第五章 谷氨酸及味精-2
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谷氨酸制味精
谷氨酸的中和、 第三节 谷氨酸的中和、除铁
氢镁盐具有消解焦虑症的功能。
第六章 谷氨酸制味精
谷氨酸的中和、 第三节 谷氨酸的中和、除铁
• • • • • • • • •
中和的工艺条件： 1）、投料比：湿谷氨酸：纯碱=1；0.3 2）、中和温度：60℃ 3）、 中和pH值：中性 4）、中和液浓度：21~23°Be 注意事项： 1）、中和升温问题 2）、谷氨酸质量问题 3）、碱的质量要求
第七章 谷氨酸制味精
谷氨酸 中和 沉淀 脱色 活性炭 硫化碱 过滤 脱色 过滤 GH15颗粒活性炭脱色 浓缩结晶 离心分离 母液 小结晶 干燥
第二节 谷氨酸制味精的工艺流程
水(或渣水) 碳酸钠
硫化碱 谷氨酸回调pH
活性炭脱色
活性炭二次脱色
硫化碱
晶种
流加母液
蒸馏水
结晶味精
干燥
过筛
粒状味精
拌盐粉碎
粉状味精
• 热稳定性
焦谷氨酸钠 谷氨酸一钠
H2O 在酸或碱的作用下
NaC5H8O4N
• 味精的生理作用与安全作用： 味精的生理作用与安全作用： • 1、参加氨基酸代谢 、
第一节 味精的性质
第六章 谷氨酸制味精
第一节Байду номын сангаас味精的性质
• 2、谷氨酸还参与脑蛋白质代谢与糖代谢，促进氧化过程， 谷氨酸还参与脑蛋白质代谢与糖代谢，促进氧化过程， 改善中枢神经系统的功能。 改善中枢神经系统的功能。 • 3、谷氨酸钠作为氨基酸类药。重症肝炎或肝功能不全时， 谷氨酸钠作为氨基酸类药。重症肝炎或肝功能不全时， 肝脏对由氨转化为尿素的环节发生障碍，导致血氨增高， 肝脏对由氨转化为尿素的环节发生障碍，导致血氨增高， 出现脑病症状。谷氨酸与精氨酸的摄入有利于降低及消除 出现脑病症状。 血氨，从而改善脑病症状防治肝昏迷。 血氨，从而改善脑病症状防治肝昏迷。 防治肝昏迷 • 4、【不良反应】①大量谷氨酸钠治疗肝性脑病时，可导致 不良反应】 大量谷氨酸钠治疗肝性脑病时， 严重的碱中毒与低血钾症，应同时检测电解质浓度； 严重的碱中毒与低血钾症，应同时检测电解质浓度；②输 液过快可出现流涎、脸红与呕吐、过敏等； 液过快可出现流涎、脸红与呕吐、过敏等；③儿童可出现 震颤。 震颤。
谷氨酸-课件
◆ 采用不同的氮源其添加方法不同，如液氨、尿素 等可采取流加方法。
◆ 碳氮比一般控制在100：15-30。
3、无机盐
◆ 一般微生物所需要的无机盐为磷酸盐、硫酸盐、 氯化物和含钾、钠、镁和铁的化合物。还需要一 些微量元素，如锰、铜、锌、钴、钼、碘和溴等。
◆ 微生物对无机盐的需要量很少，但对菌体的生长 和代谢产物的产生影响很大。
10、接种时间
◆ 利用对数生长期中后期的种子接种，可缩短其延 滞期，而且菌体生长迅速，菌体浓度相对较高， 有利于缩短发酵周期，提高代谢产物的产量。
11、接种量
◆ 接种量大小直接影响发酵产酸，接种量太小，发 酵前期生长缓慢，发酵整个时间长菌种的活力下 降，发酵效果差；接种量过大，会引起菌体增长 过快，单位体积内的养料和溶氧供应不足，代谢 废物较多，不利于产酸。
7、溶氧
◆ 谷氨酸发酵是典型好氧发酵，溶解氧对谷氨酸产 生菌种子培养影响很大。
◆ 溶解氧过低，菌体呼吸受到抑制，从而抑制生长， 引起乳酸等副产物的积累；但是并非溶氧越高越 好，当溶氧满足菌的需氧量后继续升高，不但会 造成浪费还会由于高氧水平抑制菌体生长和谷氨 酸的生成。
8、CO2
CO2对谷氨酸发酵有一定的影响。谷氨酸生物合 成需要CO2固定反应，如果CO2含量过高，也会影响 菌体正常呼吸作用。在供氧条件一定时， CO2对谷 氨酸发酵的影响不显著；与供氧效果相比， CO2的 作用较小。
5、PH
◆ 在谷氨酸发酵过程中，随着谷氨酸的不断生成， 发酵液的pH值不断的减小，对谷氨酸菌产生抑制， 为了维持发酵的最佳条件，采用流加尿素和液氨 (现在大多采用的是液氨)的方法。
◆ 发酵法在微生物发酵阶段，主要是获得谷氨酸， 在氨过量存在的情况下以谷氨酸铵的形式存在， 所以从发酵罐出来的是谷氨酸铵，而不是我们所 希望的谷氨酸。
◆ 碳氮比一般控制在100：15-30。
3、无机盐
◆ 一般微生物所需要的无机盐为磷酸盐、硫酸盐、 氯化物和含钾、钠、镁和铁的化合物。还需要一 些微量元素，如锰、铜、锌、钴、钼、碘和溴等。
◆ 微生物对无机盐的需要量很少，但对菌体的生长 和代谢产物的产生影响很大。
10、接种时间
◆ 利用对数生长期中后期的种子接种，可缩短其延 滞期，而且菌体生长迅速，菌体浓度相对较高， 有利于缩短发酵周期，提高代谢产物的产量。
11、接种量
◆ 接种量大小直接影响发酵产酸，接种量太小，发 酵前期生长缓慢，发酵整个时间长菌种的活力下 降，发酵效果差；接种量过大，会引起菌体增长 过快，单位体积内的养料和溶氧供应不足，代谢 废物较多，不利于产酸。
7、溶氧
◆ 谷氨酸发酵是典型好氧发酵，溶解氧对谷氨酸产 生菌种子培养影响很大。
◆ 溶解氧过低，菌体呼吸受到抑制，从而抑制生长， 引起乳酸等副产物的积累；但是并非溶氧越高越 好，当溶氧满足菌的需氧量后继续升高，不但会 造成浪费还会由于高氧水平抑制菌体生长和谷氨 酸的生成。
8、CO2
CO2对谷氨酸发酵有一定的影响。谷氨酸生物合 成需要CO2固定反应，如果CO2含量过高，也会影响 菌体正常呼吸作用。在供氧条件一定时， CO2对谷 氨酸发酵的影响不显著；与供氧效果相比， CO2的 作用较小。
5、PH
