谷氨酸發(fā)酵工藝流程1

1、目錄一、谷氨酸簡介.2二、谷氨酸發(fā)酵的工藝流程32.1 谷氨酸生產(chǎn)菌種42.2 生產(chǎn)原料42.3 培養(yǎng)基制備42.3.1 碳源42.3.2 氮源52.3.3 生物素52.4 培養(yǎng)基52.5 菌種的保藏62.6 滅菌的方法82.7 菌種如何選育82.8 種子的擴大培養(yǎng)82.9 谷氨酸的發(fā)酵83.1 谷氨酸的分離9三、谷氨酸發(fā)酵的工藝控制93.1 環(huán)境控制93.1.1 pH.93.1.2 溫度.93.1.3 通風量93.1.4 泡沫93.1.5 染菌的防治和染菌后的處理方法93.2 .細胞膜滲透性控制.103.3 提取工藝的進展103.4 鑒另I123.5 發(fā)酵終點的判斷12四、小結(jié)12五、參考文

2、獻12谷氨酸發(fā)酵工藝秦嶺內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院08級生物工程2班摘要：眾所周知，日常所用調(diào)味料味精就是L一谷氨酸單鈉鹽(monosodiuogluamate,MsG)自1909年日本發(fā)明并工業(yè)化生產(chǎn)味情以來，幾經(jīng)變遷，已發(fā)展成為以谷氨酸發(fā)酵為主體的世界性氨基酸發(fā)酵工業(yè)。1956年從日本開始，以后先后由面二筋豆粕和廢糖蜜濃縮物水解的方向，轉(zhuǎn)向以糖質(zhì)為原料的細菌發(fā)酵法。生產(chǎn)味精谷氨酸之類氨基酸的發(fā)酵，區(qū)別于傳統(tǒng)的釀酒和抗菌素發(fā)游，是一種改變微生物代謝的代謝控制發(fā)酵。本文則就谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)過程、谷氨酸發(fā)酵機制和研究動向等方面，說明谷氨酸發(fā)酵的發(fā)展。1關(guān)鍵詞：谷氨酸；發(fā)酵；工藝；研究；發(fā)展一、谷氨酸簡

3、介谷氨酸一種酸性氨基酸，分子內(nèi)含兩個竣基，化學名稱為“-氨基戊二酸。為無色晶體，有鮮味，微溶于水，而溶于鹽酸溶液，等電點3.22。大量存在于谷類蛋白質(zhì)中，動物腦中含量也較多。分子式C5H9NO4、分子量147.13076。谷氨酸在生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應。谷氨酸可生產(chǎn)許多重要下游產(chǎn)品如L一谷氨酸鈉、L一蘇氨酸、聚谷氨酸等。氨基酸作為人體生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)，不僅具有特殊的生理作用，而且在食品工業(yè)中具有獨特的功能。谷氨酸鈉俗稱味精，是重要的鮮味劑，對香味具有增強作用。谷氨酸鈉廣泛用于食品調(diào)味劑，既可單獨使用，又能與其它氨基酸等并用。谷氨酸為世

4、界上氨基酸產(chǎn)量最大的品種，作為營養(yǎng)藥物可用于皮膚和毛發(fā)。用于生發(fā)劑，能被頭皮吸收，預防脫發(fā)并使頭發(fā)新生，對毛乳頭、毛母細胞有營養(yǎng)功能，并能擴張血管，增強血液循環(huán)，有生發(fā)防脫發(fā)功效。用于皮膚，對治療皺紋有療效。腦組織只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作為腦組織的能量物質(zhì)，改進維持大腦機能。谷氨酸作為神經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)的補劑，對于治療腦震蕩或神經(jīng)損傷、癲癇以及對弱智兒童均有一定療效。在工業(yè)上，聚谷氨酸可降解塑料，是環(huán)境友好材料。2谷氨酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵。谷氨酸的大量積累不是由于生物合成途徑的特異，而是菌體代謝調(diào)節(jié)控制和細胞膜通透性的特異調(diào)節(jié)以及發(fā)酵條件的適合。谷氨酸產(chǎn)生菌主要

