味精
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)。
→高生物素水平（产酸12～15g／dl）。 提取工艺进展：等电点法（少数锌盐法）→等电离交法 →低温连续等电点法（少数厂家采用）。 精制工艺进展：全粉炭脱色、硫化碱除铁→颗粒炭脱 色、树脂除铁。
（三）温度的影响及其控制
菌体生长达一定程度后开始产生氨基酸，菌体
生长最适温度和氨基酸合成的最适温度不同。
菌体生长阶段：3034℃
产酸阶段：3436℃
（四）溶解氧的控制
大小由通风量和搅拌转速决定。
发酵产酸阶段，通风量要适量。
过大：NADPH2通过呼吸链被氧பைடு நூலகம்，影响-酮戊二酸还原
氨基化，使-酮戊二酸蓄积。
（1）EMP:丙酮酸，ATP,NADH2 （2）HMP:6－磷酸果糖 3－磷酸甘油酸 丙酮酸
NADPH2:－酮戊二酸还原氨基化必需的供氢体。
（3）TCA循环:生成谷氨酸前体物质－酮戊二酸。
（4）CO2固定反应:补充草酰乙酸。
（5）乙醛酸循环:使琥铂酸、延胡索酸和苹果酸的量得 到补充，维持TCA循环的正常运转。 （6）还原氨基化反应:－酮戊二酸
因而用阳离子交换树脂。
理论上讲发酵液上柱的pH值应低于
3.22，但实际上控制在5.0 6.0之间，
因Na+、NH4+交换能力>谷氨酸，优先交换，
臵换出H+使pH值低于3.2，使谷氨酸成为 阳离子，但不能>6.0。
4.电渗析法
膜分离过程，利用的是电位差。
二次电渗析法：
pH3.2：除去各种盐类。
4.谷氨酸产生菌（全是细菌）
棒杆菌属
Corynebacterium
短杆菌属
北京棒杆菌 C. pekinense 钝齿棒杆菌 C. crenatum 谷氨酸棒杆菌 C. glutamicum 黄色短杆菌 B. flvum 产氨短杆菌 B. ammoniagenes
Brevibacterium
小杆菌属
脂肪酸的生物合成：
利用乙酰CoA（直接原料是丙二酸单酰 CoA）在乙酰CoA羧化酶（辅基为生物素）催
化下合成。
脂肪酸＋甘油磷酸
磷脂＋蛋白质
生物膜 因此，脂肪酸是组成细胞膜类脂的必要成分。 生物素限量，不利于脂肪酸的合成，有利于 谷氨酸透过细胞膜分泌至体外。
使胞内代谢产物迅速排出的方法
1. 用生理学手段——
不足：发酵液pH值偏低，生成乳酸和琥珀酸，谷氨酸少。
环境条件引起谷氨酸合成的代谢转换
控制 因子
产物
(不足)乳酸或琥珀酸
(不足)α-酮戊二酸
氧
NH+4
谷氨酸(充足)
谷氨酸(适量)
α-酮戊二酸(过量)
谷氨酰胺(过量)
生物 谷氨酸 (限量) 乳酸或琥珀酸(充足) 素 pH (酸性)N-乙酰-谷氨酰胺 谷氨酸(中性或微碱性) 磷酸 (适量)谷氨酸 盐 缬氨酸
应采用的最好方法是（
）
A．加大菌种密度
B．改变碳源和氮源比例 C．改变菌体细胞膜通透性
D．加大葡萄糖释放量
为什么添加适量生物素或青霉素可提高谷氨酸产量？
控制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、谷氨
生物素：乙酰-CoA羧化酶的辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有关。
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，并引起反馈 抑制，加适量青霉素可提高Glu产量。
味精发展历史
1866年由德国人RITTHAUSEN博士从研 究面筋分解时首先发现。 1908年池田博士於日本正式试验成功， 并获得专利权，取名“味之素” 1923年 ，吴蕴初 ，取名味精，意为调 味品中之精华；天厨味精厂成立，并以 “佛手”为商标。
味精分类
80°味精，其谷氨酸钠含量为80%；另 一种是99°味精，其谷氨酸钠含量为 99.9%，又称纯味精或无盐味精。
（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，进而影响
磷酯的合成。
（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。
b.转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸。
生物素：B族维生素的一种，又称维生
素H或辅酶R。是合成脂肪酸所必需的。
