味精发酵过程中的代谢调节技术

1、食品发酵之 知识拓展知识拓展 味精味精定义：味精是无色至白色的柱状结晶或白色结晶性粉末，含一分子结晶水，无气味，易溶于水，微溶于乙醇，无吸湿性，对光稳定，中性条件下水溶液加热也不分解，一般情况下无毒性。有很浓的鲜味，味精被食用后，经胃酸作用转化为谷氨酸，被消化吸收构成蛋白质并参与体内其他代谢过程，有较高的营养价值。种类：味精的品种较多，一般将其分为四大类，即普通味精，强力味精、复合味精、营养强化味精。味精的重要性：1 1、生物化学的研究显示，味精中的谷氨酸是生物体内氨基酸和碳水化合物代谢的重要桥梁2 2、美国ReedsReeds博士的最新研究发现，饮食中的谷氨酸进入消化道时，提供消化道表面细胞

2、代谢所需的大部分能量，也提供其合成必需氨基酸所需的材料。3 3、SchiffmanSchiffman教授的研究证实，食物中添加味精可以增加正常老人和患病老人的摄食量，也显著地改善营养状况和身体免疫力。味精各种生产方法比较味精各种生产方法比较制造方法制造方法原理原理原料原料优点优点缺点缺点改进方向改进方向蛋白质水解法蛋白质水解法蛋白质是由许蛋白质是由许多多-氨基酸氨基酸的分子缩合而的分子缩合而成，将其水解成，将其水解即可得到相应即可得到相应的氨基酸的氨基酸面筋，豆饼，面筋，豆饼，玉米蛋白玉米蛋白水解操作易于水解操作易于掌握掌握原料来源少，原料来源少，价格高价格高此法古老，现此法古老，现已很少使用

3、，已很少使用，已被发酵法代已被发酵法代替替合成法合成法高温高压下将高温高压下将原料碳化，腈原料碳化，腈氨化，水解以氨化，水解以及中和精制及中和精制碳化物、丙烯碳化物、丙烯醛、糠醛、丙醛、糠醛、丙烯腈烯腈不用粮食为原不用粮食为原料料需要高温高压需要高温高压的条件，设备的条件，设备要求高、严密要求高、严密性好性好一般工厂不适一般工厂不适于生产于生产发酵法发酵法淀粉水解、菌淀粉水解、菌种培育使配料种培育使配料发酵，提取谷发酵，提取谷氨酸将其精制氨酸将其精制含糖原料、碳含糖原料、碳氢化合物等氢化合物等原料来源丰富，原料来源丰富，得率高，成本得率高，成本低，有利于机低，有利于机械化自动化生械化自动化生产

4、产需严密的生产需严密的生产管理和严格的管理和严格的生化操作，否生化操作，否则会由于微生则会由于微生物感染而造成物感染而造成很大的损失很大的损失需要理想的生需要理想的生产菌种产菌种一、谷氨酸生产二、谷氨酸提取三、谷氨酸制味精Table of Contents内容大纲一、谷氨酸生产一、谷氨酸生产谷氨酸生产原料及其处谷氨酸生产原料及其处理理1谷氨酸合成途径谷氨酸合成途径3谷氨酸发酵工艺谷氨酸发酵工艺5谷氨酸产生菌谷氨酸产生菌2谷氨酸代谢调控谷氨酸代谢调控4（一）谷氨酸生产原料及处理一）谷氨酸生产原料及处理CA原料：原料：淀粉淀粉（玉米、小麦、甘薯、大米等）；（玉米、小麦、甘薯、大米等）；糖蜜糖蜜（甘