◆ 在谷氨酸发酵过程中，随着谷氨酸的不断生成， 发酵液的pH值不断的减小，对谷氨酸菌产生抑制， 为了维持发酵的最佳条件，采用流加尿素和液氨 (现在大多采用的是液氨)的方法。
◆ 发酵法在微生物发酵阶段，主要是获得谷氨酸， 在氨过量存在的情况下以谷氨酸铵的形式存在， 所以从发酵罐出来的是谷氨酸铵，而不是我们所 希望的谷氨酸。
第五章第二、三节打印笔记和练习参考答案
①在储存农产品时，可以在密闭的仓库里充入
CO2、N2，降低温度，或者降低水分含量，以降低呼吸
作用，减少有机物的消耗。
②用清水浸没蔬菜，隔绝空气，制作酸菜。 2.呼吸作用与含水量的关系：
在一定范围内细胞呼吸强度随含水量的增加而加 强，随含水量的减少而减弱。 3.呼吸作用与含氧量的关系：
在一定范围内，含氧量增加有氧呼吸加强，而 无氧呼吸受抑制。
有氧呼吸三个阶段的比较
有氧呼吸 场 所
第一阶段 第二阶段
细胞质 基质
线粒体
第三阶段 线粒体
反应物 产 物 释能
主要是 葡萄糖
丙酮酸
[H]、O2
丙酮酸 少量 [H]
CO2、[H] 少量
H2O
大量
无氧呼吸总反应式
C6H12O6细胞质酶基质2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯 块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等）
3.在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP分子中含有的化学 能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP 分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中 稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。 二＼拓展题：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”──ATP，这 可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。
Ｃ、抑制无氧呼吸 Ｄ、促进无氧呼吸
资料分析
实验一：分别向六支试管中通入用18O标记的等 量的氧气和用3H标记的等量的葡萄糖，一段时 间后，检测各试管，变化情况如下表：（常温）
1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 细胞匀浆 含细胞 含细胞 含细胞 含细胞 含线粒体
CO2、N2，降低温度，或者降低水分含量，以降低呼吸
作用，减少有机物的消耗。
②用清水浸没蔬菜，隔绝空气，制作酸菜。 2.呼吸作用与含水量的关系：
在一定范围内细胞呼吸强度随含水量的增加而加 强，随含水量的减少而减弱。 3.呼吸作用与含氧量的关系：
在一定范围内，含氧量增加有氧呼吸加强，而 无氧呼吸受抑制。
有氧呼吸三个阶段的比较
有氧呼吸 场 所
第一阶段 第二阶段
细胞质 基质
线粒体
第三阶段 线粒体
反应物 产 物 释能
主要是 葡萄糖
丙酮酸
[H]、O2
丙酮酸 少量 [H]
CO2、[H] 少量
H2O
大量
无氧呼吸总反应式
C6H12O6细胞质酶基质2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯 块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等）
3.在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP分子中含有的化学 能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP 分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中 稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。 二＼拓展题：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”──ATP，这 可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。
Ｃ、抑制无氧呼吸 Ｄ、促进无氧呼吸
资料分析
实验一：分别向六支试管中通入用18O标记的等 量的氧气和用3H标记的等量的葡萄糖，一段时 间后，检测各试管，变化情况如下表：（常温）
1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 细胞匀浆 含细胞 含细胞 含细胞 含细胞 含线粒体
6.谷氨酸及味精10-12-12
l
第八章
食醋（P148）
食醋是以醋酸为主体的液体酸味调味料， 但它与醋酸的稀溶液不同。因为除含有醋 酸以外，还含有其它的挥发性、不挥发性 的有机酸类、氨基酸类、脂类、糖类及无 机盐等等。所以它具有芳香美味的成份， 为人们日常生活中不可缺少的酸味的调料。
6
PDF pdfFactory Pro
4、国外产品
l 国际市场上的香醋（商品名）——
它辅料配兑而成的醋制品。
l
但亦有所谓醋精等特制品种，其酸度 可达10-15%。
l 合成醋的特点是不产生混浊和沉淀，
同时也无特殊的风味。
欧洲国家将果醋或麦芽醋进行蒸馏，则挥 发性醋酸与发酵中生成的挥发性物质如醇 类与酯类冷凝成为无色的蒸馏醋，再进行 配兑成5％酸度的成品。
