谷氨酸分离提取工艺进展

谷 氨酸 等 电结 晶工 艺 的好 坏直 接关 系味精 生 产 的经济效 益 ，因此 各研究 单位 及厂 家都 投入 了 大量 的人力 物力 去进行 研究 开发 ，但至 今在实 际
生产 中仍存 在着很 多难 以解决 的实际 问题 。研 究 表 明在液相 中 的谷氨 酸分子 可 以有六种 具有不 同 能量 的结构 形式 存在 ，这六 种分 子结构 之 间的数
一
化 ， 寻 了黏 度对谷 氨酸 结 晶的影 响机理 。 探 实验 表
明 ， 实验 所测 的黏 度 范 围（． ｍｐ ｓ １ ．０ ｐ ｓ 在 １ ０ ・－ ０３ ｍ ・） Ｏ
特性 ， 在不消耗任何试剂的情况下 ， Ｏ 晶 Ｇ ｕ 将 ｔ Ｉ 转
内， 黏度 对谷 氨酸 的晶 型基本没 有影 响 ， 在相 同过 饱 和度 下 ，黏度增 加 ，谷氨酸 结 晶诱 导 期时 间延
沉降 ， 不易 与菌 体分 离 ， 常与蛋 白质 等胶 体物 质粘 合 在 一起 ， 形成 似 鱼 子状 颗 粒 ， 浮 于 罐壁 、 拌 上 搅 轴周 围 ， 仅 影 响提 取 收率 ， 且直 接 影 响精 制 ， 不 而 带来 过 滤 困难 ， 致 味 精杂 质 增 加 、 度 降低 、 导 纯 透
造 味精 的前体 。 自 １ ５ ９ ７年 Ｋ ｎ ｓｉ 等 人＿ 创 立 ｉｏｈｔ ａ ｌ ｌ
了微 生物 发 酵法 生产 谷 氨酸 以来 ，迄 今 已有 五十 年历史 。 氨酸发酵 法生产开创 了发酵法氨 基酸工 谷 业 化生产 的新纪元 ， 得发酵 法生产 氨基酸 成为工 使 业 微生物 最重要 的研究 领域之一 。１６ ９ ４年 ， 国应 我 用 发酵法 生产谷氨酸 获得成 功 ， 并在 上海首先 采用 发 酵新 工 艺投 产 ， 后在 国内逐步 推广 ， 力地 推 之 有
Ｂ型结 晶产 生阴 。因此 ， 圊 选择合 适 的提取工 艺是提 高谷氨 酸提取 收率 ， 降低生 产成本 的必 要前提 。
１ 谷 氨 酸 的结 晶特 性
从 固体 物质 的不饱 和溶液里 析 出 晶体 ，一般
使 谷 氨酸结 晶晶型多 变 ， 出现 仅型或 ｐ型结 晶。 仅
—■ ■■ Hale Waihona Puke Baidu
ｒａ ｓ ｅ ｉ ｌ ，ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｉ ，ｅ ｐ ｃａ ｌ ｈ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｔ ｍｐｅ ａｕ ｅ ｅ ｓｔｖ ｔａ ｎ ，ｍａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ｍｐｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｆ ｒ ｙ ｒ ｔｒ －ｓ ｎ ｉｉｅ ｓｒ ｉ ｓ ｋ ｎ ｈ ｏ ｔｎ ｏ ｓ ｉ ｏ ｅ ｎ ｆ ｏ －
光差 等 ， 给生 产带来 很大 的损失 。 生 Ｂ型结 晶的 产 原 因是 多方 面 的 ， 当发 酵异 常 、 酵 液 含 杂质 多 、 发 发 酵染 菌 、感染 噬菌 体 以及操作 不 当等都 会 导致
动 了我 国味精 工业 的崛起［］ ０ ３年 中国味精 产 ３。２ ０ １ ４
