味精的發(fā)酵生產(chǎn)

1、第八章第八章 味精的發(fā)酵生產(chǎn)味精的發(fā)酵生產(chǎn)味精味精l谷氨酸鈉，化學(xué)名稱為谷氨酸鈉，化學(xué)名稱為L(zhǎng)-L-谷氨酸單鈉一水化合物谷氨酸單鈉一水化合物（monosodium L-glutamate monohydratemonosodium L-glutamate monohydrate，MSGMSG）。）。l根據(jù)谷氨酸鈉含量分為：根據(jù)谷氨酸鈉含量分為：純味精，純味精，含谷氨酸鈉含谷氨酸鈉99%99%以上；以上；含鹽味精，含鹽味精，95%95%味精，味精，90%90%味精，味精，80%80%味精；味精；特鮮（強(qiáng)力）味精，特鮮（強(qiáng)力）味精，添加呈味核苷酸二鈉或鳥(niǎo)苷酸添加呈味核苷酸二鈉或鳥(niǎo)苷酸二鈉的味精。二

2、鈉的味精。一、味精性質(zhì)一、味精性質(zhì)n性狀性狀 味精是無(wú)色至白色的柱狀結(jié)晶或白色的味精是無(wú)色至白色的柱狀結(jié)晶或白色的結(jié)晶性粉末。結(jié)晶性粉末。分子式分子式 C C5 5H H8 8NONO4 4NaHNaH2 2O O相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量 187.13187.13含氮量含氮量 7.48%7.48%結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式n 分子式和結(jié)構(gòu)式分子式和結(jié)構(gòu)式易溶于水易溶于水不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑難溶于純酒精難溶于純酒精n 溶解度溶解度n pH pH值值7.0(10%7.0(10%水溶液水溶液) )195(195(在在125125以上易失去結(jié)晶水以上易失去結(jié)晶水) )n 熔點(diǎn)熔點(diǎn)二、

3、味精生產(chǎn)的發(fā)展二、味精生產(chǎn)的發(fā)展n19081908年，日本東京大學(xué)池田教年，日本東京大學(xué)池田教授在研究食品的呈味性時(shí)，首授在研究食品的呈味性時(shí)，首先從海帶湯中發(fā)現(xiàn)了先從海帶湯中發(fā)現(xiàn)了“鮮味鮮味”的奧秘是來(lái)自于谷氨酸鈉，并的奧秘是來(lái)自于谷氨酸鈉，并分離出分離出L-L-谷氨酸晶體，定名谷氨酸晶體，定名味味元素。元素。二、味精生產(chǎn)的發(fā)展二、味精生產(chǎn)的發(fā)展n19091909年即開(kāi)始了作坊式的試生產(chǎn)，以年即開(kāi)始了作坊式的試生產(chǎn)，以“味素味素”為商品名稱首次投放市場(chǎng)。為商品名稱首次投放市場(chǎng)。n19141914年池田菊苗與鈴木三郎合作在日本川崎市年池田菊苗與鈴木三郎合作在日本川崎市建立了世界上第一個(gè)味精廠，

4、由水解小麥面筋建立了世界上第一個(gè)味精廠，由水解小麥面筋批量生產(chǎn)味精。批量生產(chǎn)味精。n19361936年，美國(guó)人從甜菜廢液中提取谷氨酸。年，美國(guó)人從甜菜廢液中提取谷氨酸。n19461946年，美國(guó)發(fā)明發(fā)酵法生產(chǎn)年，美國(guó)發(fā)明發(fā)酵法生產(chǎn)-酮戊二酸，酮戊二酸，并用酶法或化學(xué)法將此酮酸轉(zhuǎn)換為并用酶法或化學(xué)法將此酮酸轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)-L-谷氨酸。谷氨酸。n19571957年，日本率先采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)谷年，日本率先采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸，并投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。氨酸，并投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。 這是被譽(yù)為現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的重大創(chuàng)舉，這是被譽(yù)為現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的重大創(chuàng)舉， 使發(fā)酵工業(yè)進(jìn)入調(diào)節(jié)代謝的調(diào)控階段。使發(fā)酵工業(yè)進(jìn)

5、入調(diào)節(jié)代謝的調(diào)控階段。我國(guó)味精生產(chǎn)的發(fā)展我國(guó)味精生產(chǎn)的發(fā)展n第一階段是以酸法水解豆粕或水解面筋生第一階段是以酸法水解豆粕或水解面筋生產(chǎn)味精。產(chǎn)味精。 19211921年至解放初期，味精廠只有年至解放初期，味精廠只有4 4家，上家，上海天廚味精廠、沈陽(yáng)味精廠、天津味精廠、海天廚味精廠、沈陽(yáng)味精廠、天津味精廠、青島味精廠，總產(chǎn)量不足青島味精廠，總產(chǎn)量不足500500噸。噸。 n第二階段是第二階段是19641964年上海工業(yè)微生物研究所與天年上海工業(yè)微生物研究所與天廚味精廠協(xié)作，采用黃色短桿菌以發(fā)酵法生產(chǎn)廚味精廠協(xié)作，采用黃色短桿菌以發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸獲得成功。利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨谷氨酸獲得成功。

