发酵工艺 味精生产

会计学1发酵工艺味精生产一、实验目的掌握味精生产工艺及技术二、实验原理味精，亦称味素。是一种安全可靠的食品添加剂，它能够增加菜肴的色、香、味，促进食欲，有益于人体健康。市场需求量大，已成为家家户户菜肴之必备辅助食品。主要成分为谷氨酸钠，具有旋光性，有D-型和L-型两种光学异构体。此外还含有少量食盐、水分、脂肪、糖、铁、磷等物质。纯的味精外观为一种白色晶体状粉末。味精易溶于水，当它溶于水（或唾液）时，会迅速电离为自由的钠离子和谷氨酸阴离子。第1页/共27页

化学名：L-谷氨酸单钠一水化物(简称MSG)或2-氨基戊二酸单钠-水化物，结构式：HOOC-CH2-CH2-CH-COONa·H2O

︱

NH2

生产菌株：黄色短杆菌T6-13，细胞短杆状，两端钝圆不分支，大小为（0.7-1.0）μm×（1.2-3.0）μm。革兰氏染色呈阳性，不形成芽孢。好气兼厌气型，26-37℃生长旺盛，PH6-10为生长最适PH，生物素是必须生长因子。

1.谷氨酸合成的方式

（1）氨基转移作用

-酮戊二酸+氨基酸——

谷氨酸+-酮酸

（2）还原氨基化作用

-酮戊二酸+NH4++NADPH2

——

谷氨酸+NADPH+H2O

第2页/共27页淀粉糖化的方法1.酸解法淀粉酸高温高压葡萄糖2.酶解法（双酶法）淀粉a-淀粉酶糊精和低聚糖糖化酶

葡萄糖(液化)（糖化）3.酸酶法淀粉酸解法糊精和低聚糖糖化酶

葡萄糖4.酶酸法淀粉a-淀粉酶糊精和低聚糖酸解法葡萄糖第3页/共27页味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备；(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵；(3)谷氨酸的提取及谷氨酸单钠的制备；(4)味精精制。

谷氨酸在等电点时，正负电荷相等，总净电荷等于零，形成偶极离子，此时溶解度最小，被析出成结晶状态。谷氨酸等电点PH为3.0-3.2.第4页/共27页味精发酵生产工艺流程

（2）第5页/共27页三、【实验设备及材料】

淀粉酶、糖化酶、水、碘液、活性炭、菲林试剂甲乙液、0.1%葡萄糖标准溶液、发酵罐、摇床、干燥箱、离心机培养基配制1、斜面培养基:

葡萄糖0.1%氯化钠0.5%牛肉膏1.0%琼脂2.0%蛋白胨1.0%PH7.0-7.2121℃灭菌30min2、一级种子培养基：葡萄糖2.5%尿素0.6%K2HPO40.1%MgSO4.7H2O0.04%玉米浆2.5-3.0mlph7.0

二级种子培养基：水解糖3.0%K2HPO40.1-0.2%尿素0.6%MgSO4.7H2O0.04%玉米浆0.5-0.6mlPH7.03、发酵培养基水解糖12-14%KCl0.05%尿素0.5-0.8%MgSO4.7H2O0.06%玉米浆0.6mlPH7.0Na2HPO40.17%

℃第6页/共27页四、【实验内容】1、原料预处理及淀粉水解糖制备淀粉水解糖制备液化阶段：首先利用α-淀粉酶将淀粉浆液化，降低淀粉黏度并将其水解成糊精和低聚糖。液化使用喷射液化器，工作蒸汽压0.4Mpa，温度维持在90℃，液化时间60min，碘色反应呈棕色即可。然后130-140℃灭酶5-10min。经板式换热器冷却到70℃以下，进入糖化罐。第7页/共27页糖化阶段：水解罐内先加一定底水，然后水解罐预热100-105℃，蒸汽压力为9.8-19.6kPa，将淀粉乳送至水解罐水解。加糖化酶，糖化温度控制在60℃左右，pH值4.0-4.4，糖化时间10-20min。糖化结束后，将糖化罐加热至80-85℃，灭酶30min。20%碘液检查糖化终点。静置冷却至45-50℃，过滤得葡萄糖液，作为培养液泵入发酵罐。第8页/共27页2、种子扩大培养及谷氨酸发酵（1）种子扩大培养一级种子培养于1000ml三角瓶中，装入180-200ml一级种子培养基，封口。灭菌、冷却后，按1%接种量接种，30-32℃，220r/min摇床震荡培养10-12h，

