发酵工程第十章氨基酸
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OH L-型
第一代鲜味剂 L-谷氨酸单钠盐——味精
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发酵工程第十章氨基酸
•2.谷氨酸的生物合成
•葡萄糖
•中间产物
•a－酮戊二酸
•N＋H4
•谷 氨 酸
•谷氨酸 脱氢酶
•抑 制
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发酵工程第十章氨基酸
•HMP: Hexosemonophosphate pathway
葡萄糖
6-P-葡萄糖 3-P-甘油醛 丙酮酸 草酰乙酸
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发酵工程第十章氨基酸
谷氨酸发酵
l 一、概述 l 早期—从天然的食物材料中取得 l 中期—最早商业化制造味精的原料是面筋 l 近期—糖是生产味精的主要原料
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发酵工程第十章氨基酸
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
6-P-葡萄糖酸 5-P-核糖
乙酰CoA 柠檬酸
苹果酸
异柠檬酸
延胡索酸 琥珀酸
谷氨酸
α- 酮戊二酸
透过细胞膜
谷氨酸
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
•（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。
•
<2 3.22 7.0 >12
•
•
pI
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发酵工程第十章氨基酸
• 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，因而 用阳离子交换树脂。
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发酵工程第十章氨基酸
• 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。
+ 4
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
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发酵工程第十章氨基酸
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
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发酵工程第十章氨基酸
• 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。
• 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。
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发酵工程第十章氨基酸
• 脂肪酸＋甘油磷酸
• 磷脂＋蛋白质
谷氨酸棒杆菌 C. glutamicum
短杆菌属 黄色短杆菌 B. flvum Brevibacterium 产氨短杆菌 B. ammoniagenes
小杆菌属 嗜氨小杆菌 M. ammoniaphilum Microbacterium
节杆菌属 球形节杆菌 A. globiformis Arthrobacter
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
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发酵工程第十章氨基酸
• 为什么添加适量生物素或青霉素可提高谷氨酸产量？ • 生物素：乙酰-CoA羧化酶的辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有
关。控制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、 谷氨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。
4、氨基酸分离纯化
过滤：板框； 提取：等电点沉淀； 脱色：活性碳，（过滤除活性碳）； 精制：离子交换或重结晶法。
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发酵工程第十章氨基酸
二、氨基酸（赖氨酸）生产工艺
重点：
赖氨酸生物合成途径及代谢调节机制； 酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径和调节机制； 赖氨酸生产菌的育种途径。
难点：
天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制。
• 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；
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发酵工程第十章氨基酸
• 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。
•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。
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发酵工程第十章氨基酸
（三）温度的影响及其控制
l 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。
l 菌体生长阶段：3034℃ l 产酸阶段：3436℃
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发酵工程第十章氨基酸
（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。
• 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。
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发酵工程第十章氨基酸
（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。
4. 生长因子：生物素 作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。
（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。
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发酵工程第十章氨基酸
• 使胞内代谢产物迅速排出的方法
•
1. 用生理学手段——
•
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；
不足：发酵液pH值偏低，生成乳酸和琥珀酸，谷氨酸少。 过大：NADPH2通过呼吸链被氧化，影响-酮戊二酸还
原 氨基化，使-酮戊二酸蓄积。
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发酵工程第十章氨基酸
•环境条件引起谷氨酸合成的代谢转换
控制
产物
因子
氧 (不足)乳酸或琥珀酸 谷氨酸(充足) α-酮戊二酸(过量)
NH (不足)α-酮戊二酸 谷氨酸(适量) 谷氨酰胺(过量)
发酵工程-第十章-氨基酸
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2020/11/12
发酵工程第十章氨基酸
工业上重要氨基酸简介
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发酵工程第十章氨基酸
氨基酸可用作食品、饲料添加剂和药物。过去都采用 动植物蛋白提取和化学合成法生产，现18种氨基酸均可采用 发酵法和酶法生产，不仅成本下降、污染减少，还可组织大 量生产，世界产量每年递增5％～10％。
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发酵工程第十章氨基酸
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。
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发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
• 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）。
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发酵工程第十章氨基酸
•三、谷氨酸发酵的工艺控制
•（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
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发酵工程第十章氨基酸
• 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
•生物素
•青霉素
•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
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•油 酸
•油酸缺陷型
•谷氨酸
发酵工程第十章氨基酸
工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸， 应采用的最好方法是（ ）
发酵工程第十章氨基酸
• 2. 不溶性盐沉淀法
• （1）锌盐法