6、利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸在國(guó)內(nèi)各味精廠相繼推廣酸在國(guó)內(nèi)各味精廠相繼推廣, ,有力地推動(dòng)了我有力地推動(dòng)了我國(guó)味精工業(yè)的崛起。國(guó)味精工業(yè)的崛起。n7070年代末期，味精生產(chǎn)廠發(fā)展到年代末期，味精生產(chǎn)廠發(fā)展到200200家，產(chǎn)量家，產(chǎn)量由由19651965年的年的4,0004,000噸增至噸增至19781978年的年的21,85021,850噸。噸。n第三階段是十一屆三中全會(huì)以后，采用酶法水第三階段是十一屆三中全會(huì)以后，采用酶法水解淀粉，使味精生產(chǎn)突飛猛進(jìn)，產(chǎn)量由解淀粉，使味精生產(chǎn)突飛猛進(jìn)，產(chǎn)量由19781978年年的的2.12.1萬(wàn)噸增至萬(wàn)噸增至19971997年的年的63.163.1萬(wàn)噸。萬(wàn)噸

7、。n迄今為止，國(guó)內(nèi)已全部采用發(fā)酵法生產(chǎn)味精。迄今為止，國(guó)內(nèi)已全部采用發(fā)酵法生產(chǎn)味精。近近4040年來(lái)，全國(guó)味精產(chǎn)量（不含臺(tái)灣）發(fā)展到年來(lái)，全國(guó)味精產(chǎn)量（不含臺(tái)灣）發(fā)展到170170萬(wàn)噸，占世界味精總產(chǎn)量的萬(wàn)噸，占世界味精總產(chǎn)量的70%70%以上，居世以上，居世界味精產(chǎn)量首位。界味精產(chǎn)量首位。Large consuming countries n USAn Japann Chinan South Korean South East Asian CountriesBecause of their habit of enhancing food flavor. 谷氨酸產(chǎn)生菌（細(xì)菌）谷氨酸產(chǎn)生菌（細(xì)菌

8、） 棒桿菌屬棒桿菌屬 北京棒桿菌北京棒桿菌 C.pekinenseC.pekinense Corynebacterium Corynebacterium 鈍齒棒桿菌鈍齒棒桿菌 C.crenatumC.crenatum 谷氨酸棒桿菌谷氨酸棒桿菌 C.glutamicumC.glutamicum 短桿菌屬短桿菌屬 黃色短桿菌黃色短桿菌 B.flvumB.flvum Brevibacterium Brevibacterium 產(chǎn)氨短桿菌產(chǎn)氨短桿菌 B.ammoniagenesB.ammoniagenes 小桿菌屬小桿菌屬 嗜氨小桿菌嗜氨小桿菌 M.ammoniaphilumM.ammoniaphil

9、um Microbacterium Microbacterium 節(jié)桿菌屬節(jié)桿菌屬 球形節(jié)桿菌球形節(jié)桿菌 A.globiformis A.globiformis ArthrobacterArthrobacter三、谷氨酸的生物合成三、谷氨酸的生物合成 菌株特點(diǎn)：菌株特點(diǎn)：l 革蘭氏陽(yáng)性，無(wú)芽孢，革蘭氏陽(yáng)性，無(wú)芽孢，l 無(wú)鞭毛，不能運(yùn)動(dòng)；無(wú)鞭毛，不能運(yùn)動(dòng)；l 需氧微生物；需氧微生物；l 生物素缺陷型；生物素缺陷型；l 發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯的形態(tài)變化發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯的形態(tài)變化, ,同時(shí)發(fā)生細(xì)胞同時(shí)發(fā)生細(xì)胞 膜滲透性的變化；膜滲透性的變化；l 不分解利用谷氨酸不分解利用谷氨酸, ,并能耐高濃度的谷氨

