谷氨酸发酵

1）生物素营养缺陷型
⏹作用机制:生物素是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,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏.
⏹控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵
初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换.
2）油酸营养缺陷型
⏹作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少
到正常量的1/2左右.
⏹控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换.
（3）添加表面活性剂
⏹添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨
酸.
⏹机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细
胞膜.
⏹关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在
下进行分裂,形成产酸型细胞.
（4）添加青霉素
⏹机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作
用下受损,向外泄露谷氨酸.
⏹控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不
能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换.
谷氨酸发酵强制控制工艺
⏹为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取
“强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法.
⏹控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料
中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。

谷氨酸发酵
⏹ 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h.
措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短.
⏹ 2.对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升,氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧
下降后维持在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排列整齐的八字形.不产酸.12h.
措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃
⏹ 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成.
措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃.
⏹ 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低.
措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐.
发酵周期一般为30h.
二、谷氨酸发酵的生化过程
⏹（1）是代谢控制发酵的典型代表
⏹（2）是目前代谢控制发酵中，在理论与实践上最成熟的……
⏹整个过程可简单的分为2 个阶段:
第1阶段是菌体生长阶段;
第2阶段是产酸阶段,谷氨酸得以大量积累。

三、合成谷氨酸的生化途径
（一）、GA 的生物合成途径
⏹主要有：Glucose的酵解，EMP
Glucose的有氧氧化，HMP
丙酮酸的有氧氧化，TCA循环
乙醛酸循环途径，DCA循环
CO2固定反应
α-酮戊二酸（α-KGA）的还原氨基化
⏹这6条途径之间是相互联系和相互制约的，如图所示：
（二）、GA生物合成的内在因素
⏹从上图可以看出，菌体要在葡萄糖含量10%以上的培养基上，合成5%以上的谷氨
酸，是一种不正常的现象，显然GA产生菌必须具备以下条件：
谷氨酸生产菌的生化特征—内在因素
⏹ 1 生物素缺陷型
⏹谷氨酸产生菌大多数为生物素缺陷型,谷氨酸发酵时,通过控制生物素亚适量(贫乏
量) ,引起菌种代谢失调, 使谷氨酸得到大量积累。

⏹ 2 具有CO2 固定反应的酶系
⏹菌种能利用CO2 产生大量草酰乙酸, 有利于谷氨酸的大量积累。

3.α-KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失
⏹这是菌体生成并积累α-KGA的关键，从上图可以看出，α-KGA是菌体进行TCA
循环的中间性产物，很快在α-KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生物体内他的浓度很低，也就是说，由α-KGA进行还原氨基化生成GA 的可能性很少。

只有当体内α-KGA脱氢酶活性很低时，TCA循环才能够停止，α
-KGA才得以积累，为谷氨酸的生成奠定物质基础。

4. GA产生菌体内的NADPH氧化能力欠缺或丧失
⏹1）如上图所示，NADPH是α-KGA还原氨基化生成GA必须物质，而且该还原氨
基化所需要的NADPH是与柠檬酸氧化脱羧相偶联的。

⏹（2）由于NADPH的在氧化能力欠缺或丧失，使得体内的NADPH有一定的积累，
NADPH对于抑制α-KGA的脱羧氧化有一定的意义。

5. 产生菌体内乙醛酸循环（DCA）的关键酶——异柠檬酸裂解酶
⏹该酶是一种调节酶，或称为别构酶，其活性可以通过某种方式进行调节，通过该酶
酶活性的调节来实现DCA循环的封闭，DCA 循环的封闭是实现GA发酵的首要条件。

糖的代谢才能沿着α- 酮戊二酸的方向进行, 从而有利于谷氨酸的积累。

6.菌体有强烈的L-谷氨酸脱氢酶活性
⏹α-KGA + NH4+ +NADPH == GA + NADP
(NADH :烟酰胺腺嘌呤二核苷酸；NADPH :烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)
⏹L-谷氨酸脱氢酶，实质上GA产生菌体内该酶的酶活性都很强，α- 酮戊二酸易
生成谷氨酸。

⏹该反应的关键是与异柠檬酸脱羧氧化相偶联，反应机制如下：
⏹偶联反应
α-KGA NADPH α-KGA
GA NADP 异柠檬酸
CO2固定反应对于产率的提高有着多么重要的作用。