• 谷氨酸＋锌离子•3pH6. 谷氨酸锌沉淀 •酸加溶液 • •pH2.4 谷氨酸结晶
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发酵工程第十章氨基酸
•（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：
• 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。
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发酵工程第十章氨基酸
其它氨基酸发酵
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发酵工程第十章氨基酸
一、氨基酸生产工艺控制
1、菌种：
细菌，野生型或营养缺陷型、结构类似物突变菌种；
2、培养基：
碳 源：淀粉水解糖、糖蜜等； 氮 源：铵盐、氨水或尿素，豆饼、麸皮粉； 无机盐：S、P、Ga、Mg、K等； 生物素：影响细胞膜透性，对氨基酸分泌影响很大， 来 源：玉米浆、麸皮、糖蜜。
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。
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发酵工程第十章氨基酸
4.谷氨酸产生菌（全是细菌）
棒杆菌属 北京棒杆菌 C. pekinense Corynebacterium 钝齿棒杆菌 C. crenatum
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。
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发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
•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）
•
→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）。
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发酵工程第十章氨基酸
一、氨基酸生产工艺控制
3、发酵条件控制
P H ：通过流加氨水或尿素来控制； 温 度：菌体生长和产物形成最适温度不同，
并随菌种不同而异； 溶 氧：不同氨基酸发酵有不同要求； 消沫剂：玉米油、豆油或化学合成消沫剂。
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发酵工程第十章氨基酸
一、氨基酸生产工艺控制
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发酵工程第十章氨基酸
•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。 •pH3.2:除去蛋白质、残糖和色素等非电解质。
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发酵工程第十章氨基酸
（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
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• 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。
•
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发酵工程第十章氨基酸
• 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+ GA± GA- GA=
•（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。
•
谷氨酸脱氢酶
•（6）还原氨基化反应:－酮戊二酸
谷氨酸
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发酵工程第十章氨基酸
•回补反应
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发酵工程第十章氨基酸
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
在氨基酸产生菌选育中，过去多采用诱变育种方法， 诱变结果不易控制，现采用基因工程和细胞融合技术，产量 可成倍、甚至几十倍增加，生产成本大大下降。
如用基因重组构建的苏氨酸、色氨酸“工程菌”，比 原始菌株提高产量几十倍（产酸达50～60克/升），色氨酸 成本从每公斤50美元降到23美元。用细胞融合构建的精氨 酸融合株，精氨酸产量达108克/升，比其他生产菌株高2倍 多。
第一代鲜味剂 L-谷氨酸单钠盐——味精
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发酵工程第十章氨基酸
•2.谷氨酸的生物合成
•葡萄糖
•中间产物
•a－酮戊二酸
•N＋H4
•谷 氨 酸
•谷氨酸 脱氢酶
•抑 制
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发酵工程第十章氨基酸
•HMP: Hexosemonophosphate pathway
葡萄糖
6-P-葡萄糖 3-P-甘油醛 丙酮酸 草酰乙酸
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发酵工程第十章氨基酸
谷氨酸发酵
l 一、概述 l 早期—从天然的食物材料中取得 l 中期—最早商业化制造味精的原料是面筋 l 近期—糖是生产味精的主要原料
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发酵工程第十章氨基酸
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
6-P-葡萄糖酸 5-P-核糖
乙酰CoA 柠檬酸
苹果酸
异柠檬酸
延胡索酸 琥珀酸
谷氨酸
α- 酮戊二酸
透过细胞膜
谷氨酸
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
•（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。
•
<2 3.22 7.0 >12
•
•
pI
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发酵工程第十章氨基酸
• 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，因而 用阳离子交换树脂。
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发酵工程第十章氨基酸
• 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。
+ 4
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
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发酵工程第十章氨基酸
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
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发酵工程第十章氨基酸
• 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。
• 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。
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发酵工程第十章氨基酸
• 脂肪酸＋甘油磷酸
• 磷脂＋蛋白质
谷氨酸棒杆菌 C. glutamicum
短杆菌属 黄色短杆菌 B. flvum Brevibacterium 产氨短杆菌 B. ammoniagenes
小杆菌属 嗜氨小杆菌 M. ammoniaphilum Microbacterium
节杆菌属 球形节杆菌 A. globiformis Arthrobacter
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
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发酵工程第十章氨基酸
• 为什么添加适量生物素或青霉素可提高谷氨酸产量？ • 生物素：乙酰-CoA羧化酶的辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有
关。控制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、 谷氨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。
4、氨基酸分离纯化
过滤：板框； 提取：等电点沉淀； 脱色：活性碳，（过滤除活性碳）； 精制：离子交换或重结晶法。
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发酵工程第十章氨基酸
二、氨基酸（赖氨酸）生产工艺
重点：
赖氨酸生物合成途径及代谢调节机制； 酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径和调节机制； 赖氨酸生产菌的育种途径。
难点：
天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制。
• 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；
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发酵工程第十章氨基酸