量 ｌ ８ ｘ Ｏｔ 占世 界 ５ ％￣ ２ ０ １． ｌ４ ９ ， ３ ；０ ６年 产 量 １６ ３ｘ １ ４ 居世界第一同 ０， ｔ 。截至 ２ １ ０ ０年 ， 味精 产量 已到达 ２ ０ ｌ４左右 ， 远领先 于 其他 国家 。 １ ｘ Ｏｔ 远 从 发酵 液 中提取 谷 氨酸 ，不 同工艺 都 有可 能
子 形成 １ 时释放 出的能量 要 比形 成 Ｏ 晶体 多 。 ３晶 Ｌ
因此 Ｂ晶是 比 晶更 稳定 的 晶型 ， 的溶 解度 也 它 比 ０ 晶更低 。 ｔ 【 Ｏ 晶是能 量 尚未 释放完 的过渡 晶态 ， 因此 它是不 稳定 的 ， 一定 的温度 条件下 ， 在母 在 放 液 中的仅晶会 自动转化 为 Ｂ晶 ，而 １ ３晶是不 可能 自动 向 Ｏ晶转化 的。国内外的一些厂家正是利用这 ｔ
高谷 氨酸 溶液 的结 晶速 率，并 可改 善 谷氨 酸 晶体 颗粒 质地 。在超 声 波功 率 为 ５ ｗ条件 下 ３ ｎ内 ０ ｍｉ
谷氨 酸 结 晶速 率可 达到 ９ ％以上 ， ０ 比未经 超声 波 处理 同等条 件下 提高 ７ ％。 ０ ２１ ０ ０年 陈 爱 强 等 【用 不 同 浓 度 的蔗 糖 溶 液 ｌ ３ 制备 不 同黏度 梯度 的溶液 ，考察 了黏 度对谷 氨酸 结 晶 晶型及粒 度分 布的影 响 ，并通过 测定 不 同黏 度 条件下 谷氨 酸结 晶诱导 期时 间及生 长速 率 的变
谷氨 酸溶液 结 晶机 理 。 实验结 果表 明 ： 声波 可提 超
上发 酵过 程引 入杂质 的不 稳定 性 ，从 而造 成生产 中等 电结 晶过程 常难于控 制 。 通常结 晶条件下 ， 在
Ｇ ｕ是 以三棱锥 状 的 Ｏ 晶和针 羽状 的 Ｂ晶形式结 ｌ Ｌ 晶的 。 纯的 Ｇｕ体 系 中， 液相 中运动 的 Ｇ ｕ分 在 ｌ 在 ｌ
结 晶特 性论 述 了近年 来 的谷氨 酸提 取 工 艺进 展及 今后 的发 展 方 向。 外 ， 着发 酵工 艺技 术 的改进 以及 此 随 谷 氨 酸 高产 菌株 的培 育 ， 尤其是 谷氨 酸 温敏 菌株 的使 用 ， 得发 酵产 酸 不断提 高 ， 使 因此 ， 适合 高产 酸发 酵
液提 取 的工 艺路 线 已经得 到 了广 大谷氨 酸 生产 企业 的青 睐 。
１ 搅拌 降温 至 ４Ｃ ８ ． ４ ￣－ ℃。
法 采 用 了 ｐ 变 换 法 沉 淀 混 有 盐 酸 的 水 溶 性 谷 Ｈ 氨 酸单 钠 水 溶 液 中 的谷 氨 酸 。 在 搅 拌 分 批 反 应
１ 放 置养 晶 ， 降 分 离 ， 谷 氨 酸 的溶 解 度 最 ． ５ 沉 使 低 而结 晶析 出。所 以提取 工艺 的设计 应根 据谷 氨
发 酵 科 技 通 讯
要经 过下 列步 骤 ：不饱 和溶液一 饱 和溶液一 过饱 和溶 液一 晶核 的发 生一 晶体生 长等过 程 。 目前 ， 大
第４ 卷 １
采用 膜 过滤 除菌 连续 等 电一 晶法 。 以上都 是 基 转 于谷 氨酸结 晶特性 及结 晶晶型等 理论研 究而 采用 的分 离提 取方法 。 ２１ Ｌ 谷氨 酸结 晶 晶型 的研究 进展 ． 一 ２０ ０ ６年 ，ｏｈ ｎＳ ｈ ｌ等 【使 用 了确 定 有 机 Ｊｃ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ｌ