10、酸。并能耐高濃度的谷氨酸。1.1.谷氨酸發(fā)酵原料谷氨酸發(fā)酵原料 n糖蜜糖蜜 n淀粉水解糖淀粉水解糖 糖蜜糖蜜n糖蜜是制糖工廠的副產(chǎn)物，分為甘蔗糖蜜和糖蜜是制糖工廠的副產(chǎn)物，分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。甜菜糖蜜。甘蔗糖蜜的還原糖含量比甜菜糖蜜多得多；甘蔗糖蜜的還原糖含量比甜菜糖蜜多得多；甘蔗糖蜜的含氮量比甜菜糖蜜少得多；甘蔗糖蜜的含氮量比甜菜糖蜜少得多；淀粉水解糖淀粉水解糖 n谷氨酸產(chǎn)生菌不能直接利用淀粉；谷氨酸產(chǎn)生菌不能直接利用淀粉；n在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱為淀粉的稱為淀粉的“糖化糖化”，所制得的糖液稱為，所制得的糖液稱為淀粉水解糖。淀粉水解糖。

11、 n水解糖液中除葡萄糖外，還含有其他雜質(zhì)。水解糖液中除葡萄糖外，還含有其他雜質(zhì)。水解糖液中所含雜質(zhì)的多少，與原料質(zhì)量水解糖液中所含雜質(zhì)的多少，與原料質(zhì)量及淀粉的糖化條件有密切關(guān)系。及淀粉的糖化條件有密切關(guān)系。2. 2. 谷氨酸的生物合成機(jī)理谷氨酸的生物合成機(jī)理由三羧酸循環(huán)中由三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生的產(chǎn)生的a-a-酮戊二酮戊二酸在谷氨酸脫氫酸在谷氨酸脫氫酶存在下進(jìn)行還酶存在下進(jìn)行還原性氨化作用。原性氨化作用。2. 2. 谷氨酸的生物合成機(jī)理谷氨酸的生物合成機(jī)理a-a-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶存在下進(jìn)行還原性氨酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶存在下進(jìn)行還原性氨化作用?；饔?。谷氨酸谷氨酸脫氫酶脫氫酶NH4四、味精的

12、生產(chǎn)工藝流程四、味精的生產(chǎn)工藝流程1.1.淀粉水解糖的制??；淀粉水解糖的制??；2.2.谷氨酸生產(chǎn)菌種子的擴(kuò)大培養(yǎng)；谷氨酸生產(chǎn)菌種子的擴(kuò)大培養(yǎng)；3.3.谷氨酸發(fā)酵；谷氨酸發(fā)酵；4.4.谷氨酸的提取分離；谷氨酸的提取分離；5.5.由谷氨酸制味精。由谷氨酸制味精。1.1.淀粉水解糖的制取淀粉水解糖的制取n含淀粉原料含淀粉原料淀粉水解的方法淀粉水解的方法 n酸解法酸解法 n酶解法酶解法 n酸酶結(jié)合法酸酶結(jié)合法 2.2.菌種擴(kuò)大培養(yǎng)菌種擴(kuò)大培養(yǎng)斜面培養(yǎng)斜面培養(yǎng)：n瓊脂培養(yǎng)基：蛋白胨、牛肉膏、氯化鈉，瓊脂培養(yǎng)基：蛋白胨、牛肉膏、氯化鈉，pHpH值值7.0-7.27.0-7.2。n北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌：北

13、京棒桿菌、鈍齒棒桿菌：30-3230-32n天津短桿菌：天津短桿菌：33-34 33-34 n培養(yǎng)培養(yǎng)18-24h18-24h。一級(jí)種子培養(yǎng)一級(jí)種子培養(yǎng)：n培養(yǎng)基：葡萄糖、玉米漿、尿素、培養(yǎng)基：葡萄糖、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、硫酸鐵及硫磷酸氫二鉀、硫酸鎂、硫酸鐵及硫酸錳組成，酸錳組成，pHpH值值7.07.0。n振蕩培養(yǎng)振蕩培養(yǎng)12h12h。二級(jí)種子培養(yǎng)二級(jí)種子培養(yǎng)：n用種子罐培養(yǎng)，料液量為發(fā)酵罐投用種子罐培養(yǎng)，料液量為發(fā)酵罐投料體積的料體積的1 1；n用水解糖代替葡萄糖，用水解糖代替葡萄糖，3232，通氣，通氣攪拌攪拌7-10h7-10h。種子質(zhì)量要求：種子質(zhì)量要求：n二級(jí)種子培養(yǎng)

