学习情境1调味品-味精生产ppt课件

1、l1.2 接收生产任务书接收生产任务书l 本学习情景的工作任务是以北京棒杆菌本学习情景的工作任务是以北京棒杆菌AS1.299为菌种，以玉米淀粉、葡萄糖为碳源，为菌种，以玉米淀粉、葡萄糖为碳源，以豆饼粉、尿素为氮源，以以豆饼粉、尿素为氮源，以MgSO4.7H2O 、KH2PHO4等为无机盐，以玉米浆为生长素，等为无机盐，以玉米浆为生长素，各成分按一定比例混合作培养基，通过菌种各成分按一定比例混合作培养基，通过菌种的扩大培养，把扩大培养的合格种子液接种的扩大培养，把扩大培养的合格种子液接种到已经灭菌的通风搅拌发酵罐中进行发酵，到已经灭菌的通风搅拌发酵罐中进行发酵，发酵醪液通过预处理后，再经过等电点

2、和不发酵醪液通过预处理后，再经过等电点和不溶盐法提取谷氨酸，谷氨酸再用溶盐法提取谷氨酸，谷氨酸再用Na2CO3中中和制成谷氨酸钠，通过脱色、浓缩结晶精制、和制成谷氨酸钠，通过脱色、浓缩结晶精制、产品气流干燥等生产过程，制得产品味精。产品气流干燥等生产过程，制得产品味精。 生产任务书产品名称产品名称调味品调味品味精味精任务下达人任务下达人教师教师生产责任人生产责任人 学生组长学生组长交货日期交货日期 年年 月月 日日需求单位需求单位发货地址发货地址产品数量产品数量产品规格产品规格谷氨酸钠谷氨酸钠9999一般质量要求一般质量要求（注意：如有（注意：如有客户特殊要求客户特殊要求，按其标注生，按其标注

3、生产）产）GB/T 8967GB/T 896720002000谷氨酸钠质量标准谷氨酸钠质量标准 进度备注：进度备注： 2 2 工作任务分析工作任务分析 味精成分为谷氨酸味精成分为谷氨酸单钠盐，带有单钠盐，带有分子的结晶分子的结晶水，学名叫水，学名叫-氨基戊二氨基戊二酸酸钠，分子式为钠，分子式为 C5H8O4NNaH2OC5H8O4NNaH2O，CASCAS号号 142-47-2142-47-2，是一种无嗅无色，是一种无嗅无色的晶体，熔点的晶体，熔点225225。谷氨。谷氨酸钠的水溶性很好，在酸钠的水溶性很好，在100100毫升水中可以溶解毫升水中可以溶解7474克谷氨克谷氨酸钠。酸钠。所以，我

4、们首先了解谷氨基所以，我们首先了解谷氨基酸。酸。2.1 生产原料生产原料 谷氨酸生产原料有碳源、氮源、无机谷氨酸生产原料有碳源、氮源、无机盐和生长因子等。盐和生长因子等。 如玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘如玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯和淀粉最为常用薯和淀粉最为常用 l1、碳源：是构成菌体和谷氨酸的碳骨架、碳源：是构成菌体和谷氨酸的碳骨架和能源。有淀粉玉米、甘薯）、糖蜜、和能源。有淀粉玉米、甘薯）、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃醋酸、乙醇、烷烃l 碳源浓度过高时，对菌体生长不利，碳源浓度过高时，对菌体生长不利，氨基酸的转化率降低。氨基酸的转化率降低。l 菌种性质、生产氨基酸种类和所采菌种性质、生