Ø
Ø
酱油生产以蛋白质原料为主，淀粉质 原料为辅。 目前我国酱油生产中，主要以脱脂大 豆（豆饼粕)为发酵原料，其含有45～ 50%的粗蛋白质，是理想的蛋白质原料。
一、 酱油生产原料
Ø 淀粉质原料主要是面粉、小麦和麸皮。 Ø 这些原料在发酵过程中，经过以米曲
二、发酵菌种（P126）
Ø 酿造酱油常用的菌种以人工培养的米曲
压生产，所以产品成本较低。
糖质原料：甜菜、甘蔗糖蜜 化工原料：醋酸、乙醇、正烃烷（液
体石蜡）
Ø
3、生产常用菌种：
（1）AS1.299菌株：是65年从食品厂的淀粉废浆 水中分离出的一株革兰氏染色反应为阳性、无 芽孢的产生谷氨酸的细菌。定名为北京棒状杆 菌。 （2）AS1.542菌株：是从广州酿酒厂的土壤中分 离出来的，定名为钝齿棒状杆菌。革兰氏染色 反应为阳性、无芽孢的产生谷氨酸的细菌。 （3）Hu7251菌株：是从杭州味精厂的土壤中分 离出来的，鉴定为钝齿棒状杆菌。
第八章
食醋（P148）
食醋是以醋酸为主体的液体酸味调味料， 但它与醋酸的稀溶液不同。因为除含有醋 酸以外，还含有其它的挥发性、不挥发性 的有机酸类、氨基酸类、脂类、糖类及无 机盐等等。所以它具有芳香美味的成份， 为人们日常生活中不可缺少的酸味的调料。
6
PDF pdfFactory Pro
4、国外产品
l 国际市场上的香醋（商品名）——
它辅料配兑而成的醋制品。
l
但亦有所谓醋精等特制品种，其酸度 可达10-15%。
l 合成醋的特点是不产生混浊和沉淀，
同时也无特殊的风味。
欧洲国家将果醋或麦芽醋进行蒸馏，则挥 发性醋酸与发酵中生成的挥发性物质如醇 类与酯类冷凝成为无色的蒸馏醋，再进行 配兑成5％酸度的成品。
Ø
Ø
酱油生产以蛋白质原料为主，淀粉质 原料为辅。 目前我国酱油生产中，主要以脱脂大 豆（豆饼粕)为发酵原料，其含有45～ 50%的粗蛋白质，是理想的蛋白质原料。
一、 酱油生产原料
Ø 淀粉质原料主要是面粉、小麦和麸皮。 Ø 这些原料在发酵过程中，经过以米曲
二、发酵菌种（P126）
Ø 酿造酱油常用的菌种以人工培养的米曲
压生产，所以产品成本较低。
糖质原料：甜菜、甘蔗糖蜜 化工原料：醋酸、乙醇、正烃烷（液
体石蜡）
Ø
3、生产常用菌种：
（1）AS1.299菌株：是65年从食品厂的淀粉废浆 水中分离出的一株革兰氏染色反应为阳性、无 芽孢的产生谷氨酸的细菌。定名为北京棒状杆 菌。 （2）AS1.542菌株：是从广州酿酒厂的土壤中分 离出来的，定名为钝齿棒状杆菌。革兰氏染色 反应为阳性、无芽孢的产生谷氨酸的细菌。 （3）Hu7251菌株：是从杭州味精厂的土壤中分 离出来的，鉴定为钝齿棒状杆菌。
谷氨酸钠(味精)-最新国标
谷氨酸钠(味精)1 范围本文件界定了谷氨酸钠（味精）的术语和定义，规定了谷氨酸钠（味精）的原辅材料、感官要求、理化指标等要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则和标志、包装、运输和贮存的内容。
本文件适用于谷氨酸钠（味精）的生产、检验和销售。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 601 化学试剂标准滴定溶液的制备GB/T 602 化学试剂杂质测定用标准溶液的制备GB/T 603 化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备GB 1886.97 食品安全国家标准食品添加剂5’-肌苷酸二钠GB 1886.170 食品安全国家标准食品添加剂5’-鸟苷酸二钠GB 1886.306 食品安全国际标准食品添加剂谷氨酸钠GB 5009.43 食品安全国家标准味精中麸氨酸钠（谷氨酸钠）的测定GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法GB 7718 食品安全国家标准预包装食品标签通则SB/T 10731 鸡精调味料JJF 1070 定量包装商品净含量计量检验规则国家市场监督管理总局令第70号定量包装商品计量监督管理办法3 化学名称、分子式、结构式、相对分子质量化学名称L-谷氨酸一钠一水化物（L-α-氨基戊二酸一钠一水化物）分子式C5H8NNaO4·H2O相对分子质量187.13（按照2022年国际相对原子质量）结构式HNaOOC-CH2-CH2-C-COOH·H2ONH24 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
谷氨酸钠 monosodium L-glutamate（MSG）味精以碳水化合物（如淀粉、玉米、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、分离、干燥而制成的具有特殊鲜味的白色结晶或粉末状调味品。
第五章食品添加剂
分类：
• 天然乳化剂和合成乳化剂 • 水溶性乳化剂和油溶性乳化剂
• 离子型乳化剂和非离子型乳化剂
• 阴离子型、阳离子型、两性型乳化剂 • 油包水型和水包油型乳化剂
主要产品： 改性大豆磷酯、蔗糖脂肪酸酯、山 梨醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、丙二 醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇糖醇酐脂 肪酸酯、硬脂酰乳酸钙、硬脂酰乳酸钠 等。
一、L－谷氨酸钠（MSG）
性质和用途
NH2