14、結(jié)束時(shí)，二級(jí)種子培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，無(wú)雜菌或噬菌體污染；無(wú)雜菌或噬菌體污染；n菌體大小均一，呈單個(gè)菌體大小均一，呈單個(gè)或八字排列；或八字排列；n活菌數(shù)為活菌數(shù)為10108 8-10-109 9/ml/ml。photomicrographs of cells in synthetic broth for 16 h影響種子質(zhì)量的因素影響種子質(zhì)量的因素l培養(yǎng)基構(gòu)成培養(yǎng)基構(gòu)成l溫度溫度lpHpH值值l溶解氧溶解氧l接種量接種量l培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)時(shí)間3.3.谷氨酸發(fā)酵過(guò)程谷氨酸發(fā)酵過(guò)程適應(yīng)期：適應(yīng)期：尿素分解產(chǎn)生氨，尿素分解產(chǎn)生氨，pHpH值上升。糖不被利用。值上升。糖不被利用。2-4h2-4h。n控制措施：控制接

15、種量和發(fā)酵條件使其縮短?？刂拼胧嚎刂平臃N量和發(fā)酵條件使其縮短。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期：糖耗快，尿素大量分解使糖耗快，尿素大量分解使pHpH值上升，氨被利用值上升，氨被利用pHpH值又迅速下降。溶氧急劇下降后維持在一定水平。值又迅速下降。溶氧急劇下降后維持在一定水平。菌體濃度迅速增大，菌體形態(tài)為排列整齊的八字菌體濃度迅速增大，菌體形態(tài)為排列整齊的八字形。不產(chǎn)酸。形。不產(chǎn)酸。12h12h。n控制措施：及時(shí)供給菌體生長(zhǎng)必須的氮源及調(diào)控制措施：及時(shí)供給菌體生長(zhǎng)必須的氮源及調(diào)節(jié)節(jié)pHpH值，在值，在pHpH值值7.5-8.07.5-8.0時(shí)流加尿素；維持溫時(shí)流加尿素；維持溫度度30-3230-32。菌

16、體生長(zhǎng)停止期：菌體生長(zhǎng)停止期：谷氨酸合成。谷氨酸合成。n控制措施：提供必需的氨，控制措施：提供必需的氨，pHpH值維持值維持7.2-7.47.2-7.4。大量通氣，控制溫度大量通氣，控制溫度34-3734-37。發(fā)酵后期：發(fā)酵后期：菌體衰老，糖耗慢，殘?zhí)堑?。菌體衰老，糖耗慢，殘?zhí)堑?。n控制措施：控制措施：pHpH值維持值維持7.07.07.27.2。提高溫度。提高溫度, ,一般為一般為36363737。營(yíng)養(yǎng)物耗盡，酸濃度不增。營(yíng)養(yǎng)物耗盡，酸濃度不增加時(shí)，及時(shí)放罐。加時(shí)，及時(shí)放罐。發(fā)酵周期一般為發(fā)酵周期一般為30h30h。五、谷氨酸發(fā)酵過(guò)程控制五、谷氨酸發(fā)酵過(guò)程控制n碳源：碳源：淀粉水解糖、糖蜜

17、、乙醇、烷烴n氮源：氮源：銨鹽、尿素、氨水 n無(wú)機(jī)鹽：無(wú)機(jī)鹽：磷酸鹽、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、銅n生長(zhǎng)因子：生長(zhǎng)因子：生物素1.培養(yǎng)基培養(yǎng)基lC/NC/N100:15100:15 2121，實(shí)際高達(dá)，實(shí)際高達(dá)100:28100:28，用于調(diào)整用于調(diào)整pHpH值；值；分解產(chǎn)生的分解產(chǎn)生的NHNH3 3從發(fā)酵液中逸出。從發(fā)酵液中逸出。l產(chǎn)谷氨酸階段：產(chǎn)谷氨酸階段：NHNH4 4+ +不足：使不足：使 - -酮戊二酸蓄積而很少有谷氨酸生成。酮戊二酸蓄積而很少有谷氨酸生成。NHNH4 4+ +過(guò)量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。過(guò)量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。氮源：銨鹽、尿素、氨水氮源：銨鹽、尿素、氨水 磷酸鹽對(duì)

18、發(fā)酵有顯著影響：磷酸鹽對(duì)發(fā)酵有顯著影響：l不足：糖代謝受抑制，菌體生長(zhǎng)不足。不足：糖代謝受抑制，菌體生長(zhǎng)不足。l過(guò)多：細(xì)胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。過(guò)多：細(xì)胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽l作為乙酰作為乙酰CoACoA的輔酶，參與脂肪酸的生物合成，的輔酶，參與脂肪酸的生物合成，進(jìn)而影響磷酯的合成。進(jìn)而影響磷酯的合成。l濃度過(guò)大：促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，谷氨酸產(chǎn)量低。濃度過(guò)大：促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，谷氨酸產(chǎn)量低。代謝產(chǎn)物中乳酸和琥珀酸明顯增多。代謝產(chǎn)物中乳酸和琥珀酸明顯增多。生長(zhǎng)因子：生物素生長(zhǎng)因子：生物素影響細(xì)胞膜通透性和代謝途徑。影響細(xì)胞膜通透性和代謝途徑。 生物素：生物素：B B族