5、是棒狀類細菌，這類細菌中含質(zhì)粒較少，而且大多數(shù)是隱蔽性質(zhì)粒，難以直接作為克隆載體，而且此類菌的遺傳背景、質(zhì)粒穩(wěn)定尚不清楚，在此類細菌這種構(gòu)建合適的載體困難較多。需要對它們進行改建將棒狀類細菌質(zhì)粒與已知的質(zhì)粒進行重組，構(gòu)建成雜合質(zhì)粒。受體菌選用短桿菌屬和棒桿菌屬的野生菌或變異株，特別是選用谷氨酸缺陷型變異株為受體，便于從轉(zhuǎn)化后的雜交克隆中篩選產(chǎn)谷氨酸的個體，用谷氨酸產(chǎn)量高的野生菌或變異菌作為受體效果更好。供體菌株選擇短桿菌及棒桿菌屬的野生菌或變異株，只要具有產(chǎn)谷氨酸能力都可選用，但選擇谷氨酸產(chǎn)量高的菌株作為供體效果最好。這樣就可以較容易地在棒狀類細菌中開展各項分子生物學研究。有了合適的載體及其轉(zhuǎn)

6、化系統(tǒng)后，就可通過DNA體外重組技術(shù)進行谷氨酸產(chǎn)生菌的改造。這對以后谷氨酸發(fā)酵的低成本、大規(guī)模、高質(zhì)量有較大的發(fā)展空間。3二、谷氨酸發(fā)酯的工藝流程菌種的選育，培養(yǎng)基配制，斜面培養(yǎng)，一級種子培養(yǎng)，二級種子培養(yǎng)，發(fā)酵（發(fā)酵過程參數(shù)控制通風量、pH、溫度、泡沫），發(fā)酵液。（谷氨酸產(chǎn)生途徑見圖表1、流程見圖表2）葡葡糖透過細胞染谷就故圖表1谷氨酸的代謝通路、關(guān)鍵酶、調(diào)控機制GA妁占愎工一備泉眼基電3/如)蜀康聽卜一：GAitWt圖表2谷氨酸發(fā)酵工藝流程2.1 谷氨酸生產(chǎn)菌種棒狀桿菌屬谷氨酸棒狀桿菌(Corynebacteriumglutamicum):生物素缺陷型、溫度敏感型；北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌；

7、短桿菌屬：黃色短桿菌、天津短桿菌。在已報道的谷氨酸生產(chǎn)菌中，除芽抱桿菌外，它們都有一些共同特點：革蘭氏陽性，菌體為球形、短桿至棒狀，不形成芽抱，沒有鞭毛，不能運動，需要生物素作為生長因子，在通氣條件下才能產(chǎn)生谷氨酸。2.2 生產(chǎn)原料玉米、小麥、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最為常用，大米進行浸泡磨漿，再調(diào)成15Bx,調(diào)pH6.0,加細菌“-淀粉酶進行液化，85c30min,加糖化酶60c糖化24h,過濾后可供配置培養(yǎng)基。甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。糖蜜原料因含豐富的生物素，不宜直接用來作為谷氨酸發(fā)酵的碳源。預處理方法為，活性碳或樹脂吸附法和亞硝酸法吸附或破壞生物素。也可以再發(fā)酵液中加入表面活性劑或添加青

8、霉素。2.3 .培養(yǎng)基制備谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基組成包括碳源、氮源、無機鹽和生長因子等。2.3.1 碳源目前使用的谷氨酸生產(chǎn)菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄糖、果糖等，有些菌種還能利用醋酸、正烷煌等做碳源。在一定的范圍內(nèi)，谷氨酸產(chǎn)量隨葡萄糖濃度的增加而增加，但若葡萄糖濃度過高，由于滲透壓過大，則對菌體的生長很不利，谷氨酸對糖的轉(zhuǎn)化率降低。國內(nèi)谷氨酸發(fā)酵糖濃度為125-150g/L,但一般采用流加糖工藝。2.3.2 氮源常見無機氮源：尿素，液氨，碳酸氫俊。常見有機碳源：玉米漿，豆?jié)?，糖蜜。當?shù)吹臐舛冗^低時會使菌體細胞營養(yǎng)過度貧乏形成生理饑餓”，影響菌體增殖和代謝，導致產(chǎn)酸率低。隨著玉米漿的濃度增高，菌

