氨基酸的生产课件

氨基酸的生产

氨基酸的生产学习内容概述合成原理谷氨酸生产工艺过程其它氨基酸生产学习内容概述概述

氨基酸的应用食品工业可提高食品的营养价值；具有鲜味。医药工业是构成蛋白质的基本单位，参与体内代谢和各种生理机能活动。饲料工业赖氨酸、蛋氨酸，提高饲料的营养价值。化学工业洗涤剂—十二酰基谷氨酸钠肥皂；润肤剂；人造纤维；涂料。农业具有特殊作用，日本使用的N-月桂酰-L-异戊氨酸，能防止稻瘟病，提高米的蛋白质含量；长链酰基氨基酸能提高农作物对病害的抵抗力。概述

氨基酸的应用食品工业可提高食品的营养价值；具有鲜味。生产方法提取法将蛋白质原料用酸水解，从水解液中提取氨基酸。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸用提取法生产。合成法D、L-蛋氨酸，D、L-丙氨酸，甘氨酸和苯丙氨酸；需进行拆分。酶法利用微生物产生的酶制造氨基酸。赖氨酸、色氨酸、天冬氨酸、酪氨酸可用酶法生产。发酵法以淀粉水解糖，或糖蜜、醋酸为原料，利用氨基酸生产菌进行代谢发酵。发酵工艺，采用分批流加法，计算机控制，生产管理自动化，产酸率和转化率均较高。我国20世纪60年代发酵法生产谷氨酸，目前发展相当规模，赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等用发酵法和酶法生产。生产方法提取法将蛋白质原料用酸水解，从水解液中提取氨基项目实施任务一L-赖氨酸的发酵生产一、生产前准备（二）确定生产技术、生产菌种和工艺路线1.

生产技术：微生物直接发酵技术2.菌种：北京棒状杆菌AS1.5633.发酵工艺路线项目实施任务一L-赖氨酸的发酵生产一、生产前准备二、生产工艺过程（一）菌种培养1、斜面培养基和培养条件（1）培养基成分（％）为:葡萄糖0.5（保藏斜面培养基不加），牛肉膏1.0，蛋白胨1.0，NaCl0.5，琼脂2.0，pH7.0～7.2。0.1MPa，灭菌30min后，于30℃保温24h，检查无菌后，放冰箱备用。（2）培养条件：菌种活化后于30～32℃恒温培养18～24h。二、生产工艺过程（一）菌种培养2、种子培养基和种子扩大培养条件：（1）一级种子:①培养基成分（%）:葡萄糖2.0，KH2PO40.1，MgSO4·7H2O0.05，(NH4)2SO40.4，CaCO30.5,(NH2)2CO0.1，玉米浆1.0～2.0，含氮生物原料水解液1.0～2.0，pH6.8～7.0，以20%的瓶装量在1000mL的三角瓶中装入种子培养基200mL，0.1MPa，118～120℃灭菌15min，冷却后以5%～10%的接种量接入斜面菌种。②培养条件：温度：30～32℃，搅拌转速：108r/min（冲程7.6cm，下同），培养15～16h。（2）二级种子:①培养基成分：以淀粉水解糖代替葡萄糖，其余成分同一级种子培养基。②培养条件：温度：30～32℃，搅拌转速：200r／min，通风比1：0.2m3/（m3•min），培养8～11h。2、种子培养基和种子扩大培养条件：三级种子培养，其培养基配方和培养条件基本与二级种子相同，只是培养时间稍短：6～8h。工业生产中,培养条件和原材料质量都应严格控制,以保证种子质量的稳定性。三级种子培养，其培养基配方和培养条件基本与二级种子相同，只是（二）赖氨酸的发酵生产1、发酵培养基配方（％）和灭菌：淀粉水解糖13.5，KH2PO4·7H2O0.1，MgSO4·7H2O0.05，(NH4)2SO41.2，、(NH2)2CO0.4，玉米浆1.0，毛发水解废液1.0，甘蔗糖蜜2.0，pH6.7。在5m3发酵罐中投入培养液3t，加甘油聚醚1L。0.1MPa、118～120℃灭菌30min，立即通入冰盐水冷却至30℃。2、发酵在1.01×105Pa压力下，加热至118～120℃灭菌30min，立即通入冰盐水冷却至30℃，按10％（体积分数）比例接种，以1:0.6（体积比）通气量于30℃发酵42～51h，搅拌速度为180r/min。（二）赖氨酸的发酵生产1、发酵培养基配方（％）和灭菌：合成原理谷氨酸生产机理分为以下几个环节：①淀粉经过水解转化为以葡萄糖为代表的单糖；②葡萄糖经过EMP途径或HMP途径转化为丙酮酸；③丙酮酸经过三羧酸循环（TCA）转化为α-酮戊二酸；④α-酮戊二酸经过氨基化生成谷氨酸。谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸合成途径见下图合成原理谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸合成途径示意图谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸合成途径示意图谷氨酸生产工艺过程四部分组成：淀粉水解糖制备，谷氨酸发酵、提取、精制。淀粉水解糖的制备淀粉水解糖制备方法：酸法、双酶法、酸酶法等。酸酶法淀粉水解糖制备工艺过程。谷氨酸生产工艺过程四部分组成：淀粉水解糖制备，谷氨酸发酵、提调浆将淀粉原料调成粉浆，保持一定的浓度及pH值，将料液泵入水解锅，水解糖化。粉浆的浓度、酸度及糖化时间等对淀粉的水解反应有直接的影响。淀粉乳的浓度越低，水解液的葡萄糖值（DE值）越高，色泽越浅。在淀粉水解操作中，淀粉乳浓度一般采用18～19Be。水解蒸汽直接加热。压力与淀粉水解反应速度成正比，压力升高，水解反应速度加快。为加快水解速度，提高设备的生产能力，可增大水解反应压力。在相同的条件下，达到一定的糖化效果，压力升高时，反应时间短；反之，反应时间加长。调浆将淀粉原料调成粉浆，保持一定的浓度及pH值，将料液泵中和由糖化锅压出来的糖化液温度很高(140～150℃)，冷却、中和。中和的目的是降低糖化液酸度，使糖液中胶体物质凝聚析出，便于过滤除去。中和剂为纯碱，也可用烧碱配成NaOH溶液。用纯碱中和，反应较温和，糖液质量有保证，但是产生泡沫多；用烧碱中和，易局部过碱使葡萄糖发生焦化变为焦糖（焦糖抑制谷氨酸菌的生长，增加糖液色泽及精制困难）。在操作中将碱配成一定的浓度，然后再用于中和。中和由糖化锅压出来的糖化液温度很高(140～150℃)，冷脱色