提高GA的潜力
⏹1）强化CO2固定反应，具体措施：Mn+，生物素.
⏹（2）控制溶氧浓度是非常重要的
⏹低的溶氧浓度，则丙酮酸向乳酸方向转化……
⏹高的溶氧浓度，则NADPH 有被氧化的可能，……
（五）GA发酵的外在因素
⏹GA发酵是一个典型的代谢控制发酵，固然有其内在的菌体特性。

⏹但是正如任何事物发展的基本规律一样，外在因素仍然有重要的作用，对于GA的发酵也是一样。

1.供氧浓度
⏹过量：NADPH的再氧化能力会加强，使α-KGA的还原氨基化受到影响，不利于GA 的生成。

⏹供氧不足：积累大量的乳酸，使发酵液的pH值下降，不利于GA的产生，同时，一部分葡萄糖转成了乳酸，影响了糖酸转化率，降低了产物的提出率。

2. NH4+浓度
⏹（1）影响到发酵液的pH值
⏹（2）与产物的形成有关：
⏹NH4+过量，菌体增殖阶段会抑制菌体生长，产酸阶段Glu会受谷氨酰胺合成酶作用转化为谷氨酰胺（Gln）
⏹NH4+不足，不利于α-KGA的还原氨基化， -酮戊二酸积累，引起反馈调节
NH4+与产物的形成
3.磷酸盐
⏹过量：
⏹（1）促进EMP途径，打破EMP与TCA之间的平衡，积累丙酮酸，产生乳酸等……
⏹（2）产生并积累缬氨酸（Val）
环境条件
4. 发酵液的碳氮比
⏹发酵液中糖含量与谷氨酸的发酵有密切的关系。

在一定范围内, 谷氨酸的产量随糖含量的增加而增加, 但糖含量过高, 渗透压过大, 对菌体生长不利, 谷氨酸对糖的转化率低。

⏹发酵液中还原糖的含量一般应控制在10 %～13 % 。

环境条件
⏹氮源是合成菌体细胞蛋白质、核酸和谷氨酸的氨基来源，大约85%的氮源被用于合成谷氨酸，另外15%用于合成菌体。

⏹谷氨酸发酵需要的氮源比一般发酵工业多得多，一般发酵工业碳氮比为100：0.2-2.0，谷氨酸发酵的碳氮比为100：15-21。

⏹在谷氨酸发酵过程中,应正确控制碳氮比。

一般在菌体生长期碳氮比应大一些(氮低）,在产酸期,碳氮比应小些(氮高）。

在碳源和氮源的比为3∶1时，谷氨酸棒状杆菌会大量合成谷氨酸，但当碳源和氮源的比为4∶1时，谷氨酸棒状杆菌只生长而不合成谷氨酸。

环境条件
5. 生物素
⏹谷氨酸产生菌是营养缺陷型, 对生长繁殖、代谢产物的影响非常明显。

⏹当生物素过量时酵解途径中的丙酮酸转变为乳酸, 同时也使异柠檬酸转变为琥珀酸,菌体生长繁殖快,同时生物素又促进菌体细胞膜通透性障碍物的生物合成, 使菌体不能及时将细胞内的谷氨酸排出,谷氨酸合成途径受阻,发酵液中由菌种细胞排出的谷氨酸仅能占氨基酸总量的12%;
⏹生物素亚适量时,菌体代谢失调,细胞膜通透性增强,细胞内的谷氨酸能及时排出,有利于谷氨酸的积累, 发酵液内由菌体细胞排除谷氨酸能达总氨基酸的92%左右。

因此,要根据发酵时期来控制生物素的含量。

环境条件
6. 发酵温度
⏹谷氨酸发酵前期应采取菌体生长最适温度,即30～32 ℃。

温度过低, 菌体生长繁殖慢;若温度过高,菌体易衰老, 生产中表现为DO 值增长慢, 耗糖慢, pH值高, 最终发酵周期长,产酸少。

⏹发酵中、后期菌体生长基本停止, 为积累大量谷氨酸, 应适当提高发酵温度,但温度过高,酶易失活,谷氨酸生成受阻。

环境条件
7. pH值
⏹1）pH值对谷氨酸产生菌生长的影响
⏹谷氨酸产生菌象其它微生物一样, 有最适生长pH值范围, 当高于或低于这个值时:(1) 菌体内的酶受到抑制, 菌体新陈代谢受阻, 生长停滞; (2) 菌体细胞膜所带电荷发生改变, 从而改变细胞膜的渗透性, 影响菌体对营养的吸收和代谢产物的排出; (3) 影响培养基组分和中间代谢产物的离解, 从而影响菌体对这些物质的利用。