结构式：HOOCCHCH2CH2COONa· H2O 无色或白色结晶粉末，无臭，有特异鲜味。 易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，无吸湿 性。可用于家庭及各种食品行业作为添加物。 无毒，ADI无限制。
生产方法
发酵法，主要包括以下工序： • 谷氨酸发酵的原料处理和培养基配制 • 种子培养 • 发酵工艺条件 • 谷氨酸的提取 • 谷氨酸的精制
• 生产方法 羰基合成法
合成路线： 生产工艺：
丁烷氧化法制醋酸副产丙酸
合成路线：
生产工艺：
• • • • •
其他防腐剂 脱氢醋酸 脱氢醋酸钠 双乙酸钠 细菌素 纳他霉素
影响防腐作用的因素 • pH值；酸度大，效果好 • 食品污染程度；严重染菌的食品，防腐剂无能为力 • 防腐剂在食品中的分散状态；
• 特点：
最显著特点：品种繁多、销售量大。
变化迅速、日新月异
• 毒性：
ADI值：人一生连续摄入某物质而不致影响健康 的每日最大摄入量。单位：mg/kg。 ——小鼠试验的最大无作用量（MNL）的 1/100~1/500即为人的ADI值。 LD50：此指经口的半数致死量。单位：mg/kg。
而加入的天然或者化学合成物质。
第五章 谷氨酸及味精-2
适
搅拌转速适当30~35rpm（Revolutions Per minute，转/分钟） ，浆式二档交叉搅拌 为宜。 发酵液产酸高，结晶好； 天门冬氨酸、苯甲氨酸、酪氨酸、脯氨酸 等促进α型生成； Ca2+、Mg2+影响结晶（>0.34g/100ml）
在同一温度下微小晶体的溶解度高于粒度较 大的晶体,在大量晶体存在的情况下,微小晶 体溶解,而大晶体长大,直至小晶体完全消失。 因此,颗粒只有大至某一临界粒度(微米级,与 细菌相当)。在流加过程中,可以通过暂停流 加进行一段时间育晶,从而使小的不良的晶体 可以慢慢溶解,使系统中的晶核数量减少,使 得产品的粒度分布得到改善,提高产品的质量。
酸中和
40~60℃温水 碳酸钠
谷氨酸结晶
谷氨酸溶液
70 ℃
谷氨酸钠溶液 Ph=5.6
碱中和
谷氨酸单钠的精制
1.活性炭脱色 采用颗粒状的活性炭进行脱色时，一般是 让谷氨酸钠溶液通过活性炭柱，色素被吸 附，而得到的流出液为脱除了色素的谷氨 酸钠溶液。 离 2.离子交换柱 子 2+ 2+ 2+ 交 除去Ca ,Mg ,Fe 离子 换
第四节 谷氨酸的提取和精制
概 述
将谷氨酸生产菌在发酵液中积累的L-谷氨酸 提取出来,再进一步中和、除铁、脱色、加工 精制成谷氨酸单钠盐叫提炼。 分为：提取和精制 在提取车间和精制车间完成。
加热到70度
标 准 沉 淀 法 回 收 柠 檬 酸 流 程 图
发酵液
菌丝体
蛋白絮凝
过滤 菌丝体分离
2）影响谷氨酸结晶的主要因素 菌体 谷氨酸浓度 温度 加酸速度 起晶方式 残糖
离子交换法提取谷氨酸
搅拌转速适当30~35rpm（Revolutions Per minute，转/分钟） ，浆式二档交叉搅拌 为宜。 发酵液产酸高，结晶好； 天门冬氨酸、苯甲氨酸、酪氨酸、脯氨酸 等促进α型生成； Ca2+、Mg2+影响结晶（>0.34g/100ml）
在同一温度下微小晶体的溶解度高于粒度较 大的晶体,在大量晶体存在的情况下,微小晶 体溶解,而大晶体长大,直至小晶体完全消失。 因此,颗粒只有大至某一临界粒度(微米级,与 细菌相当)。在流加过程中,可以通过暂停流 加进行一段时间育晶,从而使小的不良的晶体 可以慢慢溶解,使系统中的晶核数量减少,使 得产品的粒度分布得到改善,提高产品的质量。
酸中和
40~60℃温水 碳酸钠
谷氨酸结晶
谷氨酸溶液
70 ℃
谷氨酸钠溶液 Ph=5.6
碱中和
谷氨酸单钠的精制
1.活性炭脱色 采用颗粒状的活性炭进行脱色时，一般是 让谷氨酸钠溶液通过活性炭柱，色素被吸 附，而得到的流出液为脱除了色素的谷氨 酸钠溶液。 离 2.离子交换柱 子 2+ 2+ 2+ 交 除去Ca ,Mg ,Fe 离子 换
第四节 谷氨酸的提取和精制
概 述
将谷氨酸生产菌在发酵液中积累的L-谷氨酸 提取出来,再进一步中和、除铁、脱色、加工 精制成谷氨酸单钠盐叫提炼。 分为：提取和精制 在提取车间和精制车间完成。
加热到70度
标 准 沉 淀 法 回 收 柠 檬 酸 流 程 图
发酵液
菌丝体
蛋白絮凝
过滤 菌丝体分离
2）影响谷氨酸结晶的主要因素 菌体 谷氨酸浓度 温度 加酸速度 起晶方式 残糖
离子交换法提取谷氨酸
谷氨酸制味精
真空煮晶锅
煮晶锅传动装置
真空煮晶锅视镜
真空煮晶锅出料口
（三）、连续分级结晶器 （四）、结晶-15颗粒活性炭脱色 大孔吸附树脂脱色 离子交换树脂脱色 强碱711树脂脱色 弱碱350树脂脱色
第五节 谷氨酸钠的浓缩结晶
一、晶体及其特征
晶体：晶体是内部质点在三维空间
成周期性重复排列的固体，即晶体是具 有格子构造的固体。
特征：
1)自范性:晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体外 形能力的性质,又称为自限性. 2)均一性:指晶体在任一部位上都具有相同性质的特征. 3)各向异性:在晶体的不同方向上具有不同的性质. 4)对称性:指晶体的物理化学性质能够在不同方向或位 置上有规律地出现,也称周期性. 5)最小内能和最大稳定性
二、 晶体结构与空间点阵
• 晶体格子：把晶体中质点的中心用直线联起来
构成的空间格架即晶体格子，简称晶格。
• 结点：质点的中心位置称为晶格的结点。
• 晶体点阵：由这些结点构成的空间总体称为晶
体点阵（空间格子或空间点阵）。结点又叫阵
点。点阵中结点仅有几何意义，并不真正代表
任何质点。如图1-1所示.