3.离子交换法
用阳离子交换树脂吸附谷氨酸形成的阳
离子，再用热碱（ 60 ℃ 4% NaOH ）洗脱，
收集相应流分，加盐酸结晶。
GA+ <2 GA± 3.22 GA7.0 GA= >12
pI
谷氨酸是酸性氨基酸，含2个羧基1个
氨基，与阴离子交换树脂要比与阳离子交
换树脂强，但阴离子机械强度差，价格贵，
三、下游过程 （一）谷氨酸的提取方法 1.等电点沉淀法 （1）水解等电点法 （2）低温等电点法 （3）低温连续等电点法
2. 不溶性盐沉淀法
（1）锌盐法
谷氨酸＋锌离子
pH2.4
pH6.3
谷氨酸锌沉淀
加酸
溶液
谷氨酸结晶
（2）盐酸盐法： Glu在浓盐酸中生成并析出谷氨酸盐酸盐。 这是用盐酸水解面筋生产谷氨酸的原理。 （3）钙盐法： 高温谷氨酸钙溶解度大，与菌体等不溶性杂质 分开，降温，析出谷氨酸钙沉淀，加NaHCO3 直接得 到味精。
第六章 发酵工艺实例介绍 第一节 味精
一、概述
• 早期—从天然的食物材料中取得 • 中期—最早商业化制造味精的原料是面筋 • 近期—糖是生产味精的主要原料
Introduction 味精是谷氨酸的一种钠盐C5H8NO4Na ，为有鲜味的物质，学名叫谷氨酸钠，亦称 味素。此外还含有少量食盐、水分、脂肪、 糖、铁、磷等物质。味精是鲜味调味品类烹 饪原料，以小麦、大豆等含蛋白质较多的原 料经水解法制得或以淀粉为原料经发酵法加 工而成的一种粉末状或结晶状的调味品，也 可用甜菜、蜂蜜等通过化学合成制作。
味精如何产生“鲜味”
味精的重要功能在于它能产生“鲜味”。 人的味觉器官中存在着专门的氨基酸受 体。当味精被人们食用时，刺激位于舌 部味蕾的氨基酸受体，就能使人感受到 可口的鲜味。
味精的毒性
1987年3月17至22日，荷兰海牙召开的十九届 联合国粮食及世界卫生组织食品添加剂法规委 员会会议上作出决议，取消每天摄取6克至7.5 克味精（MSG）的食用限量规定。这项决议意 味着作为食品风味增强剂的味精，人们可以无 疑虑地按各人喜爱程度摄取。美国食品与药物 管理局在收集了大量的文献和试验数据后，提 出“在现在的使用量、食用方法下，长期食用 味精对人体没有什么损害障碍”。
谷氨酸脱氢酶
谷氨酸
回补反应
COOH C O CH3
NADPH CO2
NADP
+
COOH
苹果酸酶
苹果酸脱氢酶 NAD+
COOH
CHOH CH2 COOH
C O
NADH CH2
COOH
3.谷氨酸生产菌的生化特征
（1）有苹果酸酶和丙酮酸羧化酶。 （2）－酮戊二酸脱氢酶活性弱，异柠檬酸脱氢 酶活性强，异柠檬酸裂解酶活性弱。 （3）谷氨酸脱氢酶活性高，经呼吸链氧化NADPH2 的能力弱。 （4）菌体本身利用谷氨酸的能力低。
嗜氨小杆菌 M. ammoniaphilum 球形节杆菌 A. globiformis
Microbacterium
节杆菌属
Arthrobacter
共同点：
1）革兰氏阳性。
2）不形成芽孢。
3）没有鞭毛，不能运动。
4）需要生物素作为生长因子。
5）在通气条件下产谷氨酸（需氧微生物）。
三、谷氨酸发酵的工艺控制
pH3.2:除去蛋白质、残糖和色素等非电解质。
（二）味精制造
谷氨酸溶于水活性炭脱色加Na2CO3中和
谷氨酸单钠（味精粗品）除铁过滤活性
炭脱色减压浓缩结晶离心分离干燥 成品
我国味精技术进展情况
制糖工艺进展：酸法水解→酶酸法水解→双酶法水解。
发酵工艺进展：亚适量生物素水平（产酸4～6g／dl）
3.无机盐：磷酸盐、镁、钾、钠、铁、锰、铜，其中
磷酸盐对发酵有显著影响。 不足：糖代谢受抑制，菌体生长不足。 过多：a.细胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。 b.促使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脱羧生成）缩 合生成缬氨酸的前体物——－乙醛乳酸， 使缬氨酸在发酵液中蓄积。
4. 生长因子：生物素
作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。
二、谷氨酸的生物合成机理
1. 谷氨酸 （-氨基戊二酸） O C-OH H2N- C- H H-C-H H-C-H H-C O OH L-型 第一代鲜味剂 L-谷氨酸单钠盐——味精
HMP: Hexosemonophosphate pathway