活性炭吸附法常用粉末状活性炭。活性炭耗量视糖液色泽情况与活性炭质量而定。粉末炭用量相当于投淀粉量0.6%～0.8%。脱色效果与投炭量、质量、温度、pH值、时间有关脱色温度低些，对脱色效果较为有利，但温度过低，将使糖液粘牲加强，难以过滤；在70℃左右。活性炭在酸性条件下脱色能力较强。脱色需一定的搅拌时间(≥0.5h)，使活性炭充分起作用。氨基酸的生产课件离子交换树脂脱色选择性强，脱色效果较好，便于管道化、连续化及自动化操作，减轻劳动强度。过滤

常用板框压滤；用于脱色的活性碳起过滤介质和助滤剂的作用。离子交换树脂脱色菌种的扩大培养斜面培养产生菌是棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属的细菌；都是好氧微生物，都需要以生物素为生长因子。我国用北京棒杆菌AS1.229、钝齿棒杆菌AS1542等。斜面培养用蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成pH7.0～7.2的琼脂培养基，在32℃培养18～24h，合格后，放冰箱保存备用。一级种子培养采用由葡萄糖、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的液体培养基；以1L三角瓶装液体培养基200～250mL振荡培养，在32℃培养12h，如无污染，质量达到要求，贮于4℃冰箱备用。菌种的扩大培养二级种子培养用种子罐培养，接种量1%，培养基组成和一级种子相仿，主要区别是用水解糖代替葡萄糖，于32℃下通气培养7～10h，经质检合格可移种至发酵罐（或冷却至10℃备用）。种子质量要求：无杂菌及噬菌体感染，菌体大小均匀，呈单个或八字排列。二级种子培养结束时要求活菌数为108～109个细胞/mL，摄氧率>1000μL氧/mL种子液·h。二级种子培养用种子罐培养，接种量1%，培养基组成和一级种氨基酸发酵的工艺控制(1)菌体生长期，几乎不产酸，大约12h，此期泡沫较多并放出大量发酵热，必须进行冷却。(2)菌体生长停止转入产物合成期，菌体浓度基本不变，糖与尿素分解后产生α-酮戊二酸和氨，用来合成谷氨酸。(3)发酵后期，菌体衰老，糖耗缓慢，当酸浓度不再增加时，需及时放罐，发酵周期一般为30h。氨基酸发酵的工艺控制（1）培养基成分及其控制（培养基各成分的作用）①菌体生长、氨基酸合成均需要氮；氮源还用来调节pH值，因此氮源的需要量比一般发酵要多。②谷氨酸发酵的碳/氮=100/(15～21)，碳/氮=100/11时才开始积累谷氨酸。③在消耗氮源中，合成菌体用氮源仅占氮3％～6％，合成谷氨酸氮源占30％～80％。④在实际生产中，采用尿素或氨水为氮源时，还有一部分氮用来调节pH值，另一部分氮源被分解随空气逸出，因此用量更大。在谷氨酸发酵培养中当糖浓度为12.5％、总尿素量为3％，碳：氮=100：28。（1）培养基成分及其控制（培养基各成分的作用）

