谷氨酸工艺原理及控制.pptVIP

目录 1.摘要与 前言 2.药理效果与用途 3.生物合成途径 4.发酵工艺 5.三废 处理 摘要：谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用（EMP途径）、磷酸戊糖途径（HMP途径）、三羧酸循环（TCA循环）、乙醛酸循环和丙酮酸羧化支路等。生物合成谷氨酸的主要方式是α-酮戊二酸的还原性氨基化作用。谷氨酸的生物合成受机体内复杂机制的调控。影响谷氨酸发酵过程的参数有很多，谷氨酸发酵过程主要受种子质量，培养基组成，温度，pH以及供氧速率等因素控制。提取谷氨酸常用的工艺为等电点法和离子交换法。 前言 ：的一种，主要用于生产谷氨酸钠，即味精。我国的味精生产始于1923年，最初采用传统的蛋白质水解法。这种工艺原料消耗高（需要30多吨小麦的面筋才生产出1吨味精）、劳动条件差、污染严重、生产效率低、成本高，当时的最高年产量不足4000吨。1958年，我国广大的科技工作者，在国家的支持下联合攻关，选育菌种，自主创新选育了以淀粉质或糖蜜为原料生产谷氨酸的优良菌种，于1965年正式在上海味精厂首先投入工业化生产，继而在全国味精生产企业全面推广。微生物发酵法这一新工艺，生产条件温和，使劳动和环境得到大大的改善，生产的产品食用更加安全，并为节约宝贵的蛋白质资源、促进粮食深加工、提高农产品附加值作出了积极的贡献。发酵法生产谷氨酸是我国氨基酸工业科学技术的重大突破，是二十世纪六十年代谷氨酸发酵的重要成果，为生物技术在氨基酸工业中的应用开辟了广阔的前景。本文将从生产菌种、代谢途径、调控机制和提取工艺等方面对谷氨酸发酵生产工艺进行比较系统的论述。 生成谷氨酸的主要酶反应 谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用（EMP途径）、磷酸戊糖途径（HMP途径）、三羧酸循环（TCA循环）、乙醛酸循环和丙酮酸羧化支路等。在谷氨酸生物合成中，生成谷氨酸的主要酶反应有以下三种： （2）转氨酶（AT）催化的转氨反应 （3）谷氨酸合成酶（GS）催化的反应 谷氨酸生物合成的理想途径 由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径如图1所示 四·发酵工艺流程 1.发酵条件的控制 温度 温度对谷氨酸发酵的影响是多方面的，温度不仅会影响菌体内各种酶的活性，还会影响生物合成途径，此外，对发酵液的物理性质也会产生影响。因此。发酵过程需维持适宜的温度。一般来讲，谷氨酸产生菌的最适生长温度为30~34℃，其生产谷氨酸的最适温度为35~37℃。在谷氨酸发酵前期长菌的阶段应采用与种子扩大培养时相应的温度，以满足菌体生长最适温度。若发酵前期温度过高，菌体容易衰老，生产上常出现前劲大后劲小，后期产酸缓慢，菌体衰老自溶，周期长、产酸低，并影响提取；若前期温度过低，则菌体繁殖缓慢，周期长，必要时可补加玉米浆，以促进生长。一般控制在发酵开始的温度上，每隔5~6h升1℃即可。在发酵中、后期菌体生长已停止，由于谷氨酸脱氢酶的最适温度比菌体生长繁殖的温度要高，为大量积累谷氨酸，需要适当提高温度。 2.噬菌体与杂菌的防治 谷氨酸发酵过程中，污染噬菌体后，一般会出现“二高三低”，即pH高、残糖高；OD值低、温度低、谷氨酸产量低。发酵前期污染噬菌体通常表现为：吸光度下降；pH上升到8.0以上；耗糖缓慢或停止；产生大量泡沫，发酵液黏度大，甚至可拔丝，发酵液发红发灰，有刺激性气味；谷氨酸产量少或不产酸；镜检菌体少，形状不规则；平板检查有噬菌斑OD420OD650；精致中和时，色素深泡沫大，成品色重透光差收率低。发酵后期污染噬菌体对产酸影响不大，甚至会提高产酸量，但由于噬菌体污染，发酵液拈、色素重、泡沫大，难于中和和过滤，会严重影响等电点收率和谷氨酸质量，若不进行有效处理，有可能造成污染前移。对于前期发酵的噬菌体污染，可采取如下措施：并罐法，菌种轮换或使用抗性菌株，放罐重消，罐内灭噬菌体法。 3.产物的分离纯化 常用的分离提取谷氨酸的方法主要有：等电点法和离子交换法。现就这两种方法的几种流程作简单介绍。 1.常温等电点法 2.低温等电点法 3.离子交换法 4 .等电点——离子交换法 常温等电点法 该法是利用谷氨酸的两性性质，将带菌发酵液或除菌体发酵液用硫酸调节pH至谷氨酸的等电点，使谷氨酸结晶析出。工艺流程图如图6所示，该工艺的特点是设备简单，操作容易，生产周期短，酸、碱用量省，易于上马等。 低温等电点法 低温等电点法是根据谷氨酸的溶解度随温度降低而减小的性质制定的。通过增加制冷能力，将等电点提取的终点温度由原来的15~20℃降至0~5℃，这样可使母液中的谷氨酸含量降低至1.0%~1.3%，从而增加等电点提取的一次收率。工艺流程如图8所示，该工艺操作简单，废水量减少，节约酸、碱用量，成本较低，一次提取收率可达78% 离子交换法 离子交换法提取谷氨酸是利用离子交换树脂对发酵液中谷氨酸与