环境条件
⏹2）pH值对谷氨酸积累的影响
⏹谷氨酸脱氢酶是合成谷氨酸的主要酶,它的最适pH为7.0～7.2 ,当发酵液的pH值偏酸时(pH 5.0-5.8) ,谷氨酸脱氢酶受到抑制,代谢向着生成谷氨酰胺和乙酰谷氨酰胺的方向进行。

⏹在发酵后期由于耗用大量NH4+,pH值下降, 此时就要进行pH值调节,以保证发酵的正常进行。

环境条件
⏹pH发生变化的主要原因是培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。

⏹如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时，培养液的pH就会下降。

而碱性物质的消耗和氨的生成等则会导致培养液的pH上升。

pH：前期pH（7.5-8.0），中后期pH7.0-7.6。

通过采用流加尿素，氨水或液氨等办法调节pH，补充氮源。

环境条件
8. 通风（同1.供氧浓度）
⏹通风的实质就是供氧并使菌体和培养基充分混合。

谷氨酸产生菌为兼性好氧菌, 在有氧、无氧的条件下都能生长,只是其代谢产物不同。

在谷氨酸发酵过程中,通风必须适度。

⏹风量过大,氧气充足,在长菌阶段表现为耗糖慢, 菌体生长慢, pH值偏高, 产酸阶段, 供氢
体被氧化,谷氨酸合成受阻,积累α- 酮戊二酸;
⏹风量小, 供氧不足, 长菌阶段表现为菌体生长快,在产酸阶段,葡萄糖进入菌体后, 进行不完全氧化,产物由谷氨酸变为乳酸。

环境条件
9. 泡沫
谷氨酸发酵是好气性发酵, 因通风和搅拌产生泡沫是正常的, 但泡沫过多会带来一系列问题: (1) 泡沫形成泡盖时, 代谢产生的气体不能及时排出,妨碍菌体呼吸作用,影响菌体的正常代谢; (2) 泡沫过多, 发酵液会外溢,造成浪费和污染; (3) 泡沫过多,易冲上罐顶,造成染菌。

因此,在谷氨酸的发酵过程中控制好过多的泡沫是发酵成败的关键。

谷氨酸产生菌的发酵条件与产物的关系
⏹谷氨酸发酵过程中,生产菌种的特性、生长素、发酵温度、pH值、通风和发酵产生的泡沫都是影响谷氨酸积累的主要因素。

在实际生产中,只有针对存在的问题,严格控制工艺条件,才能达到稳产、高产的目的。

⏹假设人们想利用葡萄糖、谷氨酸棒状杆菌生产α-酮戊二酸，请你利用现有知识，如何设计一个大量积累α-酮戊二酸的方案?
⏹菌种：对谷氨酸捧状杆菌进行诱变处理，选育不能合成谷氨酸脱氢酶的菌种
⏹条件：氧（通风）、NH4+、C/N；pH、磷酸盐、温度、生物素、Mn+
代谢的人工控制及其在发酵工业中的应用
(一)遗传学方法
2 抗反馈控制突变株的应用
3 选育组成型突变株和超产突变株
（二）生物化学方法
（三）控制细胞膜渗透性
（三）控制细胞膜渗透性
四、谷氨酸发酵
1）谷氨酸生产菌
⏹谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、黄色短杆菌。

⏹我国使用的生产菌株是北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌D110、钝齿棒杆菌AS1.542、棒杆菌S-914和黄色短杆菌T6-13等。

生产菌株特点
在己报道的谷氨酸生产菌中，除芽孢杆菌外，虽然它们在分类学上属于不同的属种，但都有一些共同特点:
⏹革兰氏阳性
⏹菌体为球形、短杆至棒状
⏹不形成芽孢
⏹没有鞭毛，不能运动
⏹需要生物素作为生长因子
⏹在通气条件下才能产生谷氨酸。

2）生产原料
发酵生产谷氨酸的原料有
⏹淀粉质原料：玉米、小麦、甘薯、大米等。

其中甘薯和淀粉最为常用；
⏹大米进行浸泡磨浆，再调成15Bx，调pH6.0，加细菌a-淀粉酶进行液化，85 ℃30min，加糖化酶60 ℃糖化24h，过滤后可供配制培养基。

