谷氨酸生产工艺

1、谷氨酸生产工艺生物技术081郁海东08010071摘要：谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个愈基，化学名称为a -氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中， 动物脑中含量也较多。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重 要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反响。目前，我国许多工厂采用多种方法来提高谷氨酸产率，如选育高产菌种、改良发酵工艺、搞好发酵控制、引进微机控制、增加控制参数等。这些方法对于提高 谷氨酸产率非常有效。谷氨酸是生产味精的主要原料，随着发酵法生产谷氨酸技术的开展， 我国味 精生产始

2、于1923年，至今已有80多年历史，随着科学技术的不断进步，味精生 产技术也在不断变革，由创立之初的以面筋、豆粕为原料水解法生产工艺，改变 为现在以淀粉为原料发酵法生产工艺，发酵法生产工艺从1964年在上海味精厂 首次投入生产以来，发酵法生产谷氨酸的生产技术进步较大， 尤其是近几年随着 菌种的突破以及新技术，新设备的应用进展更快，进入九十年代，尤其九五年后， 技术进步较快，目前行业最好水平时仅少数厂家制糖收率99恕上，发酵产 酸11-12%,转化率59-62%,提取收率96-98%ft制收率96%与80年代比拟全行 业平均制糖收率提高了10%发酵产酸率提高了117%转化率提高了43%提取 收率

3、提高了20%精制收率提高了8.8%,综合技术指标淀粉消耗下降了166%关键词：菌种、培养基选择、发酵工艺、别离纯化、质量控制谷氨酸发酵的工艺流程菌种的选育，培养基的配制，斜面培养，一级种子培养，二级种子培养，发酵， 发酵液。谷氨酸菌种的生产谷氨酸生产菌为谷氨酸杆菌。乳糖发酵短杆菌。黄色短杆菌。我国主要使用的 是北京棒杆菌D110、北京棒杆菌ASI。299、锯齿棒杆菌等。谷氨酸生产菌种保 藏常用液氮保存法。在已报道的谷氨酸生产菌种中，除牙胞杆菌外，他们都有一些共同的特点：革 兰氏阳性，菌体为球形、短杆至棒状、不形成芽抱，没有鞭毛、不能运动。需要 生物素作为生长因子，在通气条件下才能产生谷氨酸。可

4、用原生质体融合技术选育。转化选育法、转导选育法、重组DNA技术构建 谷氨酸工程菌、固定化细胞技术发酵生产谷氨酸。 经研究，谷氨酸的分泌是由细 胞膜控制的。谷氨酸发酵培养制备发酵原理1.合成途径谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解EMP途径和己糖磷酸 支路HM磁径生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A乙酰COA然后进入三毯 酸循环，生成a-酮戊二酸。a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4存在的条件下，生成谷氨酸。当生物素缺乏时，菌 种生长十分缓慢；当生物素过量时，那么转为乳酸发酵。因此，一般将生物素 控制在业适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性，使谷氨

5、酸不断地排到 细胞外面，就会大量生成谷氨酸。研究说明，影响细胞膜通透性的主要因素 是细胞膜中的磷脂含量。因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的 合成或使细胞膜受损伤入手，如生物素缺陷型菌种的选育。生物素是不饱和 脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生 物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分 之一。因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构不完整，提 高细胞膜对谷氨酸的通透性。2.发酵过程在发酵过程中，氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下：氧。谷 氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率， 而且会

6、影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有 利于谷氨酸的合成。温度。菌种生长的最适温度为3032 Co当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高 到3437 C。pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.08.0。但在发酵过 程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否那么会转向缴 氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。操作步骤1 .一级种子培养工与制：按以下培养基配方配制1000ml一

7、级种子培养基。 按20监液量分装后，于121C灭菌30min冷却备用。葡萄糖2.5%,尿素0.5%,硫酸镁0.04%,磷酸氢二钾0.1%,玉米浆2.53.5%硫酸业铁、硫酸铤各20ppm pH7.02.一级种子培养：将斜面菌种接入已灭菌冷却的种子培养基中250ml三角 瓶内接入12环于32C 1C、250r.p.m条件下培养12h。一级种子质量 要求：种龄12h pH6.4土0.1光密度：净增O.D值0.5以上无菌检查阴性，噬菌体检查无。3.二级种子培养基配制：按以下培养基配方配制1000ml二级种子培养基，并按20监液量分装于三角瓶中后，于121C灭菌30min冷却备用。水解糖2.5%玉米浆

8、2.53.5% K2HPO4 0.15%MgSO4 0.04尿素0.4%FeSO4 2ppmMnSO4 2ppm pH 6.87.04.二级种子培养：在已灭菌的二级种子培养基中，按0.51.0%接入上述已 培养好的一级种子，于32C 1C、250r.p.m条件下培养78h,二级种子质 量要求：种龄78h pH 6.87.2 OD值净增0.5左右无菌检查一、噬菌体无、残糖消耗1%左右镜检生长旺盛，排列整齐，G+5.发酵培养基配制按以下培养基配方制发酵培养基，并按20%液量分装于250ml三角瓶中， 水解糖10%甘蔗糖蜜0.180.22%， 玉米浆0.10.15%, Na2HPO40.17% KCl 0.12%、MgSO4 0.04%用NaOH5%溶液调pH 7.20于110C灭菌20min冷却备用。6.发酵：按810%勺接种量在发酵培养基中接入合格的二级种子注， 于35 C土1C、250 r.p.m条件下发酵35h,发酵过程中从第4h后开始用无菌注射 器补入尿素， 尿素流加按pH值进行控制即8h前pH 7.07.6 ; 8h后pH7.27.3 ,2024hpH7.07.1 , 243