，使α- 酮戊二酸不 能继续氧化，停留在α酮戊二酸的生成积累上， 为谷氨酸的生成奠定物 质基础。
都较高。
赵二红.流加糖流加速度对谷氨酸发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(3):1.
生物素过 量时，促 进菌体生 长，但谷 氨酸产量 低。
生物素
异柠檬酸裂解酶活性加强， 乙醛酸循环活跃，α-酮戊 二酸生成量减少；
转氨酶活力增强，谷氨 酸转变成其它氨基酸；
使菌体细胞膜通透性降低， 谷氨酸不能及时排出，其合 成途径受阻。
内在因素 生物素缺陷型菌株
➢ 生物素是不饱和脂肪酸 合成过程中所需的乙酰 CoA羧化酶的辅基。
生物素缺陷型菌种不能 合成生物素，抑制不饱 和脂肪酸的合成。磷脂 合成量减少，细胞膜的 通透性增大，提高谷氨 酸的产量。
➢ 我国使用的谷氨酸生产菌株 有： 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、 黄色短杆菌T6～13等。
➢ 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。
➢ 随着科技的不断发展，研究的不断深入，相信在 不远的未来，我们在发酵领域会取得更大的成 绩！！
谢谢大家！
1
2
3
泡沫形成泡盖时， 代谢产生的气体不 能及时排出，妨碍 菌体呼吸作用，影 响菌体的正常代谢。
泡沫过多，发酵液 会外溢，造成浪费 和污染。
泡沫过多，易冲上 罐顶，造成染菌。
泡沫的控制
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 硅酮等化学 消泡剂
谷氨酸产生菌的发酵条件与产物的关系
谷氨酸发酵主要影响因素 及其控制
来自百度文库
1 味精工业的发展
2 味精的生产工艺
目
录
3 谷氨酸的发酵途径
4 谷氨酸发酵影响因素及其控制
5 结束语
一 味精工业的发展
➢ 味精（分子式C5H8NO4Na)，也称味素，因起源于小麦， 俗称麸酸钠、谷氨酸钠。
➢ 1907年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种 昆布（海带）汤蒸发后留下的棕色晶体，即谷氨酸，并在 1908年开始制造商品---味精。
L-谷氨酸脱氢酶活 性强
在有过量的NH4 +存在 下，通过强活性的L 谷氨酸脱氢酶的作用， α- 酮戊二酸易生成谷 氨酸。
流加糖浓度 流加糖速度
生物素
环境因素
发酵温度 溶氧 泡沫
流加糖浓度
流加糖浓度与GA、糖转化率的关系*
➢ 在流加糖速度为12ml/h的情况下， ➢ 随着流加糖浓度的增加，其产酸水平有所提高； ➢ 随着浓度的增加，转化率有所下降，糖的未利用率增加； ➢ 从设定的12ml/h的流速来看，选择30～35g/dl的流加糖浓度最佳。
赵二红.谷氨酸发酵流加糖浓度对发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(2):3.
流加糖速度
流加速度与GA、糖转化率的关系*
在流加糖浓度为40g/dl的情况下， ➢ 随着流加糖流加速度的增加，其产酸水平有增高的趋势，当速度达到
一定值时产酸不再提高； ➢ 随着流加速度的增加，转化率的变化趋势是先升后降； ➢ 流加糖的流加速度在13～16ml/h最为合适，其转化率和产酸相对来说
控制因 子
发酵产品转换
氧气
乳酸（通气不足）←→谷氨酸（通气充足）
NH4+ α-酮戊二酸（缺乏）←→谷氨酸（适量）←→谷氨 酰胺（过量）
温度
38～39℃
生物素
乳酸或琥珀酸（丰富）←→谷氨酸（缺乏）
流加糖 浓度
流加糖 速度
30～35g/dl 13～16ml/h
五 结束语
➢ 谷氨酸发酵过程中，生产菌种的特性、生物素、 发酵温度、NH4+浓度、通风和发酵产生的泡沫都 是影响谷氨酸积累的主要因素。
从左图可以看出，高
溶氧条件下，产酸中 后期GDH的酶活下降 很快，这可能是由于 在高溶氧条件下，剧 烈的通气和搅拌加剧 了菌体的死亡速度和 发酵活性的衰减。
郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73.
泡沫
谷氨酸发酵是好气性发酵，因通风和搅拌产生泡 沫是正常的，但泡沫过多会带来一系列问题：
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 Text 谷氨酸大量渗漏。
发酵温度
温度与GA、糖转化率的关系*
从实验的数据来看，温度的控制在38-39℃之间为最佳，该温度 下，转化率较高，低于37℃转化率受较大的影响，而高于40℃的 培养温度也使菌体受到伤害，影响转化率。
赵二红.谷氨酸发酵最佳温度实验[J].发酵科技通讯.2004,33(1):1-2.
使胞内代谢产物迅速排出的方法
生理学手段
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。
原因：青霉素可抑 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。
利用膜缺损突变株
Text
油酸缺陷型菌株，并 在培养过程中，有限 Text 制地添加油酸，合成 Text 有缺损的膜。
溶氧
低溶氧(DO= 10%)控 制条件下，谷氨酸 生成速度明显比高 溶氧(DO=50%)条件 下要高，并且最终 谷氨酸浓度也比高 溶氧条件下的高。
溶氧浓度与GA浓度的关系* 郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73.