9、體大量增殖使谷氨酸非積累型細胞增多，同時又因生物素過量使代謝合成磷脂增多，導致細胞膜增厚不利于谷氨酸的分泌造成谷氨酸產(chǎn)量下降。碳氮比一般控制在100:15-3002.3.3 生物素含硫水溶性維生素，是B族維生素的一種，又叫做維生素H或輔酶Ro廣布于動物及植物組織，已從肝提取物和蛋黃中分離，是多種竣化酶輔基的成分。生物素的作用主要影響谷氨酸生產(chǎn)菌細胞膜的通透性，同時也影響菌體的代謝途徑。生物素對發(fā)酵的影響是全面的，在發(fā)酵過程中要嚴格控制其濃度。（具體可看控制膜滲透性）2.4 培養(yǎng)基2.4.1.1 保藏斜面培養(yǎng)基：牛肉膏1%,蛋白月東1%,氯化鈉0.5%,瓊脂2%,pH7.0o2.4.1.2 活化

10、斜面培養(yǎng)基：葡萄糖0.1%,牛肉膏1%,蛋白臍1%,氯化鈉0.5%,瓊脂2%,pH7.0o2.4.1.3 一級種子培養(yǎng)基：葡萄糖2.5%,玉米漿3.1%;,尿素0.55%,磷酸氫二鉀0.12%,硫酸鎂0.06%,pH7.0。2.4.1.4 搖瓶初篩發(fā)酵培養(yǎng)基：葡萄糖12%,玉米漿0.8%,磷酸二氫鉀0.2%,硫酸鎂0.04%,pH7.0。2.4.1.5 搖瓶復篩發(fā)酵培養(yǎng)基：葡萄糖18%,玉米漿0.5%,甘蔗糖蜜0.15%,磷酸二氫鉀0.2%,硫酸鎂0.04%.pH7.0o2.4.2培養(yǎng)方法2.4.2.1 斜面菌種：3233c培養(yǎng)，22h。2.4.2.2 一級種子：3233C培養(yǎng)，往復式搖床，沖

11、程76mm,轉(zhuǎn)速100r/min,9h。2.4.2.3 搖瓶發(fā)酵：往復式搖床，沖程80mm。裝量：20ml/500ml三角瓶。接種量：5%。轉(zhuǎn)速：前期100r/min,第一次加尿后125rJmin。溫度：前期3233C,后期34350C。轉(zhuǎn)速：前期100r/min,后期125dmin。pH：40%尿素控制。2.4.2.4 分析方法及分析儀器谷氨酸：YSI一2700生物傳感器。1.1.3.1 谷氨酸菌種的分離挑一環(huán)生產(chǎn)斜面到裝有生理鹽水，、小玻璃珠三角瓶中，振蕩搖勻，稀釋，10。510。6涂平板_挑選30個單菌落移接到生產(chǎn)斜面上（每個菌落接2支斜面）培養(yǎng)48h_其中30支斜面存人超低溫冰箱保存，

12、另外相同順序編號的30支斜面則進行搖瓶產(chǎn)酸試驗。1.1.3.2 初篩每株兩瓶分三批進行初篩。發(fā)酵周期24ho放瓶后，測定谷氨酸含量。從中選出產(chǎn)酸較高的6株。1.1.3.3 復篩經(jīng)初篩選出6株，繼續(xù)進行搖瓶復篩試驗。發(fā)酵周期46h,以生產(chǎn)菌作為對照，共進行了3次對比實驗。并選出產(chǎn)酸最高的兩株。2.5 菌種的保藏現(xiàn)在微生物廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生及國防事業(yè)，但微生物的世代時期一般是很短的，在傳代過程中易發(fā)生變異甚至死亡，因此常常造成工業(yè)生產(chǎn)菌種的退化，并有可能使優(yōu)良菌種丟失。所以。2.5.1 如何保持菌種優(yōu)良性狀的穩(wěn)定是研究菌種保藏的重要課題。2.5.1.1 菌種保藏的重要意義菌種是從事微生