5、产氨基酸种类和所采用的发酵操作决定碳源种类。用的发酵操作决定碳源种类。2、氮源：是合成菌体蛋白质、核酸及谷氨酸的原料。85用来合成谷氨酸。碳氮比100：20），主要有铵盐、尿素、氨水；尿素一般作为氮源流加，同时调整pH值。尿素灭菌时形成磷酸铵镁盐，须单独灭菌。可分批流加。氨水用pH自动控制连续流加。3、无机盐：是微生物维持生命活动不可缺少的物质。l磷酸盐：对发酵有显著影响。不足时糖磷酸盐：对发酵有显著影响。不足时糖代谢受抑制，转向缬氨酸。代谢受抑制，转向缬氨酸。l镁：是已糖磷酸化酶、柠檬酸脱氢酶和镁：是已糖磷酸化酶、柠檬酸脱氢酶和羧化酶的激活剂，并促进葡萄糖羧化酶的激活剂，并促进葡萄糖-6-6

6、-磷酸磷酸脱氢酶活力。脱氢酶活力。l钾：促进糖代谢。谷氨酸产酸期钾多利钾：促进糖代谢。谷氨酸产酸期钾多利于产酸，钾少利于菌体生长。于产酸，钾少利于菌体生长。l钠：调节渗透压作用，一般在调节pH值时加入。l锰：是许多酶的激活剂。l铁：是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的活性基的组成分，可促进谷氨酸产生菌的生长。l铜离子：对氨基酸发酵有明显毒害作用。4、生长因子：谷氨酸发酵需生物素作为生长因子。因产酸菌几乎都是生物素缺陷型。 作用：影响细胞膜透性和代谢途径。 浓度：过多促进菌体生长，氨基酸产量低。过少菌体生长缓慢，发酵周期长。一般在“亚适量利于产酸 与其它培养条件的关系：氧供给不足，生物素过量

7、时，发酵向其它途径转化 种类：玉米浆、麸皮水解液、甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜为来源。l谷氨酸生产菌以葡萄糖为碳源，经过谷氨酸生产菌以葡萄糖为碳源，经过EMPHEMPH途径和途径和TCATCA循环生成谷氨酸，在与碱循环生成谷氨酸，在与碱中和而成。总的过程分为五部分：中和而成。总的过程分为五部分：l 1 1淀粉水解糖的抽取淀粉水解糖的抽取 2 2种子的扩大培养种子的扩大培养l3 3谷氨酸发酵谷氨酸发酵 4 4谷氨酸提取谷氨酸提取 l5 5由谷氨酸制味精。由谷氨酸制味精。l味精是谷氨酸的单钠盐。味精是谷氨酸的单钠盐。l氨基酸生产菌都不能直接利用淀粉和糊精作氨基酸生产菌都不能直接利用淀粉和糊精作碳源，必须把淀

8、粉变成葡萄糖。碳源，必须把淀粉变成葡萄糖。l淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉糖化。淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉糖化。l淀粉水解糖制备方法：淀粉水解糖制备方法：l1 1酸水解法：酸作催化剂，经高温、高压把酸水解法：酸作催化剂，经高温、高压把淀粉转化为葡萄糖。淀粉转化为葡萄糖。l2 2酶水解法：利用酶水解法：利用淀粉酶将淀粉转化成淀粉酶将淀粉转化成糊精及低聚糖，增加淀粉溶解性，再用糖化糊精及低聚糖，增加淀粉溶解性，再用糖化酶将糊精、低聚糖转化为葡萄糖。酶将糊精、低聚糖转化为葡萄糖。3 3酸酶结合水解法：将淀粉先酸化成糊精、酸酶结合水解法：将淀粉先酸化成糊精、低聚糖，再用糖化酶水解成葡萄糖。低聚糖，

9、再用糖化酶水解成葡萄糖。lpHl温度温度l溶氧溶氧l作用机理：主要影响酶的活性和菌的代谢l控制pH方法：流加尿素和氨水l流加方式：根据菌体生长、pH变化、糖耗情况和发酵阶段等因素决定。l发酵前期PH为7.5-8.0。如PH低长菌不产酸；如PH高菌体生长慢，发酵周期长。l发酵中、后期PH7.O7.6,对产酸有力。l控制：l（1菌体生长或耗糖慢时，少量多次流加尿素，避免pH过高l（2菌体生长或耗糖过快时，流加尿素可多些，以抑制菌体生长。l（3发酵后期，残糖少，接近放罐时，少加或不加尿素，以免造成氨基酸提取困难。l（4氨水对pH影响大，应采取连续流加。l菌体生长达一定程度后再开始产生氨基酸，因此菌体