5、蔗糖蜜、甜菜糖蜜）；醋酸；乙醇；（甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜）；醋酸；乙醇；正烷烃（液体石蜡）；氮原料：尿素或氨水正烷烃（液体石蜡）；氮原料：尿素或氨水B糖蜜的预处理：糖蜜的预处理：原因原因：糖蜜（特别是甘蔗糖蜜中含有过量的生物素，会导致：糖蜜（特别是甘蔗糖蜜中含有过量的生物素，会导致光长菌体，不产谷氨酸的后果，影响谷氨酸的积累光长菌体，不产谷氨酸的后果，影响谷氨酸的积累目的目的：降低：降低生物素生物素的含量的含量方法方法：活性炭处理法；水解活性炭处理法；树脂处理法：活性炭处理法；水解活性炭处理法；树脂处理法淀粉糖化的方法：淀粉糖化的方法：酸解法；酶解法；酸酶法；酸解法；酶解法；酸酶法；酶酸法酶酸法种

6、类谷氨酸棒杆菌、黑色短杆菌、乳糖发酵短杆谷氨酸棒杆菌、黑色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜氨小杆硫殖短杆菌。我国使用的菌株菌、嗜氨小杆硫殖短杆菌。我国使用的菌株主要有北京棒杆主要有北京棒杆AS.1.299AS.1.299，钝齿棒杆菌，钝齿棒杆菌AS.1.542AS.1.542、HU7251HU7251、672672等等。形态上的共同特点（芽孢杆菌除外1 1、革兰氏阳性；、革兰氏阳性；2 2、菌体为球形、短杆至、菌体为球形、短杆至棒状；棒状；3 3、不形成芽孢；、不形成芽孢；4 4、没有鞭毛，不能、没有鞭毛，不能运动；运动；5 5、都是生物素缺陷型；、都是生物素缺陷型；6 6、都是需氧、都是需氧型微生

7、物型微生物（二）谷氨酸产生菌（二）谷氨酸产生菌（三）谷氨酸合成途径（三）谷氨酸合成途径（1)1)氨基酸转移作用氨基酸转移作用 (2)(2)还原氨基化作用还原氨基化作用 （1 1）糖酵解途径（）糖酵解途径（EMPEMP途径）途径） （2 2）磷酸己糖途径（）磷酸己糖途径（HMPHMP途径）途径） （3 3）三羧酸循环途径（）三羧酸循环途径（TCATCA途径途径) ) （4 4）乙醛酸循环途径（）乙醛酸循环途径（DCADCA途径）途径） （5 5）伍德）伍德- -沃克反应（沃克反应（CO2CO2固定反应）固定反应） （6 6）-酮戊二酸的还原氨基化反应酮戊二酸的还原氨基化反应（1 1）谷氨酸脱氢酶

8、活性强）谷氨酸脱氢酶活性强（2 2）还原性辅酶）还原性辅酶IIII进入呼吸链能量缺陷或微弱进入呼吸链能量缺陷或微弱（3 3）不利用谷氨酸）不利用谷氨酸（4 4）解除谷氨酸反馈机制）解除谷氨酸反馈机制（5 5）具有向胞外分泌谷氨酸的能力）具有向胞外分泌谷氨酸的能力（6 6）不利于谷氨酸）不利于谷氨酸合成方式合成方式合成途径合成途径谷氨酸产生菌生化谷氨酸产生菌生化特征特征谷氨酸代谢调控谷氨酸代谢调控菌体代谢调节控制细胞膜通透性的特异调节发酵条件的适合（四）谷氨酸的代谢调控（四）谷氨酸的代谢调控菌体代谢调节控制菌体代谢调节控制1 1、优先合成与反馈调节、优先合成与反馈调节2 2、糖代谢的调节、糖代谢

9、的调节 （1 1）能荷控制）能荷控制 (2) (2)生物素对糖代谢的调节生物素对糖代谢的调节3 3、氮代谢的调节、氮代谢的调节4 4、其他调节、其他调节细胞膜通透性的特异调节细胞膜通透性的特异调节控制细胞膜通透性的方法：控制细胞膜通透性的方法：（1 1）控制磷脂的合成）控制磷脂的合成（2 2）控制细胞壁的合成：选育温敏突变株）控制细胞壁的合成：选育温敏突变株发酵条件的适合发酵条件的适合1 1、温度的控制，国内常用菌株最适生长温度、温度的控制，国内常用菌株最适生长温度30-3430-34，产生谷氨酸最适温，产生谷氨酸最适温度度34-3634-362 2、PHPH的控制，一般发酵的控制，一般发酵前