⏹糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜；
⏹糖蜜原料：不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源，因含丰富的生物素。

⏹预处理方法：活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物素。

也可以在发酵液中加入表面活性剂吐温60或添加中青霉素。

⏹氮源料：尿素或氨水。

3）工艺流程
味精生产全过程可分五个部分：
⏹原料的预处理及淀粉水解糖的制取；
⏹谷氨酸生产菌种子的扩大培养；
⏹谷氨酸发酵；
⏹谷氨酸的提取与分离；
⏹由谷氨酸制成味精及味精成品加工。

⏹味精生产的主要原材料为淀粉
⏹辅助材料包括硫酸、液氨、碳酸钠、活性碳、液碱、盐、消泡剂、淀粉酶等
⏹年产12万吨味精，主要原辅材料耗用如下表：
项目单位：吨
淀粉 196,870
液氨31,108
硫酸 35,000
碳酸钠 30,000
活性碳2,500
液碱40,000
盐8,000
消泡剂77,960
淀粉酶11,694
4）发酵生产工艺
①培养基成分
⏹碳源：碳源是构成菌体和合成谷氨酸的碳架及能量的来源。

⏹谷氨酸产生菌是异养微生物，只能从有机物中获得碳素，细胞进行合成反应所需要能量也
是从氧化分解有机物过程中得到的。

⏹实际生产中以糖质原料为主。

培养基中糖浓度对谷氨酸发酵有密切的关系。

在一定的范围内，谷氨酸产量随糖浓度的增加而增加。

⏹氮源：氮源是合成菌体蛋白质、核酸及谷氨酸的原料。

碳氮比对谷氨酸发酵有很大影响。

大约85%的氮源被用于合成谷氨酸，另外15%用于合成菌体。

⏹谷氨酸发酵需要的氮源比一般发酵工业多得多，一般发酵工业碳氮比为100：0.2-2.0，谷氨酸发酵的碳氮比为100：15-21。

⏹无机盐：是微生物维持生命活动不可缺少的物质。

⏹主要功能：构成细胞的组成成分；作为酶的组成成分；激活或抑制酶的活力；调节培养基的渗透压；调节培养基的pH；调节培养基的氧化还原电位。

起着调节微生物生命活动的作用。

发酵时，使用的无机离子有K+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等阳离子和PO43-、SO42-、Cl－等阴离子，其用量如下：
⏹生物素：凡是微生物生命活动不可缺少，而微生物自身又不能合成的微量有机物质都称为生长因子。

生长因子通常是指氨基酸、嘌呤、嘧啶和B族维生素的一种，生物素又叫维生素H或辅酶R。

⏹糖质为碳源的谷氨酸产生菌几乎都是生物素缺陷型，这些细菌本身都不能合成生物素。

生物素的作用是影响代谢途径；影响细胞的渗透性。

⏹生长因子含量的多少，与生产有着十分密切的关系。

实际生产中通过添加玉米浆、麸皮水解液、糖蜜等作为生长因子的来源，来满足谷氨酸产生菌必须的生长因子。

②培养基
a 斜面培养基
⏹葡萄糖 0.1%、牛肉膏 1.0%、蛋白胨 1.0%、氯化钠 0.5%、琼脂 2.0%、pH 7.0~7.2
⏹121℃灭菌30min
⏹32℃培养18-24h
(传代和保藏斜面不加葡萄糖)。

b 一级种子、二级种子及发酵培养基
⏹一级种子葡萄糖 2.5%、尿素 0.6%、KH2PO4 0.1%、MgSO4.7H2O 0.04%、玉米浆 2.3-3.0ml、pH 7.0, 1000ml装200-250ml振荡，32℃培养12h。

⏹二级种子水解糖 3.0%、尿素 0.6%、玉米浆 0.5-0.6ml、K2HPO4 0.1-0.2%、MgSO4.7H2O 0.04%、pH 7.0,呈单个或八字排列。

活菌数为108-109 /ml。

⏹发酵培养基水解糖12-14%、尿素 0.5-0.8%、玉米浆 0.6ml、MgSO4.7H2O 0.06%、KCl 0.05%、Na2HPO4 0.17%、pH 7.0
③发酵条件的控制
a 温度
⏹谷氨酸发酵前期(0-12h)是菌体大量繁殖阶段，在此阶段菌体利用培养基中的营养物质来合成核酸、蛋白质等，供菌体繁殖用，而控制这些合成反应的最适温度均在30~32℃。