一级种子质量指标：镜检菌体粗壮、均匀，排列整齐；以琼脂平板检查，无杂菌，无噬菌斑；OD值净增0.6左右；PH6.4左右；残糖量在0.5%以下。

二级种子培养接种量为0.2%-0.5%，温度32-34℃，培养时间6-8h.

二级种子质量指标：PH在7.2左右，残糖含量1.5以下，其他指标与一级种子相同。注意事项：种子培养基的N源、生物素和磷盐适当高，但G2.5%左右。温度不要波动太大；适当通风搅拌；注意种子培养时间。

第9页/共27页（2）谷氨酸发酵⑴培养基的制备将制备好的灭菌培养在无菌条件下分装于已经灭过菌的500ml三角瓶中，每瓶装100ml。⑵接种与发酵将培养好的成熟种子接种于上述发酵培养基中，接种量为1％-2％.

发酵培养控制：0-16h为32-34℃,16h后为34-36℃。发酵液pH控制：0-12h为7.1-7.4，12-28h为7.1-7.3,28h后适当降低，一般为7.0以下，收瓶前为6.4-6.7。可用流尿调节，发酵过程流加尿素4-5次，每次0.6％-0.4％，最后一次0.3％-0.2％。总尿（含初尿）为发酵液量的2.5％-3.5％。发酵时间控制：34-36h第10页/共27页

3、谷氨酸的提取及谷氨酸单钠的制备（1）谷氨酸的提取将谷氨酸发酵液送至中和罐，温度降至22℃，然后加硫酸中和，使其pH值降至3.2，温度从22℃降至8℃。该过程要先以较快的速率加酸，将pH先调整至5.0，停止加酸1.5h，保证晶体增长。然后继续缓慢加酸调整，直至pH降为3.2，温度冷却至8℃，使之达到等电点，停止中和搅拌。停止搅拌后，静置4小时，关闭冷却水，放出上清液，底部谷氨酸结晶取出送离心机分离，所得湿谷氨酸供精制使用。

第11页/共27页（2）谷氨酸单钠的制备谷氨酸晶体加入40-60℃的温水溶解，用碳酸钠将谷氨酸溶液的pH值调至5.6,防止生成焦谷氨酸钠。4、味精的精制谷氨酸钠溶液活性炭脱色：PH5.0效果佳，加硫化钠溶液取去除铁离子。导入结晶罐，进行减压蒸发，当波美度达到29.5时放入晶种，进入育晶阶段，根据结晶罐内溶液的饱和度和结晶情况实时控制结晶罐的基本操作条件为罐内真空度0.075-0.085MPa，温度为60-70℃，浓缩液浓度波美度为33-36，结晶时间10-14h。第12页/共27页五、参数测定方法1、菌体OD值：发酵液稀释20倍，分光光度计于nm测吸光值。2、还原糖：菲林试剂法空白滴定预备滴定正式滴定计算：还原糖（以葡萄糖计，g/100ml或g）=（WA-B）×C

