味精生产实验

味精生产实验

一.实验目的

1.了解用等电点法从发酵液中回收谷氨酸的方法

2.掌握由谷氨酸制备谷氨酸钠的方法

3.掌握脱色，浓缩，结晶等单元操作的原理和方法

二.实验原理

味精是以碳水化合物（淀粉、大米、糖蜜等糖质）为原料，经微生物（谷氨酸棒杆菌等）发酵、提取、中和、结晶，制成的具有特殊鲜味的白色结晶粉末。是调料品中最重要的增鲜剂，直接影响着调味料的口感。味精中的主要成分是谷氨酸钠，因此味精中谷氨酸钠的含量，是影响调料产品质量的主要因素。要保证调料产品的质量，味精中谷氨酸钠的纯度尤为重要。

谷氨酸钠则来源于谷氨酸和碳酸钠的反应，而谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，参与脑蛋白质代谢与糖代谢、促进氧化过程、改善中枢神经系统、还可用于治疗胃酸不足和胃酸过少症，在医药、食品及化工等行业有着广泛的应。本实验通过发酵的方式来生产谷氨酸，然后利用它两性电解质的性质，通过谷氨酸分子的大小，溶解度，吸附剂的作用以及谷氨酸的成盐作用等进行谷氨酸的提取，最后经中和，结晶，浓缩等方法制取谷氨酸钠。

三.实验材料

仪器：500ml三角瓶移液管电子天平可见光分光光度计比色皿试管烧杯发酵罐电热套 250ml三角瓶超净工作台接种环摇床灭菌锅等药品：酒精葡萄糖牛肉膏蛋白胨酵母粉硫酸镁等

四.实验步骤

1.发酵菌株及培养基:

1.1 实验菌株：谷氨酸棒状杆菌

1.2 完全培养基（g/L）：葡萄糖5，牛肉膏10，蛋白胨10，酵母膏5，氯化钠5，琼脂20 ,在32 ℃培养20 ～ 24 h。

种子培养基(g/L)：葡萄糖25，玉米浆30，K2HPO41.5，MgSO4 0.5，尿素5，pH7.0～7.2。

发酵培养基(g/L)：葡萄糖140, 玉米浆3.0，Na2HPO41.0，氯化钾1.2，MgSO4 0.8，MnSO4 2mg，FeSO4 2mg，VB1 0.2mg，pH7.0～7.2。

发酵罐培养：按10% 的接种量接入种子液，转速140r/min，温度控制在

34 ～40 ℃之间，通气量为0.4L/L·min，流加液氨控制pH 值在7.0～7.2 之间，控制发酵周期在36h 内。

2.具体步骤如下：

2.1 菌种活化。

2.2 利用接种环挑取活化的菌种接到种子培养基上，然后摇床培养，培养时

间7~8h，转速180rPm 温度32℃。

2.3 利用移液管移取培养后的种子液到发酵培养基中，然后摇床培养，培养

时间24h 转速180rPm 温度34℃~36℃。

2.4 同时将配好的发酵培养基加到发酵罐中，进行实消，条件：温度116℃，时间20mins灭菌结束，冷却到34℃时通过火焰接种法接种，然后发酵培养，并每

隔一段时间进行参数的测定。包括：OD 残糖转速通气量温度 PH DO 罐压时间。

2.5 发酵过程控制

2.5.1 温度控制：谷氨酸发酵前期为菌体生长期，最适温度为30-32℃，后

期为谷氨酸产生期，产酸期温度控制在34-36℃。

2.5.2 PH控制：发酵过程产物的积累会导致PH下降，而流加氮源（氨水）

会导致PH升高，发酵中当PH下降到7.0-7.1时，应及时流加氮源。菌体生长期控

制PH不大于8.0，产酸期控制在PH7.1-7.2。

2.6 谷氨酸的提取,通常利用谷氨酸两性电解质的性质，谷氨酸的溶解度，分

子大小，吸附作用和谷氨酸的成盐作用把谷氨酸从发酵液提取出来。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，现介绍前两种，具体

见附录。

2.7 味精制造，将提取的粗谷氨酸溶于适量水中，加活性炭脱色，然后加碳

酸钠中和使之形成谷氨酸钠单盐，即可味精粗品。再经进一步精制(包括除铁，

脱色和结晶等)，便获得味精成品。流程如下：

碳酸钠硫化钠活性炭

↓↓↓

粗谷氨酸＋水＋活性炭→中和→除铁→脱色→压滤→二次脱色

↓

产品←干燥←离心分离←结晶←减压浓缩←压滤

具体操作：

1).工艺条件：

湿谷氨酸：水 = 1：2

湿谷氨酸：碳酸钠 = 1：0.3～0.4

湿谷氨酸：活性炭 = 1：0.01

T = 60℃ PH = 6.4

2).在烧杯中清水和活性炭升温到65℃，开始搅拌（60rpm/min）。投入谷氨酸，缓慢，逐步加入碳酸钠中和到PH = 6.4 ,加热到65℃，继续搅拌约30分钟。

3）.将澄清的脱色液用旋转蒸发仪抽虑浓缩，温度小于70℃，然后升温到80℃放料，冷却，搅拌2h后用冷水冷却到室温。

4）.分离：抽虑

5）.烘干，鼓风干燥箱（温度小于60℃），即可得到味精原粉。

2.8 味精中谷氨酸钠含量的测定（见附录）。

五.参数测定方法

1.OD的测量方法：

利用试管取一定的样品，然后稀释20倍，利用分光光度计在620nm下测量其OD值

2.残糖的测量方法:

2.1滴定法测量残糖:亚铁氰化钾快速法（见附录）。

3.其他参数可以通过发酵罐屏幕读取。

六.注意事项

1.严格的无菌操作，无论是接种还是发酵过程中调控。

2.灭菌时注意排气，防止“假压”现象的出现。

七.思考题

1.简述发酵法生产味精的原理。

2.在发酵过程中参数的变化对菌体的生长有什么影响？

3.分析影响谷氨酸结晶的因素？

附录

1.谷氨酸的提取

1.1等电点法

谷氨酸分子含有二个酸性的羧基和一个碱性的氨基，其等电点pi=3.22。在等电点时，谷氨酸的羧基和氨基离解程度相同溶液中还有等量的带不同电荷的阳离子和阴离子，总静电荷为零，此时，由于分子之间的相互碰撞以及静电引力的作用，会结合成聚合体而沉淀析出。因此，在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。故将发酵液用盐酸调节至3.22，谷氨酸就可沉淀析出，收率达到70%左右，此法操作方便，设备简单，缺点是周期长占地面积大，若采用冷冻低温等电点法，液温降到5℃以下，收率可达80%以上。其工艺流程图如下：

发酵液→离心除菌体（5000rpm,10mins）→加盐酸→育晶2h（PH4～4.5）→加盐酸→育晶2h(PH3.5～3.8) →加盐酸→育晶2h (PH3.0～3.2)→静置沉淀→母液和谷氨酸分离

等电点操作：

1）.先测定发酵液的体积，PH，谷氨酸含量和温度等，若放罐时上网发酵液温度高，应先将发酵液的温度冷却到25～30℃，消除泡沫后再开始调PH，用盐酸调到PH5.0。

2）.当PH达到4.5时,应放慢加酸速度，注意观察晶核形成情况，若有晶核形成，应停止加酸，搅拌，育晶2-4h。若发酵不正常，产酸低于4%，PH调到3.5～3.8左右。