⏹对数生长期：糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速下降。

溶氧急剧下降后维持在一定水平。

菌体浓度迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形。

不产酸。

12h。

⏹措施：及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH，在pH7.5-8.0时流加尿素；维持温度30- 32℃
⏹在发酵中、后期，是谷氨酸大量积累的阶段，而催化谷氨酸合成的谷氨酸脱氢酶的最适温
度在32~36℃，故发酵中、后期适当提高罐温对积累谷氨酸有利。

b pH值
⏹发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。

⏹发酵前期如果pH偏低，则菌体生长旺盛，长菌而不产酸；如果pH偏高，则菌体生长缓慢，发酵时间拉长。

⏹在发酵前期将pH值控制在7.5-8.0左右较为合适，而在发酵中、后期将pH值控制在7.0-7.6左右对提高谷氨酸产量有利。

c 通风
⏹在谷氨酸发酵过程中，发酵前期以低通风量为宜；发酵中、后期以高通风量为宜。

⏹实际生产上，以气体转子流量计来检查通气量，即以每分钟单位体积的通气量表示通风强度。

另外发酵罐大小不同，所需搅拌转速与通风量也不同。

d 泡沫的控制
⏹在发酵过程中由于强烈的通风和菌体代谢产生的CO2，使培养液产生大量的泡沫，不仅使氧在发酵液中的扩散受阻，影响菌体的呼吸和代谢。

给发酵带来危害，必须加以消泡。

⏹消泡方法有机械消泡(耙式、离心式、刮板式、蝶式消泡器)和化学消泡(天然油脂、聚酯类、醇类、硅酮等化学消泡剂)两种方法。

e 发酵时间
⏹不同的谷氨酸产生菌对糖的浓度要求也不一样，其发酵时间也有所差异。

⏹低糖(10%-12%)发酵，其发酵时间为36-38h，
⏹中糖(14%)发酵，其发酵时间为45h。

谷氨酸发酵例子
⏹某谷氨酸发酵，发酵过程中各种参数的变化情况如图所示。

最后的发酵液中谷氨酸的浓度很低，发酵周期较长，而这段时间却有大量的葡萄糖被消耗，那么，这些被消耗的葡萄糖到哪里去了？
⏹如以上两种情况都不是，发酵过程中出现了这种异常情况，还有什么原因呢？
⏹须根据发酵过程中其他参数如溶氧浓度的变化，结合菌体形态观察等进一步分析，是由于发酵用培养基中添加的玉米浆过量，导致生物素浓度过高，这样菌体不能顺利地实现从生长型到产物积累型的转变，因而出现了这种在工业生产上称之为“只长菌，不产酸”的发酵异常现象。

五、谷氨酸提取工艺
①等电点法提取操作简单，收率60％。

周期长，占地面积大
⏹等电点法提取谷氨酸原理
⏹谷氨酸：α-型斜方晶体（好），β-型鳞片状晶体；α型结晶水分在5～10%,而β型结晶水分则高达15～20%。

生产上应防止β型晶体的生成。

⏹注意三个方面
⏹A、发酵液纯度高：谷氨酸/残糖比值高，胶体少，提前除菌体最好；
⏹B、发酵液处理要及时；
⏹C、加酸调pH、温度、育晶时间、搅拌服从结晶规律。

等电点法提取谷氨酸原理
⏹谷氨酸在等电点时,绝大部分以偶极离子(GA±)状态存在,其分子内部正负电荷相等,并含有等量的带不同电荷的阳离子(GA+)和阴离子(GA-),因此溶液中总静电荷等于零。

由于谷氨酸分子之间相互碰撞,再通过静电引力的作用,结合成较大的聚合体而被沉淀析出,因而处于等
电点时GA的溶解度最小。

又由于温度对GA的溶解度影响很大,温度越低溶解度越小,生产上多采用0～4℃。

这就是工业粗提味精所用的等电点法提取谷氨酸原理
等电点法提取谷氨酸原理
⏹等电点时谷氨酸四种离子方式在水溶液中所占的比例
⏹GA+: 7.861%, GA±: 84.24%,
GA-: 7.861%, GA=: 0.2789×10-5%
离子交换法提取GA的原理
⏹离子交换法提取GA的原理当氨基酸pH值大于3.22时羧基离解而带负电,它能被阴离子交换树脂吸附;当pH小于3.22时氨基离解而带正电,此时能被阳离子交换树脂吸附。