晶体中质点排列具有周期性和对称性 晶体的周期性：整个晶体可看作由结点沿三个 不同的方向按一定间距重复出现形成的，结点间的 距离称为该方向上晶体的周期。同一晶体不同方向 的周期不一定相同。可以从晶体中取出一个单元， 表示晶体结构的特征。取出的最小晶格单元称为晶
第六章 谷氨酸制味精
第一节 味精的性质
味精是L—谷氨酸一钠（Monosodium Glutamate，MSG）
L—谷氨酸一钠
D—谷氨酸一钠
第六章 谷氨酸制味精
第一节 味精的性质
• 味精（MSG）的主要物理性质：
第5章-味精
2.发酵法 发酵法 原理： 原理： 淀粉质原料水解生成葡萄糖， 淀粉质原料水解生成葡萄糖，或直接以糖蜜或醋酸为 原料，利用谷氨酸生产菌生物合成谷氨酸，然后中和、 原料，利用谷氨酸生产菌生物合成谷氨酸，然后中和、提取 制得味精。 制得味精。
淀粉质原料—→糖液 糖液—→谷氨酸发酵 谷氨酸发酵—→中和 —→ 味精 淀质原料 糖液 谷氨酸发酵 中和
③压力和时间的选择 糖化压力与水解反应速度成正比，压力升高， 糖化压力与水解反应速度成正比，压力升高，水解反应速度 加快，反应时间短；反之，压力降低，反应时间加长。 加快，反应时间短；反之，压力降低，反应时间加长。 高温短时间是最佳的水解方法，蒸汽压力一般为245~392KPa。 高温短时间是最佳的水解方法，蒸汽压力一般为 。 ④ 糖化设备的选择 糖化锅的结构对糖液质量有直接的影响。 糖化锅的结构对糖液质量有直接的影响。若糖化锅的体积 太大，进出料的时间长，使淀粉水解时间差别大， 太大，进出料的时间长，使淀粉水解时间差别大，部分先水解 的生成的葡萄糖易发生复合分解反应。 的生成的葡萄糖易发生复合分解反应。 因此，一般味精厂采用的糖化锅径高比为 ： 因此，一般味精厂采用的糖化锅径高比为1：1.5~2.5。 。
第五章
第一节
一、味精及其生理作用 1. 味精的种类
味精生产
概述
按谷氨酸的含量分类： 按谷氨酸的含量分类： 99%、95%、90%、80%四种 、 、 、 四种 按外观形状分类： 按外观形状分类： 结晶味精、 结晶味精、粉末味精
2.味精的生理作用和安全性
（1）参与人体代谢活动：合成氨基酸 ）参与人体代谢活动： （2）作为能源 ） （3）解氨毒 ） 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 + 水
第三节
第五章谷氨酸的发酵控制
（3）消泡的方法
①物理方法：如改变温度 ②机械消泡：如耙式消泡器 优点：节省消泡剂，减少污染。 缺点：不能从根本上消除引起泡沫稳定的因素。
（3）消泡的方法
③化学消泡：加入消泡剂
优点：消泡效果好，作用快，用量少。
缺点：可能会影响菌体生长或代谢产物的生成； 增加染菌机会；添加过量会影响氧的传递。
④发酵工业上采用机械消泡与化学消泡结合 的方法。
１．高初糖发酵
如，在高初糖谷氨酸发酵中，高玉米浆用量和高生物 素用量可以明显降低高初糖对菌体细胞的抑制作用；
且在接种量１０％，玉米浆用量为０．５５％，生物 素用量为１０μｇ／Ｌ，初糖１９０ｇ／Ｌ的谷氨酸发酵 中，流加５００ｇ／Ｌ的浓糖，３０ｈ的产酸率达到１４ ５．８ｇ／Ｌ，糖酸转化率达到６０．３２％。
<24
180 2500 200
10
11.5
270 600～ 120 1800
1200 53
1200 8300 1300
第二节 主要发酵参数分段控制原则及其特点
一、中初糖流加高浓度糖液的 生物素“超亚适量”工艺
1. 流 程 图
2．谷氨酸发酵记录表
3.培养基的配方
（1）二级种子培养基 葡萄糖 300kg；KH2PO4 12kg；MgSO4· 2O 6kg；糖 7H 蜜100kg；玉米浆 200kg；纯生物素150mg；消泡剂 1.5kg；定容7000L，实消，121℃保温 10min。
3.无机盐
(3)钾 钾是许多酶的激活剂。 对谷氨酸发酵的影响： 谷氨酸发酵产物生成所需要的钾盐比菌体生长需要 量高，钾盐少利于长菌体，钾盐充足利于产谷氨酸。菌 体生长需钾约为1.0～1.5mmol／L，谷氨酸生成需钾约 为2.0～10.0mmol／L。
味精专科
二、谷氨酸菌种的扩大培养
1.普遍采用二级发酵 （一级种子罐）
斜 面 摇瓶
种 子 罐
发 酵 罐
斜面菌种：
30-32℃； 18-24h
培养基成分 蛋白胨（%） 牛肉膏（%） 氯化钠（%） 葡萄糖（%） 琼脂（%） pH AS.1.299 1 1 0.5 — 2 7.0~7.2 AS1.542 1 0.5 0.5 0.1 2 7.0 HU7251或B9 1 1 0.5 0.1 2.7 7.0~7.2 672 1 1 0.5 — 2 7.0
2.分类：谷氨酸生产菌（全是细菌）
棒杆菌属 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 嗜氨小杆菌 M. ammoniaphilum
Corynebacterium
短杆菌属
Brevibacterium