说明：不同的碳氮比对氨基酸生物合成产生显著影响，如谷氨酸发酵中，适量的NH4+可减少α-酮戊二酸的积累，促进谷氨酸的合成；过量NH4+会使生成的谷氨酸受谷酰胺合成酶的作用转化为谷酰胺。⑤氨基酸发酵还需要无机盐、生长因子等。说明：（2）种龄和种量的控制一级种子种龄控制在11～12h；二级种子种龄控制在7～8h。一次初糖谷氨酸发酵接种量1％。种量过多，使菌体生长速度过快，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸不高；如果种量过少，则菌体增长缓慢，发酵时间延长，容易染菌。

（2）种龄和种量的控制（3）温度的影响及其控制菌体生长最适温度和氨基酸合成最适温度不同。菌体生长最适温度30～32℃；温度过高，则菌体易衰老，pH值高，糖耗慢，周期长，酸产量低，如遇这种情况，除维持最适生长温度外还需适当减少风量，并采取少量多次流加尿素等措施，以促进菌体生长。发酵中、后期，维持最适宜产酸温度34～37℃，以利谷氨酸合成。（3）温度的影响及其控制菌体生长最适温度和氨基酸合成最适温度

（4）pH值的影响及其控制

影响酶的活性和菌的代谢。谷氨酸发酵，pH=7.0～8.0积累谷氨酸，pH=5.0～5.8，则易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。发酵前期pH值偏高对生长不利，糖耗慢，发酵周期延长；pH值偏低，菌体生长旺盛，糖耗快，不利于谷氨酸合成。前期pH值偏高(pH=7.5～8.0)对抑制杂菌有利，故控制发酵前期的pH值以7.5左右。中后期的pH值为7.2左右。（4）pH值的影响及其控制生产上控制pH值的方法流加尿素（常用）；流加氨水①流加尿素的数量和时间根据pH值变化、菌体生长、糖耗情况和发酵阶段等决定。当菌体生长和糖耗均缓慢时，要少量多次地流加尿素，避免pH值过高而影响菌体生长；菌体生长和糖耗均快时，流加尿素可多些，使pH值适当高些，以抑制生长；发酵后期，残糖很少，接近放罐时，尽量少加或不加尿素，以免造成浪费和增加氨基酸提取困难。②流加氨水，因氨水作用快，对pH的影响大，故应采用连续流加。生产上控制pH值的方法流加尿素（常用）；流加氨水（5）氧的影响及其控制

不同的种龄、种量，培养基成分，发酵阶段及发酵罐大小要求通风量不同。长菌阶段，通风量过大，生物素缺乏，会抑制菌体生长，表现出耗糖慢、pH高、菌体生长缓慢；产酸阶段，需要大量供氧，如通气量不足，pH低，耗糖快，长菌不产酸，积累乳酸和琥珀酸。通气量过大，不利于α-酮戊二酸进一步还原氨基化，而大量积累α-酮戊二酸。在适量通气条件下，才能大量积累谷氨酸。氨基酸的生产课件从空气过滤、培养基、设备、环境等环节严格把关。谷氨酸生产菌对噬菌体和杂菌的抵抗能力较弱。发酵过程中污染杂菌或噬菌体，轻则出现谷氨酸收率低、难提取；重则倒罐，造成很大经济损失。