10、期前期PHPH控制在控制在7.5-8.57.5-8.5左右，发酵左右，发酵中后期中后期PHPH控制在控制在7.0-7.27.0-7.2，调低调低PHPH的目的在于提高与谷氨酸合成有关的酶的活性的目的在于提高与谷氨酸合成有关的酶的活性3 3、溶氧量的控制，谷氨酸产生菌是兼性好氧菌，通常调节通风量来改变供溶氧量的控制，谷氨酸产生菌是兼性好氧菌，通常调节通风量来改变供氧水平氧水平4 4、种龄和种量的控制，一级种子菌龄控制在、种龄和种量的控制，一级种子菌龄控制在11-1211-12小时小时，二级种子菌龄控，二级种子菌龄控制在制在7-87-8小时。接种量为小时。接种量为1%1%5 5、泡沫的控制，除了在

11、发酵罐内安装机械消泡器外，还在发酵时加入消泡、泡沫的控制，除了在发酵罐内安装机械消泡器外，还在发酵时加入消泡剂剂6 6、ODOD值是细菌个数、菌体大小和发酵液色泽深浅的综合反应。控制值是细菌个数、菌体大小和发酵液色泽深浅的综合反应。控制ODOD值的值的增长是保证菌体在胞外大量蓄积谷氨酸的重要手段增长是保证菌体在胞外大量蓄积谷氨酸的重要手段（五）谷氨酸的发酵工艺五）谷氨酸的发酵工艺种子的扩大培种子的扩大培养养种子的扩大培养：保藏菌种种子的扩大培养：保藏菌种斜面活化斜面活化一级种子培养一级种子培养二级种子培养二级种子培养发酵罐发酵罐发酵培养基发酵培养基主要成分：（主要成分：（1 1）碳源；）碳源；

12、（2 2）氮源；（）氮源；（3 3）无机盐；）无机盐；（4 4）生长因子）生长因子培养基灭菌培养基灭菌实罐培养基灭菌条件：实罐培养基灭菌条件：105-105-110110，灭菌，灭菌5min5min连续灭菌条件：连消塔灭菌温连续灭菌条件：连消塔灭菌温度为度为110-115110-115，维持罐温度在，维持罐温度在105-110105-110约约6min6min；冷却至；冷却至3030主要方法1 1、等电点法、等电点法2 2、离子交换法、离子交换法3 3、金属盐法、金属盐法4 4、盐酸水解等电点法、盐酸水解等电点法5 5、离子交换膜电渗析法、离子交换膜电渗析法”“二、谷氨酸提取二、谷氨酸提取味精

13、生产工艺流程原料的预处理及淀粉水解糖的制取原料的预处理及淀粉水解糖的制取 谷氨酸用适量的谷氨酸用适量的NaCO3 NaCO3 中和后，在经过过滤、中和后，在经过过滤、 谷氨酸生产菌种子的扩大培养谷氨酸生产菌种子的扩大培养 浓缩、离心分离等步浓缩、离心分离等步 骤最终制成味精骤最终制成味精谷氨酸发酵谷氨酸发酵 谷氨酸的提取与分离谷氨酸的提取与分离 由谷氨酸制成味精及味精成品加工由谷氨酸制成味精及味精成品加工 ”“三、谷氨酸得到味精三、谷氨酸得到味精 在味精生产过程中，所加的液氨以硫氨式排出，在味精生产过程中，所加的液氨以硫氨式排出，只是起到调节只是起到调节PHPH的作用。而且在增大成本的同时也增的作用。而且在增大成本的同时也增大了环境的污染，造成资源浪费。对此现象