不同溶氧条件下谷氨酸脱氢酶酶活变化曲线*
池田菊苗
味精
➢ 我国在1965年实现谷 氨酸发酵法生产味精。
➢ 我国现已有200余家企 业生产味精，年产量 达近200万吨，居世界 首位。
二 味精的生产工艺
三 谷氨酸的发酵途径
四 谷氨酸发酵影响因素及其控制
内在因素
❖ 生物素缺陷型菌株 ❖ 各种酶的影响
影响因素
环境因素
❖ 流加糖浓度 ❖ 流加糖速度 ❖ 生物素 ❖ 发酵温度 ❖ 溶氧 ❖ 泡沫
黄色短杆菌
内在因素 各种酶的影响
1
2
3
异柠檬酸裂解酶活 力欠缺
菌种的异柠檬酸裂解酶 活力欠缺，糖的代谢才 能沿着α- 酮戊二酸的方 向进行，从而有利于谷 氨酸的积累。
α- 酮戊二酸脱氢酶 能力微弱
谷氨酸产酸菌丧失或仅 有微弱的α- 酮戊二酸脱 氢酶，使α- 酮戊二酸不 能继续氧化，停留在α酮戊二酸的生成积累上， 为谷氨酸的生成奠定物 质基础。
都较高。
赵二红.流加糖流加速度对谷氨酸发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(3):1.
生物素过 量时，促 进菌体生 长，但谷 氨酸产量 低。
生物素
异柠檬酸裂解酶活性加强， 乙醛酸循环活跃，α-酮戊 二酸生成量减少；
转氨酶活力增强，谷氨 酸转变成其它氨基酸；
使菌体细胞膜通透性降低， 谷氨酸不能及时排出，其合 成途径受阻。
内在因素 生物素缺陷型菌株
➢ 生物素是不饱和脂肪酸 合成过程中所需的乙酰 CoA羧化酶的辅基。
生物素缺陷型菌种不能 合成生物素，抑制不饱 和脂肪酸的合成。磷脂 合成量减少，细胞膜的 通透性增大，提高谷氨 酸的产量。
➢ 我国使用的谷氨酸生产菌株 有： 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、 黄色短杆菌T6～13等。
➢ 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。
➢ 随着科技的不断发展，研究的不断深入，相信在 不远的未来，我们在发酵领域会取得更大的成 绩！！
谢谢大家！
1
2
3
泡沫形成泡盖时， 代谢产生的气体不 能及时排出，妨碍 菌体呼吸作用，影 响菌体的正常代谢。
泡沫过多，发酵液 会外溢，造成浪费 和污染。
泡沫过多，易冲上 罐顶，造成染菌。
泡沫的控制
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 硅酮等化学 消泡剂
谷氨酸产生菌的发酵条件与产物的关系
谷氨酸发酵主要影响因素 及其控制
来自百度文库
1 味精工业的发展
2 味精的生产工艺
目
录
3 谷氨酸的发酵途径
4 谷氨酸发酵影响因素及其控制
5 结束语
一 味精工业的发展
➢ 味精（分子式C5H8NO4Na)，也称味素，因起源于小麦， 俗称麸酸钠、谷氨酸钠。
➢ 1907年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种 昆布（海带）汤蒸发后留下的棕色晶体，即谷氨酸，并在 1908年开始制造商品---味精。
L-谷氨酸脱氢酶活 性强
在有过量的NH4 +存在 下，通过强活性的L 谷氨酸脱氢酶的作用， α- 酮戊二酸易生成谷 氨酸。
流加糖浓度 流加糖速度
生物素
环境因素
发酵温度 溶氧 泡沫
流加糖浓度
流加糖浓度与GA、糖转化率的关系*
➢ 在流加糖速度为12ml/h的情况下， ➢ 随着流加糖浓度的增加，其产酸水平有所提高； ➢ 随着浓度的增加，转化率有所下降，糖的未利用率增加； ➢ 从设定的12ml/h的流速来看，选择30～35g/dl的流加糖浓度最佳。
赵二红.谷氨酸发酵流加糖浓度对发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(2):3.
流加糖速度
流加速度与GA、糖转化率的关系*
在流加糖浓度为40g/dl的情况下， ➢ 随着流加糖流加速度的增加，其产酸水平有增高的趋势，当速度达到
一定值时产酸不再提高； ➢ 随着流加速度的增加，转化率的变化趋势是先升后降； ➢ 流加糖的流加速度在13～16ml/h最为合适，其转化率和产酸相对来说
控制因 子
发酵产品转换
氧气
乳酸（通气不足）←→谷氨酸（通气充足）
NH4+ α-酮戊二酸（缺乏）←→谷氨酸（适量）←→谷氨 酰胺（过量）
温度
38～39℃
生物素
乳酸或琥珀酸（丰富）←→谷氨酸（缺乏）
流加糖 浓度
流加糖 速度
30～35g/dl 13～16ml/h
五 结束语
➢ 谷氨酸发酵过程中，生产菌种的特性、生物素、 发酵温度、NH4+浓度、通风和发酵产生的泡沫都 是影响谷氨酸积累的主要因素。
从左图可以看出，高
溶氧条件下，产酸中 后期GDH的酶活下降 很快，这可能是由于 在高溶氧条件下，剧 烈的通气和搅拌加剧 了菌体的死亡速度和 发酵活性的衰减。
郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73.
泡沫
谷氨酸发酵是好气性发酵，因通风和搅拌产生泡 沫是正常的，但泡沫过多会带来一系列问题：
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 Text 谷氨酸大量渗漏。
发酵温度
温度与GA、糖转化率的关系*
从实验的数据来看，温度的控制在38-39℃之间为最佳，该温度 下，转化率较高，低于37℃转化率受较大的影响，而高于40℃的 培养温度也使菌体受到伤害，影响转化率。
赵二红.谷氨酸发酵最佳温度实验[J].发酵科技通讯.2004,33(1):1-2.