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谷氨酸的发酵工艺 中国味精业空间巨大 21世纪东南亚地区味精人均消费量： 台湾：2000克 韩国：1200克 日本：1020克 香港：1000克 中国大陆：500克 中国味精消费每年至少有160万吨的空间 主要内容： 第一节：谷氨酸生产 第二节：谷氨酸的提取 第三节：谷氨酸制味精 第一节 谷氨酸生产 概述：氨基酸发酵 一. 谷氨酸生产原料 二. 谷氨酸产生菌 三. 谷氨酸的合成途径 四、谷氨酸代谢的调控 五. 谷氨酸的发酵工艺 概述 氨基酸发酵 1.氨基酸的作用： 组成蛋白质的基本成分； 可作为调味料； 提高食品的营养价值。 生产氨基酸的大国为日本和德国。 2.氨基酸生产方法 发酵法 化学合成法 酶法 抽提法 一. 谷氨酸的生产原料 国内： 淀粉（多数厂家） 糖蜜（少数厂家） 淀粉 水解 葡萄糖 谷氨酸生产菌 谷氨酸 糖蜜 预处理 去除生物素的糖蜜 谷氨酸生产菌 谷氨酸 （二）淀粉的糖化 淀粉 水解 葡萄糖 二、谷氨酸产生菌 1.种类： 谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜氨小杆菌、硫殖短杆菌。 我国使用的生产菌株是北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌D110、钝齿棒杆菌AS1.542、棒杆菌S-914和黄色短杆菌T6~13等。 三、谷氨酸合成途径 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 四、谷氨酸代谢的调控 谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异，而是： （一）菌体代谢调节控制 （二）细胞膜通透性的特异调节 （三）发酵条件的适合 （一）菌体代谢调节控制1.谷氨酸生物合成的调节机制 琥珀酸 ?-酮戊二酸脱氢酶（弱） ?-酮戊二酸 谷氨酸生物合成的调节机制 1. 优先合成与反馈调节 2.糖代谢的调节 （1）能荷控制 （2）能荷控制生物素对糖代谢的调节 3.氮代谢的调节 4.其他调节（如Cu 2+的调节） （二）细胞膜通透性的特异调节 将谷氨酸发酵菌在发酵液中积累的L-谷氨酸提取处理，再进一步中和、除铁、脱色加工精制成谷氨酸单钠盐（俗称味精），这个过程叫提炼。 从生产上分为谷氨酸提取与精制两个阶段。 目前国内各味精厂提取谷氨酸的主要方法： 1.等电点法 2.离子交换法 3.金属盐法 4.盐酸水解等电电法 5.离子交换膜电渗析法 国外提取谷氨酸方法： 日本：协和发酵采用 浓缩等电点工艺 美国：旋转真空膜过滤 其他方法提取谷氨酸 ③等电点-离子交换法 ④锌盐法 ⑤电渗析法 三、谷氨酸的晶型及其性质 α-型结晶：斜方六面晶体，纯度高，颗粒大，质量重，易沉降，与母液容易分离。 B-型结晶：粉状或针状、鳞片状、晶粒微细，纯度低，晶体无光泽，质量轻，难沉降，不易与沉淀分离，常常称为“轻质谷氨酸”。 谷氨酸结晶操作中要控制条件，避免B型结晶析出。 谷氨酸制味精 谷氨酸用适量的NaCO3溶液中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤、最终制成味精。 1.谷氨酸的中和：把谷氨酸加入水中，成为饱和溶液，然后加碱（ NaCO3 ）进行中和。 2.中和液除铁、除锌：硫化钠法、树脂法除铁锌。 3.谷氨酸中和液的脱色：活性炭脱色、离子交换树脂脱色。 4.中和液的浓缩和结晶：工业中都是采用蒸发方法。 重点与难点： 1.谷氨酸的生物合成 2.谷氨酸代谢的调控 * 主讲：刘保林 制作：刘保林 材料收集： 杨国敬 王海鹏 设计：吴涛 高超 池志远 淀粉：玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯的淀粉最为常用。 糖蜜：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜 醋酸 乙醇 正烷烃（液体石蜡） 氮源料：尿素或氨水。 酸解法 酶解法 酸酶（或酶酸）结合法 酸酶法 酶酸法 谷氨酸棒杆菌 呈一端膨大的棒状，折断分裂形成“八”字状排列 2.形态上共同特点（芽孢杆菌除外）: （1）革兰氏阳性 （2）菌体为球形、短杆至棒状 （3）不形成芽孢 （4）没有鞭毛，不能运动 （5）都是生物素缺陷型 （6）都是需氧型微生物 2、谷氨酸合成途径谷氨酸的生物合成过程中的几个途径 主要有： （1）糖酵解途径（EMP途径） （2）磷酸己糖途径（HMP途径） （3）三羧酸循环途径（TCA循环） （4）乙醛酸循环途径（DCA循环） （5）伍德-沃克反应（CO2固定反应） （6）α-酮戊二酸的还原氨基化反应 这6条途径之间是相互联系和相互制约的，如图所示： 葡萄糖 ②HMP