⏹离子交换法提取GA是利用阳离子交换树脂对GA阳离子的选择性吸附,以使发酵液中阻碍GA结晶的残糖及糖的聚合物、蛋白质、色素等非离子性杂质得以分离,然后经洗脱达到浓缩提取GA的目的。

②离子交换法提取
⏹发酵液→稀释并调pH5.0-5.5?→上柱→732#阳离子(H型)交换→70℃水洗*（正或反洗）→60℃4%NaOH液正洗脱→高流分收集→调pH3.2→结晶→离心分离→谷氨酸
⏹树脂：苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂732#、730#和甲基丙烯酸弱酸型阳离子交换树脂。

⏹树脂处理：柱→水洗（正和反洗）→5.4% HCl再生→水洗
⏹水洗*:洗脱粘附于树脂表面的菌体、胶体,并疏松树脂
⏹料液中不仅有GA，还有NH4+和其他金属离子;阳离子交换树脂对NH4+和其他金属离子的亲和力大于对谷氨酸的亲和力。

上柱时NH4+和其他金属离子先发生交换，把H+置换下来，液体pH降低，使主要以GA+形式存在，随后GA+发生交换。

⏹水洗*目的:
⏹温柱，防止GA在柱中结晶析出产生“结柱”
⏹预热树脂，避免热碱液聚热发生破碎
⏹采用NaOH洗脱剂洗脱时,由于谷氨酸在树脂内部较为集中,NaOH浓度不能太高,温度又不能太低。

一般以4%的浓度,60～70℃的温度洗脱较好,否则将产生“结柱”。

⏹离子交换收集液的低（初）流分可以上柱再交换；
⏹高流分收集→调pH3.2→结晶；
⏹后流分单独上离子交换柱进行回收。

谷氨酸解离常数和等电点
以GA+、GA±、GA-、GA=等四种离子方式存在
⏹离子交换法提取谷氮酸是以其两性解离为基础．在酸性条件下(pH<3．2)谷氨酸以阳离子状态存在，可以采用阳离子交换树脂来提取
⏹菌体含量较高，多采用料液从离子交换柱下部进入的反上柱带菌操作
⏹上柱量计算公式
③影响结晶的主要因素
创造一定的过饱和度
⏹控制加酸的速度，不能太快，避免形成大量晶核；
⏹晶粒形成温度30-25℃，不能高于30℃，温度不能回升，控制酸的流加速度来防止回升。

⏹添加α型晶种：0.2%-0.3%。

谷氨酸含量5%以上，pH4.5-4.0时投种；谷氨酸含量4%-5%时pH4.0时投种。

pH影响溶液溶解度,使溶液中过饱和度合适
⏹搅拌转速适当30-35rpm，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）
⏹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。

⏹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℃。

酸的流加速度
⏹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。

⏹创造一定的合适的过饱和度
④冷冻等电----离交法提取GA的工艺流程图
⏹谷氨酸的提取
⏹(1) 了解谷氨酸发酵液的性质、发酵液的化学组成。

⏹(2) 了解谷氨酸发酵液的预处理的目的和预处理的一般方法。

⏹(3) 了解谷氨酸提取的基本方法。

⏹(4) 理解等电点法提取谷氨酸的基本理论。

⏹(5) 掌握等电点法提取谷氨酸的工艺流程、工艺条件、工艺操作规程。

⏹(6) 了解影响谷氨酸结晶析出的主要因素。

⏹(7) 理解各种离子交换树脂与离子交换的基本理论。

⏹(8) 理解离子交换树脂提取谷氨酸的工艺流程及工艺条件的控制。

⏹(9) 了解影响离子交换的各种因素。

⏹(10) 理解金属盐法提取谷氨酸的基本理论、工艺流程及工艺条件的控制。

⏹(11) 了解影响金属盐法提取谷氨酸的各种因素。

⏹谷氨酸制成味精
⏹(1) 了解谷氨酸中和的基本操作。

⏹(2) 了解色素的来源及脱色的基本方法。

⏹(3) 掌握谷氨酸单钠浓缩结晶的基本理论、工艺条件的控制以及工艺操作。

⏹(4) 了解结晶母液的处理。

⏹(5) 了解味精的分离和干燥的基本操作。

谷氨酸制味精
谷氨酸制味精
⏹中和、脱色、除铁、结晶
⏹谷氨酸用适量的NaCO3溶液中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤、最终制成味精。