10、生长最适温度和氨基酸合成的最适温度是不同的。l前期32，温度过高，则菌体易衰老。l后期3437 ，因菌体生长基本结束，适当提高温度，利于产酸。l采取措施：少量多次流加尿素，维持最适生长温度，减少风量等，促进菌体生长。供氧量对菌体生长和谷氨酸积累影响较大供氧量对菌体生长和谷氨酸积累影响较大发酵前期，菌体生长，以低通风量为宜。供发酵前期，菌体生长，以低通风量为宜。供氧过量可抑制菌体生长；氧过量可抑制菌体生长；发酵中后期，以高通风量为宜。此阶段偌供发酵中后期，以高通风量为宜。此阶段偌供氧量不足，发酵产物有谷氨酸变为乳酸。氧量不足，发酵产物有谷氨酸变为乳酸。 4. 4.谷氨酸产生菌全是细菌）谷氨酸产生

11、菌全是细菌） 棒杆菌属棒杆菌属 北京棒杆菌北京棒杆菌 C. pekinenseC. pekinense Corynebacterium Corynebacterium 钝齿棒杆菌钝齿棒杆菌 C. crenatumC. crenatum 谷氨酸棒杆菌谷氨酸棒杆菌 C. C. glutamicumglutamicum 短杆菌属短杆菌属 黄色短杆菌黄色短杆菌 B. flvumB. flvum Brevibacterium Brevibacterium 产氨短杆菌产氨短杆菌 B. B. ammoniagenes ammoniagenes 小杆菌属小杆菌属 嗜氨小杆菌嗜氨小杆菌 M. M. ammoni

12、aphilumammoniaphilum Microbacterium Microbacterium 节杆菌属节杆菌属 球形节杆菌球形节杆菌 A. A. globiformis Arthrobacterglobiformis Arthrobacterl产生菌株特点：l革兰氏阳性l不形成芽胞l没有鞭毛，不能运动l需要生物素作为生长因子l在通气条件下才能产生谷氨酸。l谷氨酸生产菌以葡萄糖为碳源，经过谷氨酸生产菌以葡萄糖为碳源，经过EMPHEMPH途径和途径和TCATCA循环生成谷氨酸，在与碱循环生成谷氨酸，在与碱中和而成。总的过程分为五部分：中和而成。总的过程分为五部分：l 1 1淀粉水解糖的抽取

13、淀粉水解糖的抽取 2 2种子的扩大培养种子的扩大培养l3 3谷氨酸发酵谷氨酸发酵 4 4谷氨酸提取谷氨酸提取 l5 5由谷氨酸制味精。由谷氨酸制味精。l味精是谷氨酸的单钠盐。味精是谷氨酸的单钠盐。谷氨酸生产工艺l一、淀粉水解糖的制备：酸水解或酶水解l1、调浆：干淀粉用水调成10-11Bx的淀粉乳，加盐酸0.5-0.8至pH1.5。l2、糖化：蒸汽加热，加压糖化25min。冷却至80下中和。l3、中和：烧碱中和，至pH4.0-5.0l4、脱色：活性炭脱色和脱色树脂。活性炭用量为0.6-0.8，在70及酸性条件下搅拌后过滤。l酶法糖化：以大米或碎米为原料时采用l大米进行浸泡磨浆，调pH6.0，加a

14、-淀粉酶进行液化，8530min，加糖化酶60糖化24h，过滤后可供配制培养基。l二、菌种扩大培养l1、斜面培养：主要产生菌是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属。l 我国各工厂目前使用的菌株主要是钝齿棒杆菌和北京棒杆菌及各种诱变株。l生长特点：适用于糖质原料，需氧，以生物素为生长因子。l斜面培养基：蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成的pH7.0-7.2琼脂培养基，32培养18-24h。 l2、一级种子培养：由葡萄糖、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸铁及硫酸锰组成。pH6.5-6.8。1000ml装200-250ml振荡，32 ,一级种的种龄为1112h。l3、二级种子培养：用种子罐培养，料