葡萄糖 6-P-葡萄糖 3-P-甘油醛 丙酮酸 草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 谷氨酸 6-P-葡萄糖酸 5-P-核糖 乙酰CoA 柠檬酸 异柠檬酸 琥珀酸 α- 酮戊二酸 透过细胞膜 谷氨酸
•甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株
低，易造成谷氨酸大量渗漏。应用甘油缺陷型菌株，
就是在生物素或油酸过量的情况下，也可以获得大 量谷氨酸。
控制细胞膜的渗透性
(1) 通过生理学手段控制细胞膜渗透性
青霉素
生物素
细胞膜渗透性
谷氨酸
(2) 通过细胞膜缺损突变控制细胞膜渗透性
油酸缺陷型
谷氨酸
油酸
工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，
（一）培养基
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
2.氮源：铵盐、尿素、氨水
C/N＝100：1521，实际高达100：28 因为：1）用于调整pH。 2）分解产生的NH3从发酵液中逸出。 产酸阶段： NH4+不足：使-酮戊二酸蓄积而很少有谷氨酸生成。 NH4+过量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。
直接抑制膜合成或使膜受缺损
• 如: Glu发酵中，控制生物素亚适量可大量分泌
Glu；
• 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；
2. 利用膜缺损突变株 ——
油酸缺陷型、甘油缺陷型
•如:用谷氨酸生产菌的油酸缺陷型，培养过程中，有
限制地添加油酸，合成有缺损的膜，使细胞膜发生
渗漏而提高谷氨酸产量。
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，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。
（二）pH的影响及其控制
作用机理：主要影响酶的活性和菌的代谢。
在氮源供应充分和微酸性条件下，谷氨酸发
酵转向谷氨酰胺发酵。
pH控制在中性或微碱性。
方法：流加尿素和氨水。
（三）温度的影响及其控制
菌体生长达一定程度后开始产生氨基酸，菌体
生长最适温度和氨基酸合成的最适温度不同。
菌体生长阶段：3034℃
产酸阶段：3436℃
（四）溶解氧的控制
大小由通风量和搅拌转速决定。
发酵产酸阶段，通风量要适量。
过大：NADPH2通过呼吸链被氧பைடு நூலகம்，影响-酮戊二酸还原
氨基化，使-酮戊二酸蓄积。
（1）EMP:丙酮酸，ATP,NADH2 （2）HMP:6－磷酸果糖 3－磷酸甘油酸 丙酮酸
NADPH2:－酮戊二酸还原氨基化必需的供氢体。
（3）TCA循环:生成谷氨酸前体物质－酮戊二酸。
（4）CO2固定反应:补充草酰乙酸。
（5）乙醛酸循环:使琥铂酸、延胡索酸和苹果酸的量得 到补充，维持TCA循环的正常运转。 （6）还原氨基化反应:－酮戊二酸
因而用阳离子交换树脂。
理论上讲发酵液上柱的pH值应低于
3.22，但实际上控制在5.0 6.0之间，
因Na+、NH4+交换能力>谷氨酸，优先交换，
臵换出H+使pH值低于3.2，使谷氨酸成为 阳离子，但不能>6.0。
4.电渗析法
膜分离过程，利用的是电位差。
二次电渗析法：
pH3.2：除去各种盐类。
4.谷氨酸产生菌（全是细菌）
棒杆菌属
Corynebacterium
短杆菌属
北京棒杆菌 C. pekinense 钝齿棒杆菌 C. crenatum 谷氨酸棒杆菌 C. glutamicum 黄色短杆菌 B. flvum 产氨短杆菌 B. ammoniagenes
Brevibacterium
小杆菌属
脂肪酸的生物合成：
利用乙酰CoA（直接原料是丙二酸单酰 CoA）在乙酰CoA羧化酶（辅基为生物素）催
化下合成。
脂肪酸＋甘油磷酸
磷脂＋蛋白质
生物膜 因此，脂肪酸是组成细胞膜类脂的必要成分。 生物素限量，不利于脂肪酸的合成，有利于 谷氨酸透过细胞膜分泌至体外。
使胞内代谢产物迅速排出的方法
1. 用生理学手段——
不足：发酵液pH值偏低，生成乳酸和琥珀酸，谷氨酸少。