19、維生素的一種，又稱維生族維生素的一種，又稱維生素素H H或輔酶或輔酶R R，是合成脂肪酸所必需的。，是合成脂肪酸所必需的。 脂肪酸的生物合成：脂肪酸的生物合成： 利用乙酰利用乙酰CoACoA（直接原料是丙二酸單酰（直接原料是丙二酸單酰CoACoA）在乙酰）在乙酰CoACoA羧化酶（輔基為羧化酶（輔基為生物素生物素）催）催化下合成?；潞铣?。 脂肪酸甘油磷酸脂肪酸甘油磷酸 磷脂蛋白質(zhì)磷脂蛋白質(zhì) 生物膜生物膜n 生物素限量，不利于脂肪酸的合成，進(jìn)而影生物素限量，不利于脂肪酸的合成，進(jìn)而影響響 磷脂的合成。磷脂的合成。n 當(dāng)磷酯含量減少到正常時(shí)的一半時(shí)，細(xì)胞發(fā)當(dāng)磷酯含量減少到正常時(shí)的一半時(shí)，細(xì)胞發(fā)生

20、生 變形，谷氨酸從胞內(nèi)滲出，積累于發(fā)酵液中。變形，谷氨酸從胞內(nèi)滲出，積累于發(fā)酵液中。n 生物素含量高時(shí)，細(xì)胞膜致密，阻礙谷氨酸生物素含量高時(shí)，細(xì)胞膜致密，阻礙谷氨酸分分 泌，并引起反饋抑制。泌，并引起反饋抑制。 使胞內(nèi)谷氨酸產(chǎn)物迅速排出的方法使胞內(nèi)谷氨酸產(chǎn)物迅速排出的方法 用生理學(xué)手段用生理學(xué)手段 直接抑制膜合成或使膜受缺損直接抑制膜合成或使膜受缺損 谷氨酸發(fā)酵中，谷氨酸發(fā)酵中，l控制生物素亞適量，有利于谷氨酸透過(guò)細(xì)胞膜分泌控制生物素亞適量，有利于谷氨酸透過(guò)細(xì)胞膜分泌至體外。至體外。l當(dāng)培養(yǎng)液中生物素含量較高時(shí)可適量添加青霉素；當(dāng)培養(yǎng)液中生物素含量較高時(shí)可適量添加青霉素；即控制細(xì)胞膜的滲透性即

21、控制細(xì)胞膜的滲透性 青霉素：青霉素：抑制肽聚糖合成中的轉(zhuǎn)肽酶活性，抑制肽聚糖合成中的轉(zhuǎn)肽酶活性，引起肽聚糖結(jié)構(gòu)中肽橋無(wú)法交聯(lián)，造成細(xì)胞引起肽聚糖結(jié)構(gòu)中肽橋無(wú)法交聯(lián)，造成細(xì)胞壁缺損。由于細(xì)胞壁的破損，使細(xì)胞膜處于壁缺損。由于細(xì)胞壁的破損，使細(xì)胞膜處于無(wú)保護(hù)狀態(tài)，在滲透壓的作用下代謝物外滲，無(wú)保護(hù)狀態(tài)，在滲透壓的作用下代謝物外滲，降低了谷氨酸的反饋抑制，提高了產(chǎn)量。降低了谷氨酸的反饋抑制，提高了產(chǎn)量。 利用膜缺損突變株利用膜缺損突變株 油酸缺陷型、甘油缺陷型油酸缺陷型、甘油缺陷型n 油酸缺陷型菌：油酸缺陷型菌：培養(yǎng)過(guò)程中，有限制地添加油培養(yǎng)過(guò)程中，有限制地添加油酸，合成有缺損的膜，使細(xì)胞膜發(fā)生滲漏

22、而提高酸，合成有缺損的膜，使細(xì)胞膜發(fā)生滲漏而提高谷氨酸產(chǎn)量。谷氨酸產(chǎn)量。n 甘油缺陷型菌株：甘油缺陷型菌株：細(xì)胞膜中磷脂含量比野生型細(xì)胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸大量滲漏。應(yīng)用甘油缺陷菌株低，易造成谷氨酸大量滲漏。應(yīng)用甘油缺陷型菌株，即使在生物素或油酸過(guò)量的情況下，也型菌株，即使在生物素或油酸過(guò)量的情況下，也可以獲得大量谷氨酸?？梢垣@得大量谷氨酸。 2.溫度的影響及控制溫度的影響及控制 n菌體生長(zhǎng)達(dá)一定程度后開(kāi)始產(chǎn)生谷氨酸，菌體生長(zhǎng)達(dá)一定程度后開(kāi)始產(chǎn)生谷氨酸，菌體生長(zhǎng)最適溫度和氨基酸合成的最適溫菌體生長(zhǎng)最適溫度和氨基酸合成的最適溫度不同。度不同。n菌體生長(zhǎng)階段：菌體生長(zhǎng)階段：30