13、物學以及生命科學研究的基本材料，特別是利用微生物進行生產(chǎn)。所以菌種保藏是入行微生物研究和微生物育種工作的重要組成部分。其任務首先是使菌種不死亡。同時還要盡可能設法把菌種的優(yōu)良性狀保持下來而不致向壞的方面轉(zhuǎn)化。研究菌種保藏就是要采用最合適的保存方法，使菌種的變異和死亡減少到最低限度。2.5.1.2 菌種保藏的原理和方法菌種保藏主要是根據(jù)菌種的生理生化特點。2.5.2 人工創(chuàng)造條件。使抱子或菌體的生長代謝活動盡量降低，以減少其變異。一般可通過保持培養(yǎng)基營養(yǎng)成分在最低水平、缺氧狀態(tài)、干燥和低溫，使菌種處于休眠”狀態(tài)，抑制其繁殖能力。菌種的保藏方法很多一般有一面幾種：2.5.2.1 斜面冰箱保藏法斜面

14、保藏是一種短期、過度的保藏方法。用新鮮斜面接種后在最適條件下培養(yǎng)得到菌體或抱子生長豐滿后，放在4度冰箱保存。一般存期為三到六個月。2.5.2.2 沙土管保藏法適合于產(chǎn)池子或芽胞的微生物。先將沙與土洗凈烘干過篩后。將沙與土按（12）:1混合均勻。分裝于小試管中，裝料高度大約為1cm左右。121度間歇滅菌3次，滅菌實驗合格后烘干備用。一般沙用80目過篩，土用80100目過篩。其次，將斜面抱子制成抱子懸浮液接入沙土中或?qū)⑿泵姹庸蜗轮苯优c沙土混合置干燥器中用真空泵抽干，放在冰箱內(nèi)保存.一般保存期為1年左右.2.5.2.3 菌絲速凍法對于不產(chǎn)抱子或芽抱的微生物，一般不用沙土管保藏。為了方便，可以采用甘

15、油菌絲速凍法。由于該法的保藏溫度為-20C,為了避免微生物受損傷致死。需要甘油作為保護劑。先配置濃度為50%的甘油溶液。121c滅菌；再制備濃度為108810個/mL的菌懸液；最后將菌懸液和甘油溶液以等體積混合均勻后，置于-20C保藏。2.5.2.4 石蠟油封存法向培養(yǎng)成熟的菌種斜面上倒?jié)B入滲出一層滅過菌的石蠟油，用量要高出斜面1cm,然后保存在冰箱中。此法可適用于不能利用石蠟油作碳源的細菌、霉菌、酵母等微生物的保存。保存期約一年左右。2.5.2.5 真空意氣消沉凍干燥保存法真空冷凍干燥保藏法是目前常用的較理想的一種方法。其基本原理是在較低的溫度下（-18C），快速的將細胞凍結(jié)，并且保持細胞完

16、整。然后在真空中使水分生華。在這樣的環(huán)境中，微生物的生長和代謝暫時停止，不易發(fā)生變異。因此，菌種可以保藏很長時間，一般五年左右。這種保藏方法雖然需要一定的設備，要求亦比較嚴格。但由于該方法保藏效果好，對各種微生物都適用，所以國內(nèi)外都普遍適用。2.5.2.6 液氮超低溫保藏法此法是適用范圍最廣的微生物保藏法。尤其是不產(chǎn)抱子的菌絲體用其他保存方法不當可用此法保存效果較好保存期最長。用液氮能長期保存菌種，這是因為液氮的溫度可達-196C,遠遙低于其新陳代謝溫度（-130C）,所以此時菌種的代謝活動已停止，化學作用亦隨之消失。液氮超低溫保藏法簡便易行，關(guān)鍵是要有液氮灌、冰箱設備。該法要點是：將要保藏的