（6）防止噬菌体和杂菌的污染

从空气过滤、培养基、设备、环境等环节严格把关。（6）防止噬谷氨酸的提取和精制工艺

常用方法：等电点法、离子交换法、锌盐法。提取（1）等电点法谷氨酸分子中有2个羧基、1个氨基，pK1=2.91(α-COOH)、pK2=4.25(γ-COOH)、pK3=9.67(α-NH3+)，其等电点为pH=3.22

将发酵液调节到pH=3.22，谷氨酸沉淀析出。此法操作方便，设备简单，一次收率达60％左右；缺点是周期长，占地面积大。谷氨酸的提取和精制工艺常用方法：等电点法、离子交换法、锌盐氨基酸的生产课件

（2）离子交换法

发酵液的pH<3.22时，谷氨酸以阳离子状态存在，用阳离子交换树脂提取，吸附在树脂上的谷氨酸阳离子再用碱洗脱下来，收集谷氨酸洗脱液，经冷却，加盐酸调pH=3.0～3.2进行结晶，再用离心分离机即可得谷氨酸结晶。此法过程简单，周期短，设备省，占地少，提取总收率可达80％～90％缺点是酸碱用量大，废液污染环境。氨基酸的生产课件理论上讲，上柱发酵液的pH值应低于3.22，但实际生产上发酵液的pH值并不低于3.22，而是在5.0～5.5就可上柱。原因：发酵液中含有一定数量的NH4+、Na+阳离子，优先与树脂进行交换反应，放出H+离子，使溶液的pH值降低，谷氨酸带正电荷成为阳离子而被吸附，上柱时应控制溶液的pH值不高于6.0。

理论上讲，上柱发酵液的pH值应低于3.22，但实际生产上发酵氨基酸的生产课件中和、精制中和谷氨酸的饱和溶液加碱进行中和，谷氨酸中和反应pH应控制在谷氨酸第二等电点pH=6.96。当pH值太高时，生成谷氨酸二钠。除铁、除锌有硫化钠和树脂法两种。中和、精制中和谷氨酸的饱和溶液加碱进行中和，硫化钠可与Fe2+、Zn2+反应生成硫化锌沉淀而除去。树脂除铁是利用弱酸性阳离子交换树脂，吸附铁或锌得以除去。树脂法除铁或锌，解决了硫化除铁引起的环境污染问题，改善了操作条件，提高味精质量，是一种较为理想的除铁方法。硫化钠可与Fe2+、Zn2+反应生成硫化锌沉淀而除去。脱色

活性炭脱色法和离子交换树脂法活性炭脱色主要是粉末状的药用炭和GH-15颗粒活性炭两种。粉末活性炭脱色，一种方法是在中和过程中加炭脱色后除去铁，另一种方法是中和液洗涤除铁，用谷氨酸回调pH=6.2～6.4，蒸汽加热60℃，使谷氨酸全部溶解，再加入适量的活性炭脱色。经粉末活性炭脱色后，往往透光率达不到要求，需进入GH-15活性炭柱进行最后一步脱色工序。

离子交换树脂脱色主要靠树脂的多孔隙表面对色素进行吸附，树脂的基团与色素的某些基团形成共价键，对杂质起到吸附与交换作用，一般选用弱碱性阴离子交换树脂。氨基酸的生产课件浓缩和结晶