环境条件引起谷氨酸合成的代谢转换
控制 因子
产物
(不足)乳酸或琥珀酸
(不足)α-酮戊二酸
氧
NH+4
谷氨酸(充足)
谷氨酸(适量)
α-酮戊二酸(过量)
谷氨酰胺(过量)
生物 谷氨酸 (限量) 乳酸或琥珀酸(充足) 素 pH (酸性)N-乙酰-谷氨酰胺 谷氨酸(中性或微碱性) 磷酸 (适量)谷氨酸 盐 缬氨酸
应采用的最好方法是（
）
A．加大菌种密度
B．改变碳源和氮源比例 C．改变菌体细胞膜通透性
D．加大葡萄糖释放量
为什么添加适量生物素或青霉素可提高谷氨酸产量？
控制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、谷氨
生物素：乙酰-CoA羧化酶的辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有关。
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，并引起反馈 抑制，加适量青霉素可提高Glu产量。
味精发展历史
1866年由德国人RITTHAUSEN博士从研 究面筋分解时首先发现。 1908年池田博士於日本正式试验成功， 并获得专利权，取名“味之素” 1923年 ，吴蕴初 ，取名味精，意为调 味品中之精华；天厨味精厂成立，并以 “佛手”为商标。
味精分类
80°味精，其谷氨酸钠含量为80%；另 一种是99°味精，其谷氨酸钠含量为 99.9%，又称纯味精或无盐味精。
（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，进而影响
磷酯的合成。
（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。
b.转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸。
生物素：B族维生素的一种，又称维生
素H或辅酶R。是合成脂肪酸所必需的。
3.离子交换法
用阳离子交换树脂吸附谷氨酸形成的阳
离子，再用热碱（ 60 ℃ 4% NaOH ）洗脱，
收集相应流分，加盐酸结晶。
GA+ <2 GA± 3.22 GA7.0 GA= >12
pI
谷氨酸是酸性氨基酸，含2个羧基1个
氨基，与阴离子交换树脂要比与阳离子交
换树脂强，但阴离子机械强度差，价格贵，
三、下游过程 （一）谷氨酸的提取方法 1.等电点沉淀法 （1）水解等电点法 （2）低温等电点法 （3）低温连续等电点法
2. 不溶性盐沉淀法
（1）锌盐法
谷氨酸＋锌离子
pH2.4
pH6.3
谷氨酸锌沉淀
加酸
溶液
谷氨酸结晶
（2）盐酸盐法： Glu在浓盐酸中生成并析出谷氨酸盐酸盐。 这是用盐酸水解面筋生产谷氨酸的原理。 （3）钙盐法： 高温谷氨酸钙溶解度大，与菌体等不溶性杂质 分开，降温，析出谷氨酸钙沉淀，加NaHCO3 直接得 到味精。
第六章 发酵工艺实例介绍 第一节 味精
一、概述
• 早期—从天然的食物材料中取得 • 中期—最早商业化制造味精的原料是面筋 • 近期—糖是生产味精的主要原料
Introduction 味精是谷氨酸的一种钠盐C5H8NO4Na ，为有鲜味的物质，学名叫谷氨酸钠，亦称 味素。此外还含有少量食盐、水分、脂肪、 糖、铁、磷等物质。味精是鲜味调味品类烹 饪原料，以小麦、大豆等含蛋白质较多的原 料经水解法制得或以淀粉为原料经发酵法加 工而成的一种粉末状或结晶状的调味品，也 可用甜菜、蜂蜜等通过化学合成制作。
味精如何产生“鲜味”
味精的重要功能在于它能产生“鲜味”。 人的味觉器官中存在着专门的氨基酸受 体。当味精被人们食用时，刺激位于舌 部味蕾的氨基酸受体，就能使人感受到 可口的鲜味。
味精的毒性
1987年3月17至22日，荷兰海牙召开的十九届 联合国粮食及世界卫生组织食品添加剂法规委 员会会议上作出决议，取消每天摄取6克至7.5 克味精（MSG）的食用限量规定。这项决议意 味着作为食品风味增强剂的味精，人们可以无 疑虑地按各人喜爱程度摄取。美国食品与药物 管理局在收集了大量的文献和试验数据后，提 出“在现在的使用量、食用方法下，长期食用 味精对人体没有什么损害障碍”。
谷氨酸脱氢酶
谷氨酸
回补反应
COOH C O CH3
NADPH CO2
NADP
+
COOH
苹果酸酶
苹果酸脱氢酶 NAD+
COOH
CHOH CH2 COOH