23、30 3434n產(chǎn)谷氨酸階段：產(chǎn)谷氨酸階段：3434 37373.pH值的影響及控制值的影響及控制主要影響酶的活性和菌的代謝。主要影響酶的活性和菌的代謝。l 發(fā)酵前期，幼齡細(xì)胞對(duì)發(fā)酵前期，幼齡細(xì)胞對(duì)pHpH值較敏感，值較敏感，pHpH值過(guò)值過(guò)低，菌體生長(zhǎng)旺盛，營(yíng)養(yǎng)成分消耗大，轉(zhuǎn)入正低，菌體生長(zhǎng)旺盛，營(yíng)養(yǎng)成分消耗大，轉(zhuǎn)入正常發(fā)酵慢。常發(fā)酵慢。l 谷氨酸脫氫酶最適谷氨酸脫氫酶最適pHpH值為值為7.0-7.27.0-7.2，l 轉(zhuǎn)氨酶最適轉(zhuǎn)氨酶最適pHpH值為值為7.2-7.47.2-7.4，l 在氮源供應(yīng)充分和微酸性條件下，谷氨酸發(fā)酵在氮源供應(yīng)充分和微酸性條件下，谷氨酸發(fā)酵 轉(zhuǎn)向谷氨酰胺發(fā)酵。轉(zhuǎn)

24、向谷氨酰胺發(fā)酵。 pHpH控制在中性或微堿性。控制在中性或微堿性。 方法：流加尿素和氨水。方法：流加尿素和氨水。4.溶解氧的控制溶解氧的控制l不同種齡、種量，培養(yǎng)基成分，發(fā)酵階段及發(fā)不同種齡、種量，培養(yǎng)基成分，發(fā)酵階段及發(fā)酵罐大小要求通風(fēng)量不同。酵罐大小要求通風(fēng)量不同。l在菌體生長(zhǎng)階段，通風(fēng)量過(guò)大，生物素缺乏，在菌體生長(zhǎng)階段，通風(fēng)量過(guò)大，生物素缺乏，抑制菌體生長(zhǎng)。抑制菌體生長(zhǎng)。大小由通風(fēng)量和攪拌轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。大小由通風(fēng)量和攪拌轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。4.溶解氧的控制溶解氧的控制l在發(fā)酵產(chǎn)酸階段，需要大量通風(fēng)供氧，以防過(guò)在發(fā)酵產(chǎn)酸階段，需要大量通風(fēng)供氧，以防過(guò)量生成乳酸和琥珀酸。但過(guò)大通風(fēng)，量生成乳酸和琥珀酸。但

25、過(guò)大通風(fēng)，NADPHNADPH2 2通通過(guò)呼吸鏈被氧化，影響過(guò)呼吸鏈被氧化，影響 - -酮戊二酸還原氨基化，酮戊二酸還原氨基化，使使 - -酮戊二酸大量積累。酮戊二酸大量積累。5.泡沫泡沫 n通氣和攪拌通氣和攪拌 n培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基性質(zhì) n機(jī)械消泡和化學(xué)消泡機(jī)械消泡和化學(xué)消泡 6.防止噬菌體和雜菌的污染防止噬菌體和雜菌的污染n從空氣過(guò)濾、培養(yǎng)基、設(shè)備、環(huán)境從空氣過(guò)濾、培養(yǎng)基、設(shè)備、環(huán)境等環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。等環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)?？刂瓶刂埔蜃右蜃赢a(chǎn)物產(chǎn)物氧氧( (不足不足) )乳酸或琥珀酸乳酸或琥珀酸 谷氨酸谷氨酸( (充足充足) -) -酮戊二酸酮戊二酸( (過(guò)量過(guò)量) ) NHNH4 4+ +( (不足

