谷氨酸发酵影响因素及控制111

38～39℃
乳酸或琥珀酸（丰富）←→谷氨酸（缺乏）
30～35g/dl 13～16ml/h
五 结束语
谷氨酸发酵过程中，生产菌种的特性、生物素、 发酵温度、NH4+浓度、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。 随着科技的不断发展，研究的不断深入，相信在 不远的未来，我们在发酵领域会取得更大的成 绩！！
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。
泡沫的控制
消泡方法
机械消泡
耙式 离心式 刮板式 蝶式消泡器
化学消泡
天然油脂 聚酯类 醇类 硅酮等化学 消泡剂
谷氨酸产生菌的发酵条件与产物的关系
控制因 子 氧气 NH4+ 温度 生物素 流加糖 浓度 流加糖 速度 发酵产品转换 乳酸（通气不足）←→谷氨酸（通气充足） α-酮戊二酸（缺乏）←→谷氨酸（适量）←→谷氨 酰胺（过量）
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发酵温度
温度与GA、糖转化率的关系*
从实验的数据来看，温度的控制在 38-39℃之间为最佳，该温度 下，转化率较高，低于37℃转化率受较大的影响，而高于40℃的 培养温度也使菌体受到伤害，影响转化率。
赵二红.谷氨酸发酵最佳温度实验[J].发酵科技通讯.2004,33(1):1-2.
池田菊苗
味精
我国在1965年实现谷 氨酸发酵法生产味精。 我国现已有200余家企 业生产味精，年产量 达近200万吨，居世谷氨酸发酵影响因素及其控制 内在因素
生物素缺陷型菌株 各种酶的影响
环境因素
流加糖浓度 流加糖速度 生物素 发酵温度 溶氧
谢谢大家！
影响因素
泡沫
内在因素
生物素是不饱和脂肪酸 合成过程中所需的乙酰 CoA羧化酶的辅基。 生物素缺陷型菌种不能 合成生物素，抑制不饱 和脂肪酸的合成。磷脂 合成量减少，细胞膜的 通透性增大，提高谷氨 酸的产量。
生物素缺陷型菌株
我国使用的谷氨酸生产菌株 有： 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、 黄色短杆菌T6～13等。
赵二红.谷氨酸发酵流加糖浓度对发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(2):3.
流加糖速度
在流加糖浓度为40g/dl的情况下， 随着流加糖流加速度的增加，其产酸水平有增高的趋势，当速度达到 一定值时产酸不再提高； 随着流加速度的增加，转化率的变化趋势是先升后降； 流加糖的流加速度在13～16ml/h最为合适，其转化率和产酸相对来说 都较高。
3 L-谷氨酸脱氢酶活 性强
在有过量的NH4 +存在 下，通过强活性的L 谷氨酸脱氢酶的作用， α- 酮戊二酸易生成谷 氨酸。
流加糖浓度 流加糖速度
发酵温度
环境因素
溶氧 泡沫
生物素
流加糖浓度
流加糖浓度与GA、糖转化率的关系*

在流加糖速度为12ml/h的情况下， 随着流加糖浓度的增加，其产酸水平有所提高； 随着浓度的增加，转化率有所下降，糖的未利用率增加； 从设定的12ml/h的流速来看，选择30～35g/dl的流加糖浓度最佳。
黄色短杆菌
内在因素
1 异柠檬酸裂解酶活 力欠缺
菌种的异柠檬酸裂解酶 活力欠缺，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。
各种酶的影响
2 α- 酮戊二酸脱氢酶 能力微弱
谷氨酸产酸菌丧失或仅 有微弱的α- 酮戊二酸脱 氢酶，使α- 酮戊二酸不 能继续氧化，停留在α酮戊二酸的生成积累上， 为谷氨酸的生成奠定物 质基础。
赵二红.流加糖流加速度对谷氨酸发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(3):1.
流加速度与GA、糖转化率的关系*
生物素
异柠檬酸裂解酶活性加强， 乙醛酸循环活跃，α-酮戊 二酸生成量减少；
生物素过 量时，促 进菌体生 长，但谷 氨酸产量 低。
转氨酶活力增强，谷氨 酸转变成其它氨基酸；
使菌体细胞膜通透性降低， 谷氨酸不能及时排出，其合 成途径受阻。
不同溶氧条件下谷氨酸脱氢酶酶活变化曲线*
郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73.
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。
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使胞内代谢产物迅速排出的方法
生理学手段
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利用膜缺损突变株
油酸缺陷型菌株，并 在培养过程中，有限 制地添加油酸，合成 有缺损的膜。 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。
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。
原因：青霉素可抑 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。
溶氧
低溶氧(DO= 10%)控 制条件下，谷氨酸 生成速度明显比高 溶氧(DO=50%)条件 下要高，并且最终 谷氨酸浓度也比高 溶氧条件下的高。
溶氧浓度与GA浓度的关系* 郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73.
从左图可以看出，高 溶氧条件下，产酸中 后期GDH的酶活下降 很快，这可能是由于 在高溶氧条件下，剧 烈的通气和搅拌加剧 了菌体的死亡速度和 发酵活性的衰减。
谷氨酸发酵主要影响因素 及其控制
1
味精工业的发展
2 3 4
味精的生产工艺
谷氨酸的发酵途径
目 录
谷氨酸发酵影响因素及其控制
5
结束语
一 味精工业的发展
味精（分子式C5H8NO4Na)，也称味素，因起源于小麦，
俗称麸酸钠、谷氨酸钠。 1907年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种 昆布（海带）汤蒸发后留下的棕色晶体，即谷氨酸，并在 1908年开始制造商品---味精。