C O
NADH CH2
COOH
3.谷氨酸生产菌的生化特征
（1）有苹果酸酶和丙酮酸羧化酶。 （2）－酮戊二酸脱氢酶活性弱，异柠檬酸脱氢 酶活性强，异柠檬酸裂解酶活性弱。 （3）谷氨酸脱氢酶活性高，经呼吸链氧化NADPH2 的能力弱。 （4）菌体本身利用谷氨酸的能力低。
嗜氨小杆菌 M. ammoniaphilum 球形节杆菌 A. globiformis
Microbacterium
节杆菌属
Arthrobacter
共同点：
1）革兰氏阳性。
2）不形成芽孢。
3）没有鞭毛，不能运动。
4）需要生物素作为生长因子。
5）在通气条件下产谷氨酸（需氧微生物）。
三、谷氨酸发酵的工艺控制
pH3.2:除去蛋白质、残糖和色素等非电解质。
（二）味精制造
谷氨酸溶于水活性炭脱色加Na2CO3中和
谷氨酸单钠（味精粗品）除铁过滤活性
炭脱色减压浓缩结晶离心分离干燥 成品
我国味精技术进展情况
制糖工艺进展：酸法水解→酶酸法水解→双酶法水解。
发酵工艺进展：亚适量生物素水平（产酸4～6g／dl）
3.无机盐：磷酸盐、镁、钾、钠、铁、锰、铜，其中
磷酸盐对发酵有显著影响。 不足：糖代谢受抑制，菌体生长不足。 过多：a.细胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。 b.促使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脱羧生成）缩 合生成缬氨酸的前体物——－乙醛乳酸， 使缬氨酸在发酵液中蓄积。
4. 生长因子：生物素
作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。
二、谷氨酸的生物合成机理
1. 谷氨酸 （-氨基戊二酸） O C-OH H2N- C- H H-C-H H-C-H H-C O OH L-型 第一代鲜味剂 L-谷氨酸单钠盐——味精
HMP: Hexosemonophosphate pathway
葡萄糖 6-P-葡萄糖 3-P-甘油醛 丙酮酸 草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 谷氨酸 6-P-葡萄糖酸 5-P-核糖 乙酰CoA 柠檬酸 异柠檬酸 琥珀酸 α- 酮戊二酸 透过细胞膜 谷氨酸
•甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株
低，易造成谷氨酸大量渗漏。应用甘油缺陷型菌株，
就是在生物素或油酸过量的情况下，也可以获得大 量谷氨酸。
控制细胞膜的渗透性
(1) 通过生理学手段控制细胞膜渗透性
青霉素
生物素
细胞膜渗透性
谷氨酸
(2) 通过细胞膜缺损突变控制细胞膜渗透性
油酸缺陷型
谷氨酸
油酸
工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，
（一）培养基
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
2.氮源：铵盐、尿素、氨水
C/N＝100：1521，实际高达100：28 因为：1）用于调整pH。 2）分解产生的NH3从发酵液中逸出。 产酸阶段： NH4+不足：使-酮戊二酸蓄积而很少有谷氨酸生成。 NH4+过量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。
直接抑制膜合成或使膜受缺损
• 如: Glu发酵中，控制生物素亚适量可大量分泌
Glu；
• 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；
2. 利用膜缺损突变株 ——
油酸缺陷型、甘油缺陷型
•如:用谷氨酸生产菌的油酸缺陷型，培养过程中，有
限制地添加油酸，合成有缺损的膜，使细胞膜发生
渗漏而提高谷氨酸产量。
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，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。
（二）pH的影响及其控制
作用机理：主要影响酶的活性和菌的代谢。
在氮源供应充分和微酸性条件下，谷氨酸发
酵转向谷氨酰胺发酵。
pH控制在中性或微碱性。
方法：流加尿素和氨水。