ｂ ｃ ｍｅ ｔ ｅ ｉｓ ｏ Ｇ ｎ ｆ ｃ ｕ ｅ ． Ｔ ｓｐａ ｒ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ｈｅ ｒ ｃ ｎ ｘ ｒ ｃ ｉｎ ｏ ｏ ｒ ｓ ｆＧｌ ｎ ｅ ｏ ｈ ｓ ｕｅ ｆｒ ＭＳ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｒ ｈｉ ｐｅ ｉｃ ｓ ｄ ｔ ｅ ｅ ｔｅ ｔａ ｔｏ ｆｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｕ ａ ｄ ｔ ｒ ｃｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｒ ｖ ｌ ｐ ｎｔ ｒ ｍ ｈｅ ｅ ｔａ ｔｏ ｆＧｌ ｎｄ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｏ ｕ ａ ｉ ｒ ｓａｓ ｈｅ ｄｉｅ ｔｏ ｆ ｕ ｕ ｅ ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｆｏ ｔ ｘｒ ｃｉ ｎ ｏ ｕ ａ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｆＧｌ ｃ ｄ ｃ ｙ ｔ ｌ．
酸 的结 晶理论 来确定 。
器 中通 过 Ａ Ｒ－ Ｆ Ｉ 谱 仪监 测 和 Ｆ Ｒ 原 位 Ｔ － ＴＲ光 ＢＭ 检测技 术精 确地监 测 了诱 导 时间 。 实验结 果表 明 ， Ａ Ｒ Ｆ Ｉ 光谱 仪 适 合 于 监 测 不 同谷 氨 酸 离 子 Ｔ － ＴＲ
的浓 度 ，当理想 的超 级饱 和状态 在反应 器 中建立
量 比是 由温 度决定 的。 当它们 由液 相分子转化为 固 体结 晶时 ， 将按 当时 的温度 、 度 ， 浓 杂质等 因素 的不 同以各 自的成核和生长速 率来 决定生成 仅晶 、 １ ３晶
或 晶 。 正是 谷氨 酸本身性 质 的这种多样 性 ， 再加
的表 面张力 和 电导 率测 定，分 析 了超声 波 场影 响
Ｌ 谷 氨酸 （＿ｇ ｔ ｃａｉ） 食 品 、 一 Ｌ ｌ ａ ｃｄ在 ｕ ｍｉ 医药 与工
业 方面均 有广 泛 的用途 ， 其 是在 食 品方 面 ， 制 尤 是
型结 晶 ， 斜 方六 面结 晶体 ， 种结 晶体 颗粒 大 ， 为 这
沉 降速度 快 ， 与菌体 分 离 ， 理 想 的结 晶 。Ｂ型 易 是 结 晶， 为针 状 或鳞 片状 的微 细 结 晶 ， 颗粒 小 ， 以 难
Ｉ ｄ ｉ ｏ ， ｉ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆＧｌ ｃ ｄ ｆ ｒ ｎ ａ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｌ ｖ ｔ ｎ ｏ ｉ ｈ ｙｅ ｄ Ｇ ｕ ａ ｉ ａ ｔ— ｎ ａ ｄ ｔ ｎ ｗ ｔ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｓｏ ｕ ａ ｉ ｍｅ ｔ ｔ ｎ ｕ ｔ ａ ｉ ｆｈ ｇ ｉ ｌ ｌ ｃｄ ｂ ｃ ｅ ｉ ｈ ｅ ｏ ｈ ｉ ｏ
关键词 ：一 氨 酸 Ｌ 谷 提 取 工 艺 温 敏 菌 株