17、菌種置于10%甘油中，密封與安剖內(nèi)，先將菌液降至0C,再以每分鐘降低1C的速度，一直將至-35C,然后將安剖放入液氮罐中保存。2.5.2.7 保藏法適用于一些難于用常規(guī)方法保藏的動植物病原體和病毒。2.6 滅菌的方法2.6.1 化學法化學藥品滅菌法2.6.2 物理法干熱滅菌法濕熱滅菌法射線滅菌法2.7 菌種如何選育根據(jù)微生物遺傳變異的特點，人們在生產(chǎn)實踐中已總結(jié)了一套行之有效的方法。主要包括自然選育、誘變育種、雜交育種、原生質(zhì)體的融合、基因工程等。2.8 種子擴大培養(yǎng)斜面培養(yǎng)，谷氨酸生產(chǎn)菌適用于糖質(zhì)原料，需氧，以生物素為生長因子，32c培養(yǎng)18-24h。一級種子在搖瓶機上振蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)基100

18、0ml裝200-250ml振蕩，32C,培養(yǎng)12h。二級種子用種子罐培養(yǎng)，料液量為發(fā)酵罐投料體積的1%,用水解糖代替葡萄糖于32c進行通氣攪拌7-10ho二級種子培養(yǎng)過程中，pH的變化有一定規(guī)律，從pH6.8上升到pH8左右，然后逐步下降。二級種子培養(yǎng)結(jié)束時，無雜菌或噬菌體污染，菌體大小均一，呈單個或八字排列，活菌數(shù)為108-109/ml,活力旺盛處于對數(shù)生長期。各條件均逐步接近發(fā)酵條件（培養(yǎng)基成分見培養(yǎng)基配制）。2.9 谷氨酸發(fā)酵在發(fā)酵罐中進行。適應期，尿素分解氨使pH上升。糖不利用。2-4h。接種量和發(fā)酵條件控制使改期縮短。對數(shù)生長期，糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速增大

19、，菌體形態(tài)為排列整齊的八字形，不產(chǎn)酸，12ho采取流加尿素辦法及時供給菌體生長必須的氮源及調(diào)節(jié)pH在7.5-8.0,維持溫度30-32C。菌體生長停止期，谷氨酸合成，糖和尿素分解產(chǎn)生笫酮戊二酸和氨用于合成谷氨酸。及時流加尿素以提供足夠的氨并使pH維持在7.2-7.4。大量通氣，控制溫度34-37C。發(fā)酵后期，菌體衰老糖耗慢，殘?zhí)堑?。營養(yǎng)物耗盡酸濃度不增加時，及時放罐。不同的谷氨酸生產(chǎn)菌其發(fā)酵時間有所差異。低糖（10%12%）發(fā)酵，其發(fā)酵時間為3638h,中糖（14%）發(fā)酵，其發(fā)酵時間為45ho發(fā)酵后期菌體衰老，糖耗慢，殘?zhí)堑?。當營養(yǎng)物耗盡酸濃度不增加時，及時放罐。一般發(fā)酵周期為30ho43.1

20、 谷氨酸分離從發(fā)酵液中提取谷氨酸的方法，一般有等電點法、離子交換法、金屬鹽沉淀法、鹽酸鹽法和電滲析法。三、谷氨酸發(fā)酯的工藝控制谷氨酸生產(chǎn)菌是營養(yǎng)缺陷型，對生長繁殖、代謝產(chǎn)物的影響非常明顯。3.1 環(huán)境控制3.1.1 pH谷氨酸生產(chǎn)菌的最適pH一般是中型或微堿性pH7.08.0條件下累計谷氨酸，發(fā)酵前期的pH值以7.5左右為宜，中后期以7.2左右對提高谷氨酸產(chǎn)量有利。3.1.2 溫度谷氨酸發(fā)酵前期應采取菌體生長最適溫度為3032C。對數(shù)生長期維持溫度30-32C。谷氨酸合成的最適溫度為3437C。催化谷氨酸合成的谷氨酸脫氫酶的最適溫度在32-36C左右，在發(fā)酵中、后期需要維持最適的產(chǎn)酸溫度，以利