a.谷氨酸钠在水中的溶解度很大，必须除去大量的水分，使溶液达到过饱和状态。

b.为了避免因温度太高，谷氨酸钠脱水变成焦谷氨酸钠，采用减压蒸馏法进行中和液的浓缩和结晶，真空度一般在80kPa以上，温度为65～70℃。

c.为了使味精的结晶颗粒整齐，采用投晶种结晶法，完成结晶后，经离心机分离，振动床干燥、筛分，再经过包装，即成成品味精。

浓缩和结晶a.谷氨酸钠在水中的溶解度很大，必须除去大量的L-天（门）冬氨酸的生产L-天（门）冬氨酸(简写L-ASP)是天然存在的重要氨基酸，工业上主要采用L-天门冬氨酸酶转化富马酸的方法得到。L-ASP为白色结晶或结晶性粉末，略带酸味，微溶于水，不溶于乙醇和乙醚；是一种酸性氨基酸，可作为合成其它们氨基酸如丙氨酸、苯丙氨酸的主要原料，也可用作合成其它精细化学品，如天苯、天丙二肽等，是重要的化工原料。其它氨基酸生产L-天（门）冬氨酸的生产其它氨基酸生产L-ASP可以作为药品和食品营养增补剂使用。医药上主要作为治疗心脏病、肝功能促进剂、氨解毒剂、疲劳消除剂和氨基酸输液成分；食品上主要用于鲜味剂和高甜味剂，其中天冬甜精的甜度大于蔗糖200倍，且热量低，不蚀牙齿，加入橘子汁等夏季饮料中，具有独特的爽口香味，天门冬氨酸钠盐可以抑制食品中色、香、味之变化，增加饮料中CO2的保持率；天门冬氨酸具有消除疲劳之功效，日本味之素公司用天门冬氨酸为主要成分配成营养饮料，具有显著的消除疲劳的效果。L-ASP可以作为药品和食品营养增补剂使用。医药上主要作为治L-ASP生产工艺流程如下：L-ASP生产工艺流程如下：赖氨酸的生产生产赖氨酸的方法有四种：血蛋白质为原料的蛋白质水解法；己内酰胺、丙烯腈等为原料的化学合成法；以淀粉糖及糖蜜为原料的直接发酵法及二氨基庚二酸前体添加发酵法；DL-己内酰胺等为原料的酶法。直接发酵法生产赖氨酸可以以谷氨酸棒杆菌、北京棒杆菌、黄色短杆菌或乳糖酸发酵短杆菌等为发酵菌种，在生产中控制好通气、pH值、温度等发酵条件，以防产生菌在发酵培养中的回复突变在赖氨酸生产中控制溶氧浓度特别重要，供氧不足，将导致乳酸积累，并可能导致赖氨酸生产受到不可逆性抑制，该抑制作用和细胞膜透性有关，因为供氧不足使细胞内的赖氨酸和磷脂含量增加，但发酵液中赖氨酸的量减少。发酵的pH值控制在4.5～7.5,可通过补氨加以控制；发酵温度控制在31～32℃；糖质量分数控制在5%～7%，超过12%时赖氨酸的生成显著受到阻碍。赖氨酸的生产氨基酸的生产

氨基酸的生产学习内容概述合成原理谷氨酸生产工艺过程其它氨基酸生产学习内容概述概述

氨基酸的应用食品工业可提高食品的营养价值；具有鲜味。医药工业是构成蛋白质的基本单位，参与体内代谢和各种生理机能活动。饲料工业赖氨酸、蛋氨酸，提高饲料的营养价值。化学工业洗涤剂—十二酰基谷氨酸钠肥皂；润肤剂；人造纤维；涂料。农业具有特殊作用，日本使用的N-月桂酰-L-异戊氨酸，能防止稻瘟病，提高米的蛋白质含量；长链酰基氨基酸能提高农作物对病害的抵抗力。概述

氨基酸的应用食品工业可提高食品的营养价值；具有鲜味。生产方法提取法将蛋白质原料用酸水解，从水解液中提取氨基酸。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸用提取法生产。合成法D、L-蛋氨酸，D、L-丙氨酸，甘氨酸和苯丙氨酸；需进行拆分。酶法利用微生物产生的酶制造氨基酸。赖氨酸、色氨酸、天冬氨酸、酪氨酸可用酶法生产。发酵法以淀粉水解糖，或糖蜜、醋酸为原料，利用氨基酸生产菌进行代谢发酵。发酵工艺，采用分批流加法，计算机控制，生产管理自动化，产酸率和转化率均较高。我国20世纪60年代发酵法生产谷氨酸，目前发展相当规模，赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等用发酵法和酶法生产。生产方法提取法将蛋白质原料用酸水解，从水解液中提取氨基项目实施任务一L-赖氨酸的发酵生产一、生产前准备（二）确定生产技术、生产菌种和工艺路线1.