26、不足)-)-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸( (適量適量) ) 谷氨酰胺谷氨酰胺( (過(guò)量過(guò)量) )生物生物素素谷氨酸谷氨酸( (限量限量) ) 乳酸或琥珀酸乳酸或琥珀酸( (充足充足) )pHpH( (酸性酸性)N-)N-乙酰乙酰- -谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酸谷氨酸( (中性或微堿性中性或微堿性) ) 磷酸磷酸鹽鹽( (適量適量) )谷氨酸谷氨酸 纈氨酸纈氨酸 引起谷氨酸合成的代謝轉(zhuǎn)換的因素引起谷氨酸合成的代謝轉(zhuǎn)換的因素 六、谷氨酸的提煉工藝過(guò)程六、谷氨酸的提煉工藝過(guò)程過(guò)濾：用板框式壓濾機(jī)過(guò)濾發(fā)酵液。過(guò)濾：用板框式壓濾機(jī)過(guò)濾發(fā)酵液。提?。翰捎贸恋?、離子交換等提取氨基酸。提?。翰捎贸恋怼㈦x子交

27、換等提取氨基酸。脫色：加入活性炭脫除色素。脫色：加入活性炭脫除色素。精制：離子交換、重結(jié)晶等進(jìn)行精制。精制：離子交換、重結(jié)晶等進(jìn)行精制。l水解等電點(diǎn)法水解等電點(diǎn)法l低溫等電點(diǎn)法低溫等電點(diǎn)法l低溫連續(xù)等電點(diǎn)法低溫連續(xù)等電點(diǎn)法1.1.等電點(diǎn)沉淀法等電點(diǎn)沉淀法操作簡(jiǎn)單，收率操作簡(jiǎn)單，收率6060。但周期長(zhǎng)，占地面積大。但周期長(zhǎng)，占地面積大。 （1 1）鋅鹽法）鋅鹽法 （2 2）鹽酸鹽法）鹽酸鹽法 （3 3）鈣鹽法）鈣鹽法2.2.不溶性鹽沉淀法不溶性鹽沉淀法（1 1）鋅鹽法）鋅鹽法谷氨酸鋅離子谷氨酸鋅離子 谷氨酸鋅沉淀谷氨酸鋅沉淀 溶液溶液 谷氨酸結(jié)晶谷氨酸結(jié)晶pH6.3加酸加酸pH2.4（2 2）鹽

28、酸鹽法：）鹽酸鹽法： 谷氨酸在濃鹽酸中生成并析出谷氨酸鹽酸鹽。谷氨酸在濃鹽酸中生成并析出谷氨酸鹽酸鹽。 這是用鹽酸水解面筋生產(chǎn)谷氨酸的原理。這是用鹽酸水解面筋生產(chǎn)谷氨酸的原理。（3 3）鈣鹽法：）鈣鹽法： 高溫下谷氨酸鈣溶解度大，與菌體等不溶性高溫下谷氨酸鈣溶解度大，與菌體等不溶性 雜質(zhì)分開(kāi)；降溫析出谷氨酸鈣沉淀，加雜質(zhì)分開(kāi)；降溫析出谷氨酸鈣沉淀，加NaHCONaHCO3 3 直接得到味精。直接得到味精。 3. 3.離子交換法離子交換法 用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附谷氨酸形成的陽(yáng)用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附谷氨酸形成的陽(yáng)離子，再用熱堿（離子，再用熱堿（6060，4% NaOH4% NaOH）洗脫，）洗脫，收集

29、相應(yīng)流分，加鹽酸結(jié)晶。收集相應(yīng)流分，加鹽酸結(jié)晶。 4.4.電滲析法電滲析法 原理：膜分離過(guò)程，利用的是電位差。原理：膜分離過(guò)程，利用的是電位差。 二次電滲析法：二次電滲析法：pH3.2pH3.2：除去各種鹽類。：除去各種鹽類。pHpH 3.2:3.2:除去蛋白質(zhì)、殘?zhí)呛蜕氐确请娊赓|(zhì)。除去蛋白質(zhì)、殘?zhí)呛蜕氐确请娊赓|(zhì)。 七、味精制造七、味精制造 谷氨酸溶于水谷氨酸溶于水活性炭脫色活性炭脫色加加NaNa2 2COCO3 3中和中和谷氨酸單鈉（味精粗品）谷氨酸單鈉（味精粗品）除鐵除鐵過(guò)濾過(guò)濾活性活性炭脫色炭脫色減壓濃縮減壓濃縮結(jié)晶結(jié)晶離心分離離心分離干燥干燥成品成品八、味精的安全性八、味精的安全性