小节菌属
Microbacterium
节杆菌属 球形节杆菌 A. globiformis Arthrobacter
⑴棒杆菌属 细胞为直或微弯的杆菌，常呈一端膨大的棒状，不运动，G＋。 例如，AS.1.299，AS.1.542等。 ⑵短杆菌属
细胞为短的不分支的直杆菌，大多数不运动， G＋ 。
脂肪酸＋甘油磷酸 磷脂＋蛋白质 生物膜
控制细胞膜渗透性的方法：
1、化学控制法
通过控制发酵培养基中的化学成分，达到控制磷脂、细胞膜的形成或阻 碍细胞壁正常的生物合成。
1）生物素缺陷型 作用机制：
B族维生素的一种， 又称维生素H或辅 酶 R。
生物素作为催化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，进而影响磷脂的 合成。当磷脂合成减少到正常量的一半左右时，细胞变形， 谷氨酸向膜外漏出，积累于发酵液中。
学习手册：引导文-单元设计-实训指导书-谷氨酸制备味精技术
学习手册《子情境：味精中谷氨酸含量测定》引导文-单元设计-实训指导书子情景：引导文谷氨酸发酵生产技术-谷氨酸制备味精技术阅读材料材料一：谷氨酸谷氨酸，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(2—氨基戊二酸)有左旋体、右旋体和外消旋体。
左旋体，即L-谷氨酸。
L-谷氨酸是一种鳞片状或粉末状晶体，呈微酸性，无毒。
微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。
在200℃时升华，247℃－249℃分解，密度 1.538g/cm3，旋光度+37－+ 38.9(25℃)。
L-谷氨酸的用途广泛，它本身作为药品，能治疗肝昏迷症，也可用来生产味精、食品添加剂、香料和用于生物化学的研究。
影响谷氨酸合成的外在因素：A、生物素对GA发酵的影响a、生物素对糖代谢的影响生物素参与糖代谢作用：增加糖代谢的速度(对TCA有促进作用)主要影响糖降解速度，不影响EMP与HMP途径的比率。
生物素充足的条件下，丙酮酸以后的氧化活性虽然也得到提高，但由于糖降解速度显著提高，打破了糖降解速度与丙酮酸氧化速度之间的平衡，丙酮酸趋于生成乳酸的反应，引起乳酸的溢出。
b、控制VH的浓度，以实现对于乙醛酸循环的封闭c、生物素对氮代谢的影响d、VH对菌体细胞膜通透性的影响通常谷氨酸发酵采用的菌种都是VH-，而VH又是菌体细胞膜合成的必须物质，因此，可以通过控制VH的浓度（干扰磷脂中的脂肪酸的生物合成）来实现的来实现对菌体细胞膜通透性的调节。
谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸生产菌细胞膜结构与功能发生特异性变化，使细胞膜转变成有利于谷氨酸向膜外渗透的形态，使终产物不断排出细胞外，胞内谷氨酸不能积累到引起反馈调节的浓度，胞内谷氨酸源源不断被优先合成，分泌到发酵培养基中积累。
第五章 谷氨酸与味精
草酰乙酸与乙酰CoA在柠檬酸合成 酶催化作用下，缩合成柠檬酸，进 入三羧酸循环，柠檬酸在顺乌头酸 酶的作用下生成异柠檬酸，异柠檬 酸再在异柠檬酸脱氢酶的作用下生 成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸是谷氨 酸合成的直接前体。 α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶作用下 经还原氨基化反应生成谷氨酸
1、谷氨酸的生物合成包括
• 2、二级种子培养 • 二级种子是在种子罐里培养的， • 培养二级种子时的接种量为0.2%～0.5％， 温度为32～34℃，培养时间为6～8h。 • 注意事项： • 种子培养基的N源、生物素和P盐适当高， 但G 2.5%左右。 • 温度不要波动太大；适当通风搅拌；注意 种子培养时间。
（6）还原氨基化反应
α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下， 发生还原氨基化反应，生成谷氨酸。 异柠檬酸脱氧过程中产生的NADPH为还 原氨基化反应提供了必需的供氧体。
二、葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径
由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径：A？
四
细胞膜通透性控制
①α-酮戊二酸脱氢酶活性极低或缺
失 谷氨酸生产菌的 主要生化特点
主要化学性质
1、与酸作用生成谷氨酸 2、与碱反应生成谷氨酸二钠 3、加热脱水反应，生成焦谷氨酸钠
味精安全性
味精代谢： 味精进入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨 酸被人体吸收后，参与体内许多代谢反应，并 与其他氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白质。 人体中的谷氨酸能与血液中氨结合形成谷氨酰 胺，从而解除组织代谢过程中所产生的氨的毒 害作用。 过食可造成体内钠驻留，血管变细，血压升高。