×10式中：A空白滴定消耗0.1%葡萄糖标准液量

B正式滴定消耗0.1%葡萄糖标准液量

C1ml葡萄糖标准液含葡萄糖量（0.001g）

W吸取样液相当样品量，ml或g

注意每次试样测试前必须做空白滴定，两次平行测定误差不得超过0.1ml第13页/共27页六、谷氨酸发酵的控制1、温度的控制。国内常用菌株的最适生长温度为30～34℃，产生谷氨酸的最适温度为34～36℃。0～12h的发酵前期，主要是长菌阶段；发酵12h后，菌体进入平衡期，增殖速度变得缓慢；温度提高到34～36℃，谷氨酸的生成量就增加。第14页/共27页2

、pH的控制

前期一般发酵前期pH控制在7.5-8.5左右，发酵中、后期pH控制在7.0～7.2，调低pH的目的在于提高与谷氨酸合成有关的酶的活力。尿素被谷氨酸生产菌细胞的脲酶所分解放出氨，因而发酵液的pH会上升。发酵过程中，由于菌体不断利用氨，以及有机酸和谷氨酸等代谢产物进入发酵液，使N源不足和发酵液pH下降，需再次流加尿素。第15页/共27页3、溶解氧的控制

在实际生产中，搅拌转速固定不变，通常用调节通风量来改变供氧水平。通风比（m3/m3.min

）：每分钟向1m3的发酵液中通入0.1cm3无菌空气，用1:0.1表示。第16页/共27页4、种龄和种量的控制

所谓种龄，是指在正常培养条件下，种子培养的时间。种龄长短关系到种子活力的强弱，影响下一次增殖的适应期长短。接种量多少，将明显影响种子生长期的长短。

第17页/共27页5、OD值的控制生物素是谷氨酸生产菌不可缺少的生长因子。当培养基的生物素将被耗尽时，细菌就停止增殖。提高生物素的含量，OD值会上升，但一方面细胞的膜通透性会变差，影响谷氨酸从胞内往胞外渗出；另一方面，在高生物素环境下，菌体只进行增殖并不生成谷氨酸。因此，控制OD值的增长，是保证菌体在胞外大量蓄积谷氨酸的重要手段。第18页/共27页6、泡沫的控制

生产上为了控制泡沫，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。目前谷氨酸发酵常用的消泡剂有：花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敌和硅酮等。天然油脂类的消泡剂的用量较大，一般为发酵液的0.1%～0.2%(体积分数)，泡敌的用量为0.02%～0.03%(体积分数)。第19页/共27页(4)、发酵异常现象及处理1发酵过程的检查①OD值的测定②细胞形态的观察③还原糖的测定④pH的测定⑤温度的测定⑥通风量的测定⑦残脲的测定⑧谷氨酸的测定第20页/共27页2、异常现象及处理①污染杂菌和感染噬菌体引起的发酵异常a.污染杂菌污染杂菌后，OD值增长快，糖耗也快，且发酵液泡沫增多，但谷氨酸生成量少。处理：如果发酵前期发现杂菌污染，可将培养基重新灭菌，并酌加培养基成分，重新接种后再发酵。如果发酵中期发现染菌，而pH、OD值和糖耗等尚属正常，此时可加大风量，按常规继续发酵。如果发酵后期染菌，一般对发酵影响不大。第21页/共27页b.感染噬菌体感染噬菌体后，OD值不上升甚至下跌，因此发酵液pH上升且变得粘稠，泡沫也增多。发酵液中很少有谷氨酸蓄积。处理：如果发酵前期发现感染噬菌体，可将培养基重新灭菌，或采用并罐法。如果发酵中期发现感染噬菌体，将培养基在70℃加热10min杀死噬菌体，补料补种，重新发酵。如果发酵后期染菌，一般对发酵影响不大。第22页/共27页②种子质量差引起的发酵异常将种龄过长或活力弱的种子接入发酵罐后，在发酵中、后期，糖耗就变得缓慢，pH不下降、波动不活跃，谷氨酸生成量少。处理：停止搅拌或减小通风量，追加生物素、磷盐和镁盐。

第23页/共27页③培养基配比差错引起的发酵异常a.生物素生物素是谷氨酸生产菌不可缺少的生长因子