21、谷氨酸合成。3.1.3 通風量谷氨酸生產(chǎn)菌是兼性好氧菌，有氧、無氧的條件下都能生長，只是代謝產(chǎn)物不同。谷氨酸發(fā)酵過程中，通風必須適度，過大菌體生長慢，過小產(chǎn)物由谷氨酸變?yōu)槿樗帷陂L菌期間低風量，產(chǎn)酸期間高風量，發(fā)酵成熟期低風量。其中，谷氨酸發(fā)酵罐現(xiàn)均采用氣一液分散較理想的圓盤渦輪式多層葉輪攪拌器。3.1.4 泡沫谷氨酸發(fā)酵時好氣性發(fā)酵，因通風和攪拌和菌體代謝產(chǎn)生的CO2,使培養(yǎng)液產(chǎn)生泡沫是正常的，但泡沫過多不僅使氧在發(fā)酵液中的擴散受阻，影響菌體的呼吸代謝，也會影響正常代謝以及染菌。因此，要控制好泡沫是關(guān)鍵。消泡方法有機械消泡（靶式、離心式、刮板式、蝶式消泡器）和化學消泡（天然油脂、聚酯類、醇

22、類、硅酮等化學消泡劑）兩種方法。3.1.5 染菌的防治和染菌后的處理方法谷氨酸生產(chǎn)菌對雜菌及噬菌體的抵抗力差。一旦染菌，就會造成減產(chǎn)或無產(chǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，預示著谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的失敗，這使廠家造成不同程度的損失。所以預防及挽救很重要的。常見雜菌有芽泡桿菌、陰性桿菌、葡萄球菌和霉菌。針對芽泡桿菌，打料時，檢查板式換熱器和維持管壓力是否高出正常水平。如果堵塞，容易造成滅菌不透。板式換熱器要及時清洗或拆換。維持罐要打開檢查管路是否有泄漏或短路。閥門和法蘭是否損壞。針對陰性桿菌，對照放罐體積，看是否異常。如果高于正常體積，可能是排灌泄漏，對接觸冷卻水的管路和閥門等處進行檢查。針對葡萄球菌，流加糖罐和空氣過濾

23、器要進行無菌檢查，如果染菌要統(tǒng)一殺菌處理。針對霉菌，加大對環(huán)境消毒力度，對環(huán)境死角進行清理。5噬菌體不耐高溫，一般升溫至80c噬菌體就會死亡。在發(fā)酵2h-10h污染噬菌體，判斷正確后，把發(fā)酵液加熱至45C10min把谷氨酸菌殺滅。6在發(fā)酵10h14h污染噬菌體，仍是把發(fā)酵加熱至45c10min,壓出發(fā)酵罐，進行分罐處理，一般可分成兩罐來處理。發(fā)酵18h后出現(xiàn)0D下跌，此日殘?zhí)窃?%左右，出現(xiàn)耗糖緩慢或停止。鏡檢沒有發(fā)現(xiàn)菌體碎片，可能是溶源菌或發(fā)酵前期出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，造成菌體自溶。處理方法補入4u-5u單位純生物素，壓入相對同期的發(fā)酵液10%的量，繼續(xù)發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)果比同期發(fā)酵結(jié)果略差。73.2 細

24、胞膜滲透性控制3.2.1控制磷脂的合成細胞膜磷脂含量低，有利于提高細胞膜通透性。油酸缺陷型：油酸缺陷型突變株阻斷了油酸的合成，喪失了脂肪酸生物合成的能力。甘油缺陷型：甘油缺陷型菌株的遺傳阻礙是喪失“-磷酸甘油脫氫酶，自身不能合成”-磷酸甘油和磷脂。溫度敏感突變株：其突變位置發(fā)生在與谷氨酸分泌有密切關(guān)系的細胞膜的結(jié)構(gòu)基因上，發(fā)生堿基的轉(zhuǎn)換或顛換，這樣為基因所指導釋出的酶，在高溫時失活，導致細胞膜某些結(jié)構(gòu)的改變。3.2.2控制細胞壁的合成細胞壁合成不完全，細胞膜容易造成機械損傷和經(jīng)不起內(nèi)部滲透壓的壓力，造成膜的破壞，加大通透性。對數(shù)生長期早期，添加青霉素或頭抱霉素Co青霉素抑制細胞壁的后期合成。3