• 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。
•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。
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发酵工程第十章氨基酸
（三）温度的影响及其控制
l 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。
l 菌体生长阶段：3034℃ l 产酸阶段：3436℃
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发酵工程第十章氨基酸
（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。
• 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。
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发酵工程第十章氨基酸
（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。
4. 生长因子：生物素 作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。
（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。
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发酵工程第十章氨基酸
• 使胞内代谢产物迅速排出的方法
•
1. 用生理学手段——
•
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；
不足：发酵液pH值偏低，生成乳酸和琥珀酸，谷氨酸少。 过大：NADPH2通过呼吸链被氧化，影响-酮戊二酸还
原 氨基化，使-酮戊二酸蓄积。
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发酵工程第十章氨基酸
•环境条件引起谷氨酸合成的代谢转换
控制
产物
因子
氧 (不足)乳酸或琥珀酸 谷氨酸(充足) α-酮戊二酸(过量)
NH (不足)α-酮戊二酸 谷氨酸(适量) 谷氨酰胺(过量)
发酵工程-第十章-氨基酸
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2020/11/12
发酵工程第十章氨基酸
工业上重要氨基酸简介
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发酵工程第十章氨基酸
氨基酸可用作食品、饲料添加剂和药物。过去都采用 动植物蛋白提取和化学合成法生产，现18种氨基酸均可采用 发酵法和酶法生产，不仅成本下降、污染减少，还可组织大 量生产，世界产量每年递增5％～10％。
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发酵工程第十章氨基酸
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。
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发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
• 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）。
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发酵工程第十章氨基酸
•三、谷氨酸发酵的工艺控制
•（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
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发酵工程第十章氨基酸
• 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
•生物素
•青霉素
•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
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•油 酸
•油酸缺陷型
•谷氨酸
发酵工程第十章氨基酸
工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸， 应采用的最好方法是（ ）
发酵工程第十章氨基酸
• 2. 不溶性盐沉淀法
• （1）锌盐法
• 谷氨酸＋锌离子•3pH6. 谷氨酸锌沉淀 •酸加溶液 • •pH2.4 谷氨酸结晶
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发酵工程第十章氨基酸
•（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：
• 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。
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发酵工程第十章氨基酸
其它氨基酸发酵
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发酵工程第十章氨基酸
一、氨基酸生产工艺控制
1、菌种：
细菌，野生型或营养缺陷型、结构类似物突变菌种；
2、培养基：
碳 源：淀粉水解糖、糖蜜等； 氮 源：铵盐、氨水或尿素，豆饼、麸皮粉； 无机盐：S、P、Ga、Mg、K等； 生物素：影响细胞膜透性，对氨基酸分泌影响很大， 来 源：玉米浆、麸皮、糖蜜。
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。
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发酵工程第十章氨基酸
4.谷氨酸产生菌（全是细菌）
棒杆菌属 北京棒杆菌 C. pekinense Corynebacterium 钝齿棒杆菌 C. crenatum
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。
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发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
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发酵工程第十章氨基酸
•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）
•
→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）。
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发酵工程第十章氨基酸
一、氨基酸生产工艺控制
3、发酵条件控制
P H ：通过流加氨水或尿素来控制； 温 度：菌体生长和产物形成最适温度不同，
并随菌种不同而异； 溶 氧：不同氨基酸发酵有不同要求； 消沫剂：玉米油、豆油或化学合成消沫剂。
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发酵工程第十章氨基酸
一、氨基酸生产工艺控制
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发酵工程第十章氨基酸
•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。 •pH3.2:除去蛋白质、残糖和色素等非电解质。
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发酵工程第十章氨基酸
（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
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• 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。
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发酵工程第十章氨基酸
• 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。
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GA+ GA± GA- GA=
•（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
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到补充，维持TCA循环的正常运转。
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谷氨酸脱氢酶
•（6）还原氨基化反应:－酮戊二酸
谷氨酸
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发酵工程第十章氨基酸
•回补反应
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发酵工程第十章氨基酸
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
在氨基酸产生菌选育中，过去多采用诱变育种方法， 诱变结果不易控制，现采用基因工程和细胞融合技术，产量 可成倍、甚至几十倍增加，生产成本大大下降。
如用基因重组构建的苏氨酸、色氨酸“工程菌”，比 原始菌株提高产量几十倍（产酸达50～60克/升），色氨酸 成本从每公斤50美元降到23美元。用细胞融合构建的精氨 酸融合株，精氨酸产量达108克/升，比其他生产菌株高2倍 多。