生产技术：微生物直接发酵技术2.菌种：北京棒状杆菌AS1.5633.发酵工艺路线项目实施任务一L-赖氨酸的发酵生产一、生产前准备二、生产工艺过程（一）菌种培养1、斜面培养基和培养条件（1）培养基成分（％）为:葡萄糖0.5（保藏斜面培养基不加），牛肉膏1.0，蛋白胨1.0，NaCl0.5，琼脂2.0，pH7.0～7.2。0.1MPa，灭菌30min后，于30℃保温24h，检查无菌后，放冰箱备用。（2）培养条件：菌种活化后于30～32℃恒温培养18～24h。二、生产工艺过程（一）菌种培养2、种子培养基和种子扩大培养条件：（1）一级种子:①培养基成分（%）:葡萄糖2.0，KH2PO40.1，MgSO4·7H2O0.05，(NH4)2SO40.4，CaCO30.5,(NH2)2CO0.1，玉米浆1.0～2.0，含氮生物原料水解液1.0～2.0，pH6.8～7.0，以20%的瓶装量在1000mL的三角瓶中装入种子培养基200mL，0.1MPa，118～120℃灭菌15min，冷却后以5%～10%的接种量接入斜面菌种。②培养条件：温度：30～32℃，搅拌转速：108r/min（冲程7.6cm，下同），培养15～16h。（2）二级种子:①培养基成分：以淀粉水解糖代替葡萄糖，其余成分同一级种子培养基。②培养条件：温度：30～32℃，搅拌转速：200r／min，通风比1：0.2m3/（m3•min），培养8～11h。2、种子培养基和种子扩大培养条件：三级种子培养，其培养基配方和培养条件基本与二级种子相同，只是培养时间稍短：6～8h。工业生产中,培养条件和原材料质量都应严格控制,以保证种子质量的稳定性。三级种子培养，其培养基配方和培养条件基本与二级种子相同，只是（二）赖氨酸的发酵生产1、发酵培养基配方（％）和灭菌：淀粉水解糖13.5，KH2PO4·7H2O0.1，MgSO4·7H2O0.05，(NH4)2SO41.2，、(NH2)2CO0.4，玉米浆1.0，毛发水解废液1.0，甘蔗糖蜜2.0，pH6.7。在5m3发酵罐中投入培养液3t，加甘油聚醚1L。0.1MPa、118～120℃灭菌30min，立即通入冰盐水冷却至30℃。2、发酵在1.01×105Pa压力下，加热至118～120℃灭菌30min，立即通入冰盐水冷却至30℃，按10％（体积分数）比例接种，以1:0.6（体积比）通气量于30℃发酵42～51h，搅拌速度为180r/min。（二）赖氨酸的发酵生产1、发酵培养基配方（％）和灭菌：合成原理谷氨酸生产机理分为以下几个环节：①淀粉经过水解转化为以葡萄糖为代表的单糖；②葡萄糖经过EMP途径或HMP途径转化为丙酮酸；③丙酮酸经过三羧酸循环（TCA）转化为α-酮戊二酸；④α-酮戊二酸经过氨基化生成谷氨酸。谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸合成途径见下图合成原理谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸合成途径示意图谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸合成途径示意图谷氨酸生产工艺过程四部分组成：淀粉水解糖制备，谷氨酸发酵、提取、精制。淀粉水解糖的制备淀粉水解糖制备方法：酸法、双酶法、酸酶法等。酸酶法淀粉水解糖制备工艺过程。谷氨酸生产工艺过程四部分组成：淀粉水解糖制备，谷氨酸发酵、提调浆将淀粉原料调成粉浆，保持一定的浓度及pH值，将料液泵入水解锅，水解糖化。粉浆的浓度、酸度及糖化时间等对淀粉的水解反应有直接的影响。淀粉乳的浓度越低，水解液的葡萄糖值（DE值）越高，色泽越浅。在淀粉水解操作中，淀粉乳浓度一般采用18～19Be。水解蒸汽直接加热。压力与淀粉水解反应速度成正比，压力升高，水解反应速度加快。为加快水解速度，提高设备的生产能力，可增大水解反应压力。在相同的条件下，达到一定的糖化效果，压力升高时，反应时间短；反之，反应时间加长。调浆将淀粉原料调成粉浆，保持一定的浓度及pH值，将料液泵中和由糖化锅压出来的糖化液温度很高(140～150℃)，冷却、中和。中和的目的是降低糖化液酸度，使糖液中胶体物质凝聚析出，便于过滤除去。中和剂为纯碱，也可用烧碱配成NaOH溶液。用纯碱中和，反应较温和，糖液质量有保证，但是产生泡沫多；用烧碱中和，易局部过碱使葡萄糖发生焦化变为焦糖（焦糖抑制谷氨酸菌的生长，增加糖液色泽及精制困难）。在操作中将碱配成一定的浓度，然后再用于中和。中和由糖化锅压出来的糖化液温度很高(140～150℃)，冷脱色