15、液量为发酵罐投料体积的1，用水解糖代替葡萄糖，于32 进行通气搅拌二级种龄控制在7-10h。l种子质量要求：二级种子培养结束时，无杂菌或噬菌体污染，菌体大小均一，呈单个或八字排列。活菌数为108-109 /ml。l接种量为1。过多菌体弱，产酸少；l过少菌体生长慢，发酵周期长。l1、适应期：尿素分解出氨使pH上升。糖不利用。2-4h。l 措施：接种量和发酵条件控制使期缩短。l2、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。l措施：及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH，在pH7.5-

16、8.0时流加尿素；维持温度30- 32l3、菌体生长停止期：谷氨酸合成。l措施：提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4。大量通气，控制温度34-37。l4、发酵后期：菌体衰老，糖耗慢，残糖低l措施：营养物耗尽酸浓度不增加时，及时放罐。l发酵周期一般为30h。l（1生物素：作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而影响磷酯的合成。l当磷酯含量减少到正常时的一半左右时，细胞发生变形，谷氨酸能够从胞内渗出，积累于发酵液中。l生物素过量，则发酵过程菌体大量繁殖，不产或少产谷氨酸，代谢产物中乳酸和琥珀酸明显增多。l（2种龄和种量的控制l一级种子控制在11-12h，二级控制

17、在7-8h。l种种量为1。过多，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸量不高。l（3pH。l发酵前期，幼龄细胞对pH较敏感，pH过低，菌体生长旺盛，营养成分消耗大，转入正常发酵慢，长菌不长酸。l谷氨酸脱氢酶最适pH为7.0-7.2，转氨酶最适pH 7.2-7.4。在发酵中后期，保持pH不变。过高转为谷氨酰胺，过低氨离子不足。l（4通风：不同种龄、种量，培养基成分，发酵阶段及发酵罐大小要求通风量不同。l在长菌体阶段，通风量过大，生物素缺乏，抑制菌体生长。l在发酵产酸阶段，需要大量通风供氧，以防过量生成乳酸和琥珀酸，但过大通风，则大量积累a-酮戊二酸。l防止噬菌体和杂菌的污染l从空气过滤、培养基

18、、设备、环境等环节严格把关。1、等电点法：操作简单，收率60。周期长，占地面积大。常采用的方法。（1原理：在等电点PH3.2时，谷氨酸电荷为零，此时溶解度最低，会从溶液中析出，离心、过滤可提取谷氨酸。谷氨酸有两种：-型、-型，前者晶型粗壮，易沉淀分离，需控制条件利于-型形成。（2 2提取工艺控制提取工艺控制A A 谷氨酸含量要在谷氨酸含量要在4 4以上，否则先浓缩。以上，否则先浓缩。B B 为了生长为了生长-型晶体，降温速度要慢，低于型晶体，降温速度要慢，低于3030C C 加酸调加酸调PHPH时，前期稍快，中期要缓，后期要慢，时，前期稍快，中期要缓，后期要慢，直到等电点。直到等电点。D D 谷氨酸含量达到谷氨酸含量达到5 5，PH4PH44.54.5，加晶种；，加晶种；含量在含量在3.5-4.03.5-4.0，PH3.5-4.0PH3.5-4.0时，投晶种。投入时，投晶种。投入量为发酵液的量为发酵液的0.2-0.30.2-0.3。E E 结晶过程中，搅拌速度控制在结晶过程中，搅拌速度控制在202030r/min30r/min。F F 结晶结束，静止结晶结束，静止4 45h5h，上清液回收，沉淀离，上清液回收，沉淀离心分离得到谷氨酸粗品