第六章谷氨酸的提取复习课程

二、菌体分离方法
• 国内味精厂从发酵液中提取谷氨酸时，一 般受设备条件限制，并不先分离菌体，而 直接从含有菌体和蛋白质的发酵液及其浓 缩物中提取谷氨酸。
• 但菌体存在于发酵液中不利于谷氨酸的结 晶分离。有条件的工厂如能将发酵液中菌 体预先分离，就会降低发酵液的粘度和杂 质含量，有利于谷氨酸发酵液的浓缩纯化 和结晶分离，提高产品收率和纯度。
• (2)谷氨酸菌体内含有大量的蛋白质(约占干 菌体重的60％)和核糖核酸。
• 谷氨酸发酵液先经高速离心机分离菌体， 回收菌体用自溶法可制得腺嘌呤核苷酸、 鸟嘌呤核苷酸，胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核 苷酸。
• 这些都是医药上贵重药物，在治疗肝炎， 血小板减少等症都有明显疗效。这样使菌 体的经济价值得到充分利用。而鸟嘌呤核 苷酸和腺嘌呤核苷酸经脱氨成肌苷酸，为 味精助鲜剂。
第六章谷氨酸的提取
谷氨酸提取工艺的选择原则：
• 应当是工艺简单，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。同时还要从减少环境污染等方面综合 考虑。
目前国内各味精厂主要采用以下几种方 法提取谷氨酸：
（1）等电点法 将发酵液加盐酸调PH至谷氨酸的等电
• (1)从谷氨酸发酵液中提取腺嘌呤。腺嘌呤 是肌苷发酵的必要原料，同时它还可合成 ATP。腺嘌呤是发酵过程核酸降解产物， 利用其解离度不一，在732离子交换树脂中， 用氢氧化钠洗脱时出现两个峰，见图6-1。
可以分开收集。前者为谷氨酸，后者为腺 嘌呤。再精制就可制得腺嘌呤磷酸盐或腺 嘌呤盐酸盐。
• 但是酸碱用量大，废水排放量大。国内有 些味精厂采用等电点-离子交换法提取工艺 路线，总收率可达90％左右。
(3)金属盐法
• 金属盐法包括锌盐法和钙盐法，即利用谷 氨酸与Zn、Ca、Co等金属离子作用，生成 难溶于水的谷氨酸金属盐，沉淀析出，在 酸性环境中谷氨酸金属盐被分解，在 PH2．4时，谷氨酸溶解度最小，重新以谷 氨酸形式结晶析出。
• (3)菌体中含有丰富的蛋白质和脂肪等物质， 是动物的良好饲料。
• (4)发酵废液中含有大量铵和磷钾等，是农 业生产中很好的肥料。
• 一般锌盐法提取收率在85％左右，有的 厂采用等电点-锌盐法提取谷氨酸收率较稳 定。
(4)盐酸水解-等电点法
• 发酵液中除含有谷氨酸外，尚含有一定量 的谷氨酰胺，焦谷氨酸和菌体蛋白，这些 物质用等电点、离子交换、锌盐法提取是 无法回收的。
• 发酵液经浓缩后加盐酸水解，可回收部分 谷氨酸，从而使谷氨酸的提取收率和谷氨 酸质量得到提高。
（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5-8％。
• （4）发酵液中尚有其它一些含量很少的发 酵副产物。
• 有机酸类有乳酸、酮戊二酸、琥珀酸等； 氨基酸类有天门冬氨酸、丙氨酸、缬氨酸、 脯氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甘氨酸、组 氨酸和谷氨酰胺等。各种氨基酸含量小于1 ％。
• (5)谷氨酸发酵液中含有铵离子0.6-0.8％， 残糖1％以下。
(5)离子交换膜电渗析法提取谷氨酸
• 根据渗透膜对各种离子物质的选择透性不 同而将谷氨酸分离，如电渗析和反渗透法。
国外提取谷氨酸工艺如下：
• (1)日本 • 目前(1978年)日本协和发酵采用浓缩等
电点工艺。发酵液先分离出菌体，加硫酸 结晶。菌体做饲料，母液做肥料。回收率 85-90％。
• 发酵液：谷氨酸含量为8-10％。
点，使谷氨酸沉淀析出，其收率可达60-70 ％。如果采用冷冻低温等电点法，液温冷 却至5℃以下，收率可达78％左右。
(2)离子交换法
• 先将发酵液稀释至一定浓度，用盐酸将发 酵液调至一定的PH值，采用阳离子交换树 脂吸附谷氨酸，然后用洗脱剂将谷氨酸从 树脂上洗脱下来，达到浓缩和提纯的目的。 收率可达85-90％左右。
3．添加凝聚剂沉淀法
• 在发酵液中加入适量絮凝剂（如聚丙烯酰 胺)使菌体凝集一起，加助滤剂过滤除去。
三、发酵液的综合利用
• 发酵法生产味精的工厂，每天都有大量 废液和废菌体排放，造成环境污染，对发 酵废液的处理，是目前各味精厂急待解决 的问题。
发酵废液中含有一些量很小，价值很高的代 谢副产物。许多味精厂开展了综合利用，主 要有以下几个方面：
第二节 谷氨酸发酵液的性质和 发酵废液的综合利用
• 一、谷氨酸发酵液的主要性质
发酵液中的主要成分有： (1)发酵液中所含的谷氨酸为L-型，一般以
谷氨酸铵盐形式存在。
• (2)发酵液含有无机盐，有K、Na、NH4、 Mg、Ca、Fe、Po4等、还有残糖、色素、 尿素等。此外，也有消泡用的花生油、豆 油或合成消泡剂等留在发酵液中。
每个等电点罐容量为45-100t。
• (2)美国 • 美国圣何塞味精厂提取工艺，发酵液经
两次4650 r／min高速离心机分离菌体和消 液，菌体经干燥制成鸡、奶牛饲料。
• 清液经90-95℃加热，使蛋白质等有机物凝 聚沉淀，并加入一定比例硅藻土助滤剂， 经旋转真空膜过滤机过滤，除去杂质。
•母液经五效蒸发器浓缩后加盐酸调PH使谷 氨酸结晶析出，再加入一定助滤剂，在旋转 真空膜过滤机过滤，分离出谷氨酸结晶和助 滤剂混合物，作为精制味精的原料。
1．机械分离法
• 一般采用高速离心分离机分离菌体。如用 国内生产的DP-400型和D-350型酵母高速 离心机，转速6500r／min，和GF-150型高 速管式离心机，转速13500-1500r／min。
2．加热沉淀法
• 将发酵液加热至8Baidu Nhomakorabea℃以上，静置使菌体和 蛋白质凝固沉淀而除去。
• 此法特别适用于发酵感染杂菌，噬菌体的 发酵液，经过加热既可杀死杂菌又可使大 量杂质凝固沉淀，有利于提取。但需消耗 较大能量。
• 菌体分离：碟片式自动分离机，处理量为 70t／h，菌渣为14-15％，含谷氨酸2-3％。
• 浓缩：60℃以下减压浓缩，浓缩液含谷氨 酸为15-20%。
• 出晶：加浓硫酸调PH 3．2，搅拌20-30h， 多罐串联，连续冷却结晶。连续分离出料。 母液含谷氨酸为3-5％，做肥料。
结晶洗涤三次，方法如下：