30、味精風(fēng)波味精風(fēng)波 ：“中國(guó)餐館病中國(guó)餐館病”， “ “中餐綜合中餐綜合癥癥” ” ，“味精癥狀味精癥狀”。 味精的營(yíng)養(yǎng)性味精的營(yíng)養(yǎng)性味精是谷氨酸的鈉鹽，谷氨酸是組成蛋白味精是谷氨酸的鈉鹽，谷氨酸是組成蛋白質(zhì)的氨基酸之一，而鈉鹽又是人體必須的質(zhì)的氨基酸之一，而鈉鹽又是人體必須的礦物質(zhì)元素，因此谷氨酸鹽是維持生命活礦物質(zhì)元素，因此谷氨酸鹽是維持生命活動(dòng)所需要的成分。動(dòng)所需要的成分。谷氨酸鹽在自然界是普遍存在的。谷氨酸鹽在自然界是普遍存在的。L-L-谷谷氨酸是蛋白質(zhì)的主要構(gòu)成成分。多種食氨酸是蛋白質(zhì)的主要構(gòu)成成分。多種食品以及人體內(nèi)都含有品以及人體內(nèi)都含有L-L-型谷氨酸鹽，它型谷氨酸鹽，它既是蛋白

31、質(zhì)或肽的結(jié)構(gòu)氨基酸之一，又既是蛋白質(zhì)或肽的結(jié)構(gòu)氨基酸之一，又是游離氨基酸。是游離氨基酸。自然界中的谷氨酸鹽自然界中的谷氨酸鹽食品種類食品種類谷氨酸鹽含量谷氨酸鹽含量（g/100gg/100g）食品種類食品種類谷氨酸鹽含量谷氨酸鹽含量（g/100gg/100g） 豬肉豬肉0.0230.023魷魚(yú)魷魚(yú)0.0560.056牛肉牛肉0.0330.033鮑魚(yú)鮑魚(yú)0.1380.138雞雞0.0440.044牡蠣牡蠣0.3350.335蛋蛋0.0230.023干貝干貝0.1910.191人奶人奶0.0180.018龍蝦龍蝦0.0090.009牛奶牛奶0.0010.001鰻魚(yú)鰻魚(yú)0.0130.013常見(jiàn)食品谷

32、氨酸鹽含量常見(jiàn)食品谷氨酸鹽含量味精如何產(chǎn)生味精如何產(chǎn)生“鮮味鮮味” ” ? ?人的味覺(jué)器官中存在著專人的味覺(jué)器官中存在著專門的氨基酸受體。當(dāng)味精門的氨基酸受體。當(dāng)味精被人們食用時(shí)，刺激位于被人們食用時(shí)，刺激位于舌部味蕾的氨基酸受體，舌部味蕾的氨基酸受體，就能使人感受到可口的鮮就能使人感受到可口的鮮味。味。味精食用后，轉(zhuǎn)化為谷氨酸，被消化吸收，參與味精食用后，轉(zhuǎn)化為谷氨酸，被消化吸收，參與體內(nèi)生理活動(dòng)和代謝過(guò)程。體內(nèi)生理活動(dòng)和代謝過(guò)程。n谷氨酸是生物機(jī)體內(nèi)氮代謝的基本氨基酸之一，谷氨酸是生物機(jī)體內(nèi)氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝上具有重要意義。在代謝上具有重要意義。n谷氨酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨反應(yīng)把氨基轉(zhuǎn)移到

33、酮酸上，合谷氨酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨反應(yīng)把氨基轉(zhuǎn)移到酮酸上，合成人體代謝所需要的其它氨基酸。成人體代謝所需要的其它氨基酸。谷氨酸生理作用谷氨酸生理作用n谷氨酸有降低血液中氨中毒的作用。當(dāng)肝臟出谷氨酸有降低血液中氨中毒的作用。當(dāng)肝臟出現(xiàn)疾患，肝功能受損時(shí)，血液中氨含量增高，現(xiàn)疾患，肝功能受損時(shí)，血液中氨含量增高，引起嚴(yán)重的氮代謝紊亂，導(dǎo)致肝昏迷。谷氨酸引起嚴(yán)重的氮代謝紊亂，導(dǎo)致肝昏迷。谷氨酸能與氨起作用，生成谷氨酰胺，降低血液中氨能與氨起作用，生成谷氨酰胺，降低血液中氨含量，因而能預(yù)防和治療肝昏迷，保護(hù)肝臟，含量，因而能預(yù)防和治療肝昏迷，保護(hù)肝臟，是肝臟疾病患者的輔助藥物。是肝臟疾病患者的輔助藥物。n腦組織只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸。腦組織只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸。谷氨酸與蛋白質(zhì)的分解代謝中所產(chǎn)生的氨相結(jié)合谷氨酸與蛋白質(zhì)的分解代謝中所產(chǎn)生的氨相結(jié)合生成谷氨酰胺，可作為腦組織的能量物質(zhì)，改進(jìn)生成谷氨酰胺，可作為腦組織的能量物質(zhì)，改進(jìn)維持大腦機(jī)能。維持大腦機(jī)能。n谷氨酸作為神經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)的補(bǔ)劑，對(duì)于治谷氨酸作為神經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)的補(bǔ)