25、.3 提取工藝的進展谷氨酸提取的基本方法有：等電點結(jié)晶法，特殊沉淀法，離子交換法，溶劑萃取法,（胞外產(chǎn)物）*I（胞內(nèi)產(chǎn)物）i發(fā)酵液預處理f細胞分離一細胞破壁f碎片分離一提取-精制-成品制作熱PH凝加調(diào)紫過濾勻漿法離心研磨法膜分離酶解法相離心水分離雙膜淀附取濾晶沉吸萃超結(jié)（重）結(jié)晶離子交換色譜分離縮燥菌型濃干無成液膜萃取法。味精公司的提取技術(shù)是先用高速離心法從發(fā)酵液中分離出菌體，再濃縮3倍后加硫酸調(diào)pH使谷氨酸結(jié)晶，提取收率約90%。目前國內(nèi)從發(fā)酵液中提取L-谷氨酸普遍采用的步驟是先用等電點法結(jié)晶大量L-谷氨酸，母液采用732陽離子交換樹脂濃縮其中的L-谷氨酸，洗脫得到的谷氨酸溶液，再回到等電罐

26、進行結(jié)晶回收提取收率約90-95%。這種工藝存在著下列的缺陷：在結(jié)晶和離子交換過程中要使用大量的硫酸調(diào)節(jié)發(fā)酵液和母液的pH,造成環(huán)境污染；在低溫下交換，高溫下洗脫，使樹脂反復的溶脹收縮，使用壽命縮短；等電點廢液中存在大量NH4+離子，用氫型樹脂進行交換時，NH4+離子可與L-谷氨酸離子進行競爭，使L-谷氨酸的收率降低。谷氨酸鈉現(xiàn)行生產(chǎn)工藝：可以看出現(xiàn)在味精生產(chǎn)均采用先從谷氨酸俊發(fā)酵液分離谷氨酸半成品，用NaOH或Na2CO3進行中和轉(zhuǎn)化為谷氨酸一鈉，經(jīng)脫色、濃縮、精制而成味精的基本工藝。因此在提取工藝中，需要完成：谷氨酸俊一谷氨酸一谷氨酸一鈉的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過程。而此轉(zhuǎn)化過程需要消耗大量的酸堿，產(chǎn)生

27、大量環(huán)境污染，提高生產(chǎn)成本。生產(chǎn)工藝直接等電點方法（少數(shù)鋅鹽法）一等電離交方法一濃縮連續(xù)等電點法（少數(shù)廠家采用）。等電點法還能分成常溫、中低溫、一次低溫（鹽酸、硫酸），帶菌體濃液一次等電點法。分離方式：間歇三足式離心機一連續(xù)錐蘭式分離機、沉降式分離機、帶式濾過機。水解等電法：谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)適當濃縮后，加入鹽酸進行加壓水解，此時菌體蛋白質(zhì)被水解，而發(fā)酵液中殘?zhí)堑扔袡C雜質(zhì)遭破壞可過濾出去，濾液在經(jīng)脫色和濃縮后，用堿液中和至谷氨酸的等電點，在低溫下放置，讓谷氨酸結(jié)晶析出。此法的有點在于菌體蛋白質(zhì)中谷氨酸得到了利用，并且發(fā)酵液中的谷氨酰胺和焦谷氨酸都變成了谷氨酸，所以谷氨酸提取收率比較高，但是工藝復雜。流程如下：發(fā)酵液-濃縮-用鹽酸水解-過濾-濾液脫色-濃縮-用堿液中和濃縮液，控制ph值-低溫放置，析出晶體。低溫等電點法：當溶液的PH值等于谷氨酸等電點時，谷氨酸的溶解度最小。例如，30C,溶解度為1.06,5C,溶解度小于0.41,因此可以采用低溫等電點法，將谷氨酸從發(fā)酵液中提取結(jié)晶。流程