活性炭吸附法常用粉末状活性炭。活性炭耗量视糖液色泽情况与活性炭质量而定。粉末炭用量相当于投淀粉量0.6%～0.8%。脱色效果与投炭量、质量、温度、pH值、时间有关脱色温度低些，对脱色效果较为有利，但温度过低，将使糖液粘牲加强，难以过滤；在70℃左右。活性炭在酸性条件下脱色能力较强。脱色需一定的搅拌时间(≥0.5h)，使活性炭充分起作用。氨基酸的生产课件离子交换树脂脱色选择性强，脱色效果较好，便于管道化、连续化及自动化操作，减轻劳动强度。过滤

常用板框压滤；用于脱色的活性碳起过滤介质和助滤剂的作用。离子交换树脂脱色菌种的扩大培养斜面培养产生菌是棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属的细菌；都是好氧微生物，都需要以生物素为生长因子。我国用北京棒杆菌AS1.229、钝齿棒杆菌AS1542等。斜面培养用蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成pH7.0～7.2的琼脂培养基，在32℃培养18～24h，合格后，放冰箱保存备用。一级种子培养采用由葡萄糖、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的液体培养基；以1L三角瓶装液体培养基200～250mL振荡培养，在32℃培养12h，如无污染，质量达到要求，贮于4℃冰箱备用。菌种的扩大培养二级种子培养用种子罐培养，接种量1%，培养基组成和一级种子相仿，主要区别是用水解糖代替葡萄糖，于32℃下通气培养7～10h，经质检合格可移种至发酵罐（或冷却至10℃备用）。种子质量要求：无杂菌及噬菌体感染，菌体大小均匀，呈单个或八字排列。二级种子培养结束时要求活菌数为108～109个细胞/mL，摄氧率>1000μL氧/mL种子液·h。二级种子培养用种子罐培养，接种量1%，培养基组成和一级种氨基酸发酵的工艺控制(1)菌体生长期，几乎不产酸，大约12h，此期泡沫较多并放出大量发酵热，必须进行冷却。(2)菌体生长停止转入产物合成期，菌体浓度基本不变，糖与尿素分解后产生α-酮戊二酸和氨，用来合成谷氨酸。(3)发酵后期，菌体衰老，糖耗缓慢，当酸浓度不再增加时，需及时放罐，发酵周期一般为30h。氨基酸发酵的工艺控制（1）培养基成分及其控制（培养基各成分的作用）①菌体生长、氨基酸合成均需要氮；氮源还用来调节pH值，因此氮源的需要量比一般发酵要多。②谷氨酸发酵的碳/氮=100/(15～21)，碳/氮=100/11时才开始积累谷氨酸。③在消耗氮源中，合成菌体用氮源仅占氮3％～6％，合成谷氨酸氮源占30％～80％。④在实际生产中，采用尿素或氨水为氮源时，还有一部分氮用来调节pH值，另一部分氮源被分解随空气逸出，因此用量更大。在谷氨酸发酵培养中当糖浓度为12.5％、总尿素量为3％，碳：氮=100：28。（1）培养基成分及其控制（培养基各成分的作用）

说明：不同的碳氮比对氨基酸生物合成产生显著影响，如谷氨酸发酵中，适量的NH4+可减少α-酮戊二酸的积累，促进谷氨酸的合成；过量NH4+会使生成的谷氨酸受谷酰胺合成酶的作用转化为谷酰胺。⑤氨基酸发酵还需要无机盐、生长因子等。说明：（2）种龄和种量的控制一级种子种龄控制在11～12h；二级种子种龄控制在7～8h。一次初糖谷氨酸发酵接种量1％。种量过多，使菌体生长速度过快，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸不高；如果种量过少，则菌体增长缓慢，发酵时间延长，容易染菌。

（2）种龄和种量的控制（3）温度的影响及其控制菌体生长最适温度和氨基酸合成最适温度不同。菌体生长最适温度30～32℃；温度过高，则菌体易衰老，pH值高，糖耗慢，周期长，酸产量低，如遇这种情况，除维持最适生长温度外还需适当减少风量，并采取少量多次流加尿素等措施，以促进菌体生长。发酵中、后期，维持最适宜产酸温度34～37℃，以利谷氨酸合成。（3）温度的影响及其控制菌体生长最适温度和氨基酸合成最适温度

