第八章 氨基酸生产工艺

第八章氨基酸生产工艺第一节谷氨酸生产工艺一、 概述：1866年德国（）博士利用H2SO4水解小麦面筋，分离一种酸性氨基酸命名谷氨酸。1910年日本味之素公司首先以面筋水解方法生产谷氨酸。1956年日本协和发酵公司分离选育一种新的细菌——谷氨酸棒状杆菌，进行工业化生产研究。1957年发酵法生产谷氨酸正式商业生产。随后其产量连年递增，为各种氨基酸产量的首位。我国味精生产开始于1923年，上海天厨味精厂最先用水解法生产。1958年开始筛选生产谷氨酸的菌种。1969年我国分离选育出北京棒状杆菌AS.1.299和钝齿棒杆菌AS.1.542两株生产菌，同年在上海建厂，随后全国各地纷纷投产。随着几十年的发展建设，目前味精产量世界第一。年产量65万吨当前我国谷氨酸产业总体发展态势是：产量稳步增长，年平均增长率6.9%，生产技术水平不断提高，综合单耗较10年前降低22.6%，技术水平接近国际先进水平。2001年，莲花集团实施大规模技术改造后，谷氨酸钠生产能力由年产率14万吨扩大到30万吨，超过日本味之素成为世界最大生产企业。同时行业也在诸多问题，与发达国家相比，自动化水平底，在发酵产酸以及转化率，菌种选育方面差距较大；企业人员多，消耗大：成本低，技术开发力量缺乏，品种单一，多数味精厂家经营风险不断加大，市场价格竞争平均成本约12000元/吨，有些厂家已经处于微力或亏损状态。第一节谷氨酸生产工艺二、谷氨酸发酵生产（淀粉质原料）1、工艺流程2、淀粉质水解糖制备发酵生产中谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉糊精，发酵前须要将原料水解为葡萄糖，才能供发酵用，工业上将这一过程为糖化。第一节谷氨酸生产工艺①酸解法：以酸为催化剂，高温下将淀粉水解，转化为葡萄糖。优点：水解时间短，生产能力大，但要求设备耐酸腐蚀，耐高温高压。淀粉乳浓度不宜过高，否则淀粉转化率低，淀粉水解副产物多。工艺流程②双酶法采用专一性很强的淀粉酶以及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖优点：水解条件温和，不需要耐酸、高压高温设备。酶以及作用专一性强，副产物少。淀粉转化率高。缺点：要求设备多，酶解时间长，糖液过滤困难。工艺流程：③先将淀粉先用淀粉乳浓度较酸法提高，而且容易控制生产。水解时间短。酸水解PH可以稍高，从而减少副产物生成。若PH过低。尽管水解时间短，但糖液色泽加深工艺流程:三、谷氨酸发酵机理谷氨酸生物化学合成途径（1）糖代谢途径，微生物在发酵过程中代谢生成谷氨酸，首先要形成谷氨酸碳架，糖作为主要碳源生成碳架代谢，主要是通过两个途径来实现即糖发酵途径5mp和单磷酸己糖支HMP。（2）氨的导入和还原性氨基化：在发酵过程中在谷氨酸脱氢酶参与下将氮即铵离子还原性氨基化，与糖代谢生成α-酮戊二酸生成谷氨酸。四、谷氨酸发酵菌及其扩大培养1、生产菌种：北京棒杆菌AS.1.299，钝齿棒状杆菌AS.1.542天津棒杆菌T6-13黄色短杆菌N06172．菌种扩大培养工艺流程四、谷氨酸发酵菌及其扩大培养3、 响种子质量要求①镜检：要求菌体大小均匀，呈现单个或八字形排列。细胞呈棒状略有弯曲，革兰氏染色呈阳性，表明细胞生长繁殖旺盛。②二级种子培养过程中，PH值变化呈现一定规律，以PH6.8上升到8左右，然后又逐步下降，PH下降到7.0~7.2时，结束二级种子的培养，约7~10小时左右。③二级种子活菌浓度要求达到108~109个/毫升，实际生产中应用光电比色计测定光密度。④二级种子要求活力旺盛一般菌体处于对数生长期繁殖力强。四、谷氨酸发酵菌及其扩大培养4、种子培养基配方①一级种子培养葡萄糖2~2.5%玉米浆0.5~2%尿素0.5%K2HPO40.1~0.3%MgSO40.04%Fe2ppmMn2ppmPH6.5¬7.2②二级种子培养基水解糖2~2.5%玉米浆0.5~2.5%尿素0.5%K2HPO40.1~0.3%MgSO40.04%Fe2ppmMn2ppmPH6.5¬7.2四、谷氨酸发酵菌及其扩大培养5、一，二级种子培养①一级种子培养条件通常用三角瓶进行液体振荡培养。培养条件：振幅76毫米，振荡频率96次/分钟，200~250毫升/1000毫升三角瓶，瓶口用6层砂布包扎。1千克/立方厘米的蒸汽压力灭菌30分钟每支斜面菌种接三支一级种子三角瓶，32℃培养12小时左右。四、谷氨酸发酵菌及其扩大培养②二级种子培养条件二级种子使用种子罐培养，一般二级种子数量是按发酵培养液体积1%来确定二级种子罐搅拌转速及通风量应根据种子罐大小和设备而定，一般培养时间7~10小时左右，种子培养成熟后，需要检验种子质量，简单操作：镜