味精安全性
据最近台湾一项调查发现，约有30%的人由于 摄取味精过量而出现了嗜睡、焦躁等现象。 味精的主要成分为谷氨酸钠，在消化过程中能 分解出谷氨酸，后者在脑组织中经酶催化，可 转变成一种抑制性神经传递物质。当味精摄入 过多时，这种抑制性神经传递物质就会使人体 中各种神经功能处于抑制状态，从而出现眩晕、 头痛、嗜睡、肌肉痉挛等一系列症状。
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（1）常温等电点法
发酵液→调节pH4.0-4.5 →育晶2-4h → 调节pH4.0-4.5 →育晶2-4h → 缓慢调 至pH3.0-3.2 →育晶2h →冷却降温搅拌 16h →静止沉淀2-4h →离心分离→湿 谷氨酸
谷氨酸的晶型及其性质
α-型结晶：斜方六面晶体，纯度高， 颗粒大，质量重，易沉降，与母液容易 分离。 B-型结晶：粉状或针状、鳞片状、晶粒 微细，纯度低，晶体无光泽，质量轻， 难沉降，不易与沉淀分离，常常称为 “轻质谷氨酸”。 谷氨酸结晶操作中要控制条件，避免B 型结晶析出。
发酵→提取谷氨酸晶体
冷却 → 发酵罐发酵 → 冷却 → 等电点中和 → 谷氨 酸晶体→ 加水溶解 → 二次中和 → 得谷氨酸钠溶液
谷氨酸的分离与味精 的制备
谷氨酸是发酵的目的物,它溶解在发酵 液中,而在发酵液中还存在菌体、残糖、 色素、胶体物质以及其他发酵副产物。 提取工艺的选择原则: 工艺简单,操作方便,提取收率高,产品纯 度高,劳动强度小,设备简单,造价低,使用 的原材料、药品价廉,来源容易。
2.双柱法 等点母液 ↓ 弱酸型阳离子树脂（除去杂离子） ↓ 强酸型阳离子树脂（吸附、洗脱） ↓ 高流分 ↓ 调酸做酸使用（等点提取）
等电点－离子交换法提取谷氨酸
加盐酸（或高流分母液pH1.5) 育晶2h(pH4-5) 加盐酸（或高流分母液pH1.5) 育晶2h(pH3.5-3.8) 加盐酸（或高流分母液pH1.5) 育晶2h(pH3.0-3.2) 发酵液
④冷冻等 电——— 离交法提 取GA的 工艺流程 图
从pH1.8，到pH2.5，这一段为低流分，谷氨酸含量1 ％左右，收集液可以重新上柱交换。 从pH2.5，到pH8，，这一段为高流分，以pH3～ 3.5时为最高，平均谷氨酸含量为8％左右。泵入等电 点罐，调酸到pH3.0～3.2，养晶后经分离得谷氨酸结 晶。 （八）洗脱液收集与洗脱曲线 pH8～9，这一段收集液为后流分，谷氨酸含量为2 ％左右，这部分流出液含NH4+等杂质多，经加热除氨 后可再上柱。 pH1l～12，这一段流出液均为氨，可以用来中和离 子交换流出液，以提高排放时的pH值，或用硫酸中和 成硫酸铵，作化肥用。 从收集洗脱液，可以明显看出洗脱过程中pH值、谷 氨酸和NH4+的变化情况。洗脱过程应防止高峰不集中 或拖尾现象。
谷氨酸提取工序
关键点：等电点、 pH值、温度控制 • 发酵液进入等电点中和罐，进入罐前使温度降为 22 ℃。谷氨酸的等电点为 pH3.2 。加硫酸调节 pH 值，该过程要先以较快的速率加酸，将 pH 先调整 至 5.0 ，停止加酸与搅拌 1.5h ，保证晶体增长。然 后继续缓慢加酸调整，直至pH降为3.2，温度冷却 至 8 ℃，使之达到等电点，停止中和及搅拌。谷氨 酸沉淀后用离心分离机进行分离，得到谷氨酸的凝 称物。然后进入二次中和罐加水加纯碱中和成谷氨 酸钠，加水溶解温度为40～60℃， Na2CO3调pH 至5.6 ，中和温度控制在7 0℃以内。
冷冻盐水
碱中和 过滤得谷氨酸结晶，加入温水 溶解，用碳酸钠将谷氨酸溶液 的pH值调到5.6，T=70℃ 注意： pH---谷氨酸二钠、谷氨酸 温度---焦谷氨酸钠 速度—二氧化碳
发酵液
停止加酸搅拌 缓慢加酸 发酵液 发酵液 较快加硫酸 发酵液 pH=3.2 晶体增长 T=22℃ pH=5.0 1.5h pH=7.0 T=8 ℃
2）影响谷氨酸结晶的主要因素 菌体 谷氨酸浓度 温度 加酸速度 起晶方式 残糖
离子交换法提取谷氨酸
2）离子交换法
当发酵液的pH值低于3.22时，谷氨酸以阳离子 状态存在，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，然后用碱液洗下来， 收集谷氨酸洗脱流分，经冷却，加盐酸调pH 值3.0-3.22进行结晶，再离心分离即得谷氨酸 结晶。 此法过程简单，周期短，设备省，提取总收率 可达80-90%，缺点是酸碱用量大，废液污染 环境。
设 备
酸中和
40~60℃温水 碳酸钠
谷氨酸结晶
谷氨酸溶液
70 ℃
谷氨酸钠溶液 Ph=5.6
碱中和
谷氨酸单钠的精制
1.活性炭脱色 采用颗粒状的活性炭进行脱色时，一般是 让谷氨酸钠溶液通过活性炭柱，色素被吸 附，而得到的流出液为脱除了色素的谷氨 酸钠溶液。 离 2.离子交换柱 子 2+ 2+ 2+ 交 除去Ca ,Mg ,Fe 离子 换