（4）pH值的影响及其控制

影响酶的活性和菌的代谢。谷氨酸发酵，pH=7.0～8.0积累谷氨酸，pH=5.0～5.8，则易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。发酵前期pH值偏高对生长不利，糖耗慢，发酵周期延长；pH值偏低，菌体生长旺盛，糖耗快，不利于谷氨酸合成。前期pH值偏高(pH=7.5～8.0)对抑制杂菌有利，故控制发酵前期的pH值以7.5左右。中后期的pH值为7.2左右。（4）pH值的影响及其控制生产上控制pH值的方法流加尿素（常用）；流加氨水①流加尿素的数量和时间根据pH值变化、菌体生长、糖耗情况和发酵阶段等决定。当菌体生长和糖耗均缓慢时，要少量多次地流加尿素，避免pH值过高而影响菌体生长；菌体生长和糖耗均快时，流加尿素可多些，使pH值适当高些，以抑制生长；发酵后期，残糖很少，接近放罐时，尽量少加或不加尿素，以免造成浪费和增加氨基酸提取困难。②流加氨水，因氨水作用快，对pH的影响大，故应采用连续流加。生产上控制pH值的方法流加尿素（常用）；流加氨水（5）氧的影响及其控制

不同的种龄、种量，培养基成分，发酵阶段及发酵罐大小要求通风量不同。长菌阶段，通风量过大，生物素缺乏，会抑制菌体生长，表现出耗糖慢、pH高、菌体生长缓慢；产酸阶段，需要大量供氧，如通气量不足，pH低，耗糖快，长菌不产酸，积累乳酸和琥珀酸。通气量过大，不利于α-酮戊二酸进一步还原氨基化，而大量积累α-酮戊二酸。在适量通气条件下，才能大量积累谷氨酸。氨基酸的生产课件从空气过滤、培养基、设备、环境等环节严格把关。谷氨酸生产菌对噬菌体和杂菌的抵抗能力较弱。发酵过程中污染杂菌或噬菌体，轻则出现谷氨酸收率低、难提取；重则倒罐，造成很大经济损失。

（6）防止噬菌体和杂菌的污染

从空气过滤、培养基、设备、环境等环节严格把关。（6）防止噬谷氨酸的提取和精制工艺

常用方法：等电点法、离子交换法、锌盐法。提取（1）等电点法谷氨酸分子中有2个羧基、1个氨基，pK1=2.91(α-COOH)、pK2=4.25(γ-COOH)、pK3=9.67(α-NH3+)，其等电点为pH=3.22

将发酵液调节到pH=3.22，谷氨酸沉淀析出。此法操作方便，设备简单，一次收率达60％左右；缺点是周期长，占地面积大。谷氨酸的提取和精制工艺常用方法：等电点法、离子交换法、锌盐氨基酸的生产课件

（2）离子交换法

发酵液的pH<3.22时，谷氨酸以阳离子状态存在，用阳离子交换树脂提取，吸附在树脂上的谷氨酸阳离子再用碱洗脱下来，收集谷氨酸洗脱液，经冷却，加盐酸调pH=3.0～3.2进行结晶，再用离心分离机即可得谷氨酸结晶。此法过程简单，周期短，设备省，占地少，提取总收率可达80％～90％缺点是酸碱用量大，废液污染环境。氨基酸的生产课件理论上讲，上柱发酵液的pH值应低于3.22，但实际生产上发酵液的pH值并不低于3.22，而是在5.0～5.5就可上柱。原因：发酵液中含有一定数量的NH4+、Na+阳离子，优先与树脂进行交换反应，放出H+离子，使溶液的pH值降低，谷氨酸带正电荷成为阳离子而被吸附，上柱时应控制溶液的pH值不高于6.0。

理论上讲，上柱发酵液的pH值应低于3.22，但实际生产上发酵氨基酸的生产课件中和、精制中和谷氨酸的饱和溶液加碱进行中和，谷氨酸中和反应pH应控制在谷氨酸第二等电点pH=6.96。当pH值太高时，生成谷氨酸二钠。除铁、除锌