Ｔｈｅ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｆＧｌ ｔ ｍ ｉ ｃｄ ｔ ａ ｔｏ ｏ ｒ ｓｉ ｎ ｏ ｕ ａ ｃ ａ ｉ Ｅｘ ｒ ｃ ｉ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅ Ｐ ｏ ｒ ｓｉｎ ｏ ｌｔｍｉ ａ ｉ ｘｒｃｉｎ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｒ ｇｅ ｓｏ ｆＧ ｕ ａ ｃ ｃｄ Ｅ ｔａ ｔ Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｅ ｔａ ｔ ｎ ｏ ｌｔｍｉ ｃｄ ｈ ｓ ｏ ｓ ｃ： ｈ ｘｒｃｉ ｆｇｕａ ｃ ａ ｉ ａ ｒ ｏ
ｒｕｅｈ ｓ ｅ ｔｅｍ ｊｒｙｏ ｕａ ｔ ｐｏ ｕ ｔ ｎｆｖｒ ｏ ｔ ａ ｔｈ ａ ｉ ｆ ｌｔ ｅ ｒｄ ｃ ｏ ｏ． ｇ ｏ ｔ ｇ ｍａ ｉ ａ
Ｋｅ ｒ ｓ： － ｌ ｔｍｉ ｃｄ Ｅ ｔ ｃｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ Ｔ ｍｐ ｒｔｒ － ｅ ｓｔ ｅ ｙ ｗｏ ｄ Ｌ ｇｕａ ｃａ ｉ ｘｒ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｏ ｅ ｅａｕ ｅ ｓ ｎ ｉ ｖ ｍｕａ ｔ ｉ ｔｎ
第 ４ 卷 第 ２期 １
２１ 年４ ０２ 月
发 酵 科 技 通 讯
谷 氨 酸分 离提 取 工 艺 进展
哈 志瑞 郭宝芹 陈崇安 孟 刚
（ 宁夏 伊 品生物 科技 股份 有 限公 司 银 川市 ７０ １） ５ ０ １
摘
要 ： 氨酸提 取 是味精 生产企 业 的重要课 题 ， 文从 Ｌ 谷氨 酸提 取 工 艺技 术 出发 ， 谷 本 一 结合谷 氨 酸
时， 可用 于确定 沉淀 过程 的起 始 时间 ， 晶颗 粒形 结 成 的起 始可 通 过 Ｆ Ｒ 检测 ， 淀 的 聚合 体使 用 Ｂ Ｍ 沉 原 位 的拉 曼光谱 和 Ｐ Ｍ 进 行检测 ， 通过独 立检 Ｖ 且
测 生长速 率 与确定成 核速 率结合 起来 确定 谷氨 酸 晶体形成 的诱 导时 间 。 ２０ ０ ７伍 浩 珉 等 【利 用 超 声 波 这 一 能量 场 对 １ 习 谷 氨 酸结 晶过程进 行 了研 究 ，通过 对谷 氨酸溶 液
物 反应 性沉 淀 过 程 的成 核动 力 学 的新 方 法 ， 方 该
多 味精 生产企 业所 采取 的间歇 等 电结 晶操 作大 致
可 分 为五个 阶段 ：
１１ 发 酵 液 降温 ，搅 拌 加酸 将 ｐ 降至 介稳 区 。 ． Ｈ
１ － 加 晶种搅 拌育 晶 。 ２
１ 继续 搅拌 加酸 调 ｐ － ３ Ｈ结 晶 ， 逐步 降 至等 电点 。
ｍｅ ｔｔ ｎ ａ ｉ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ， ｅ ｅ ｏ ｅ ， ｅ ｓ ｉ ｂ ｅ ｎ ａｉ ｃ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ｏ ｏ ｔ ｒ ｆｒ ｔ ｕ ｔ ｌ ｈ ｇ ａ ｉ ｆ ｒ ｎ ａ ｉｎ ｉ ｕ ｄ ｅ ｔａ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ｈ ａ ｉｈ ｃｄ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｌ ｉ ｘ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｓ ｏ ｑ ｏ