主要提取方法简介 (1)等电点法 (2)离子交换法 (3)等电-离交法 (4)连续等电点法 (5)金属盐法 (6)盐酸水解-等电点法 (7)离子交换膜电渗析法提取谷氨酸
谷氨酸提取方法
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等，其中以等电点法和离 子交换法较普遍。
1）等电点法
草酸盐沉淀 分离
助滤剂 水
70° C石灰 pH2.7~2.9 95° C、 pH7石灰
废滤液 废石膏 母 液 回 收
草酸钙
柠檬酸钙沉淀 分离
90° C水洗
硫酸
分离 活性炭或离子交换纯化 分离 结晶
干燥、包装
硫酸处理
pH1.8~2.0
蒸发
谷氨酸发酵液的组分
正常谷氨酸发酵液的组分如下： 1.L-型谷氨酸，一般以谷氨酸铵盐 (C5H8O4N· NH4)形式存在。 2.无机盐(K+、Na+、NH+、Mg2+、Ca2+、 SO42-等)、残糖、色素、尿素以及消泡用的 花生油、豆油或合成消泡剂等。 3.大量菌体、蛋白质等固形物质悬浮在发酵液 中，湿菌体约占发酵液的2％～5％。 还存在着核苷酸类物质及其降解产物和其它氨 基酸。
根据有关数据,谷氨酸水溶液的相转变 温度为40℃,根据谷氨酸溶解度数据图 分析,40℃时饱和曲线有明显的拐点。 但是,系统中有大量的杂质,而且溶液 的pH是3.2,故实际生产的系统温度应 该<40℃。
从发酵液中提取得到的谷 氨酸，仅仅是味精生产的半成 品。谷氨酸与适量的碱进行中 和反应，生成谷氨酸一钠，其 溶液经过脱色、除铁、除去部 分杂质，最后通过减压浓缩、 结晶及分离，得到较纯的谷氨 酸一钠晶体（味精）
冷却降温
搅拌育晶16-20h
静置沉降4h
细谷氨酸 母液 谷氨酸 上离子交换柱
先热水洗柱，再用6%NaOH洗脱
后流分 高流分 初流分 （上柱回收） （盐酸调pH1.5） （下次上柱回收）
目前，谷氨酸生产厂家多采用等电 离交工艺等 方法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 该工艺方法存在废水量大 治理成本高， 酸碱用量大等缺点
从发酵液中提取得到的谷 氨酸，仅仅是味精生产的半成 品。谷氨酸与适量的碱进行中 和反应，生成谷氨酸一钠，其 溶液经过脱色、除铁、除去部 分杂质，最后通过减压浓缩、 结晶及分离，得到较纯的谷氨 酸一钠晶体（味精）
第七章 谷氨酸制味精
谷氨酸制味精的工艺流程
谷氨酸→中和→脱色→浓缩结晶→干燥 →过筛→包装→成品
酸的流加速度
创造一定的合适的过饱和度
当温度低于相转变温度时,α相稳定,β相 不稳定,过饱和溶液将主要析出α晶体。 当温度低于某个限度,过饱和溶液只析出 α晶体而不析出β晶体。在低于相转变温 度的范围内,β晶相有向α晶相转变的趋 势,即在温度低于相转变温度的情况下,饱 和溶液中α和β晶相同时存在,由于β晶 相不稳定易溶解,α晶相将长大。
离子交换法提取谷氨酸的原理 当pH＞3.2时，谷氨酸以GA-存在 当pH＞3.2时，谷氨酸以GA+存在 可以用阳离子树脂提取谷氨酸 阳离子树脂吸附顺序： Ca2+＞ Mg2+ ＞ K+ ＞ NH4+ ＞ Na+ ＞ 丙氨酸＞亮氨酸＞谷氨酸＞天冬氨酸
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
搅拌育晶20-16h
沉淀4h
细谷氨酸
母液
上离子交换柱 洗脱
谷氨酸
后流分
高流分
初流分
国内工厂普遍采用的是等电点－离子交换法提取谷氨酸
发酵液
育晶2h(pH4-5)
盐酸 或高流分母液pH1.5
育晶2h(pH3.5-3.8)
育晶2h(pH3.0-3.2)
之间，因Na+、NH4+交换能力>谷氨酸，
优先交换，置换出H+使pH值低于3.2，
使谷氨酸成为阳离子，但不能>6.0。
吸附（目的物的分离） ↓ 清洗（清除杂质） ↓ 洗脱（目的物的收集） ↓ 再生（树脂的再生）
Байду номын сангаас
↓
水洗（pH接近中性）
离子交换工艺流程 1.单柱法 等点母液 ↓ 强酸型阳离子树脂（交换、洗脱） ↓ 高流分 ↓ 调酸做酸使用（等点提取）
第四节 谷氨酸的提取和精制
概 述
将谷氨酸生产菌在发酵液中积累的L-谷氨酸 提取出来,再进一步中和、除铁、脱色、加工 精制成谷氨酸单钠盐叫提炼。 分为：提取和精制 在提取车间和精制车间完成。
加热到70度
标 准 沉 淀 法 回 收 柠 檬 酸 流 程 图
发酵液
菌丝体
蛋白絮凝
过滤 菌丝体分离
等电点法提取谷氨酸
酸中和 向中和罐盘管内注入冷冻盐水，将发酵 液温度降至22，然后加硫酸中和，使其 pH值从7.0降至3.2，温度从22降至8.该 过程要先以较快的速率加酸，将pH先调 整至5.0，停止加酸与搅拌1.5h，保证晶 体增长。然后继续缓慢加酸调整，直到 pH降为3.2，温度冷却至8，达到等电点， 停止中和及搅拌。