发酵过程控制氨基酸发酵的工艺控制实例.ppt

第四章 发酵工艺过程控制 三、谷氨酸发酵条件控制 （一）发酵培养基 （二）温度对Glu发酵的影响 （三）pH对Glu发酵的影响 （四）溶氧对Glu发酵的影响 （五）泡沫对Glu发酵的影响 （六）提高Glu发酵产率的途径 （一）发酵培养基 1、常用Glu发酵培养基：(%) 淀粉水解糖 12.5；液氨 0.3；玉米浆 0.4-0.7；甘蔗糖蜜 0.1-0.3；Na2HPO4 0.15-0.17；MgSO4 0.06-0.07；KCl 0.03-0.05。 2、发酵培养基与发酵的关系 淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烃 淀粉水解糖的制备、糖蜜原料 （1）碳源 ①合成菌体。 ②构成产物碳架。 ③能量来源。 氮源：铵盐、尿素、氨水 C/N＝100：15?21，实际高达100：28 （2）氮源 ①构成菌体蛋白。 ②构成产物氨基。 ③调节pH。 （3）无机盐：磷酸盐、镁、钾、钠、铁、锰、铜，其中磷酸盐对发酵有显著影响。 不足：糖代谢受抑制，菌体生长不足。 过多：①细胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。 ②促使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脱羧生成）缩 合生成缬氨酸的前体物——?-乙醛乳酸， 使缬氨酸在发酵液中蓄积。 （4） 生长因子:生物素 作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。 ①作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰 CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而影响 磷酯的合成。 ②浓度过大：促进菌体生长，谷氨酸产量低。因为： a.乙醛酸循环活跃，?-酮戊二酸生成量减少。 b.转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸。 生产上采用二、三级控制。 冷却方式： 种子罐：夹套、蛇管。 发酵罐：蛇管、列管、冷带、表皮淋水。 （三） pH的影响及其控制 1、pH对Glu发酵的影响 不同的微生物对pH值要求不同，细菌中性偏碱。 发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。 （四）溶氧对Glu发酵的影响 1、氧在Glu发酵中的意义 （1）菌体生长 （2）合成产物 2、影响Glu发酵中溶氧的因素 氧分压、罐大小、搅拌转速、罐的D/H。 （五）泡沫对Glu发酵的影响 1、 泡沫对Glu发酵的的危害 因通风，菌体代谢产生CO2，培养基营养丰富，产生泡沫。 ①影响CO2 的排出。 ②降低设备利用率。 ③造成逃液。 ④影响灭菌效果。 2、泡沫的形成 泡沫形成必要条件： ①气液两相共存。 ②有表面张力大的物质存在。 发酵液中的泡沫： 分散相：无菌空气、 CO2 连续相：发酵液 3、泡沫的消除 （1）消泡机理 机械消泡和化学消泡 （2）消泡剂的选用原则 ①表面活性剂 ②有一定的亲水性。 ③水中溶解度小。 ④无毒，对菌体生长代谢无影响，不影响产物提 取和质量。 ⑤不干扰溶氧。 ⑥价格便宜。 （3）常用消泡剂 ①天然油脂类 ②聚醚类：GPE10（泡敌） ③醇类：十八醇类 ④硅酮类：聚二甲基硅氧烷 （六）提高Glu发酵产率的途径 1、选育高产菌株 耐高渗；诱变育种；定向育种选育温度敏感型。 2、根据菌种特性生产控制最佳化。 假设人们想利用葡萄糖、谷氨酸棒状杆菌生产α-酮戊二酸，请你利用现有知识，设计一个大量积累α-酮戊二酸的方案? 菌种：对谷氨酸捧状杆菌进行诱变处理，选育不能合成谷氨酸脱氢酶的菌种 条件：氧（通风）、NH4+、C/N；pH、磷酸盐、温度、生物素、 Mn2+ 思考题 要注意儿童不要食用大量味精，因为婴儿各器官发育不完全。一岁以下婴儿不要食用味精，母亲用母乳喂养孩子时，应少吃或不吃味精。不要长时间、习惯性食用大量味精。不要对味精高温加工，因为味精在高温时会分解成有害物质。在烹饪时，最好在出锅之前再加入味精。因为长时间加热，会形成焦谷氨酸钠，丧失了味精的鲜味。 会分解为焦谷氨酸钠，即脱水谷氨酸钠，不但没有鲜味，而且还会产生毒素，危害人体。 * * 第十一节 氨基酸发酵的工艺控制实例 氨基酸的制造是从1820 年水解蛋白质开始。 1866年德国的立好生博士利用硫酸水解小麦面筋，分离出一种酸性氨基酸，依据原料的取材，便将此氨基酸命名为谷氨酸。 随后，日本有一教授在探讨海带汁液的鲜味时，提取了谷氨酸，并在1908 年开始制造商品味之素——味精。1910 年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸，与食盐配合出售。但是这种方法生产谷氨酸耗粮太多，成本太高。 一、氨基酸生产发展史 二次世界大战后不久，美国有人提出用发酵法生产谷氨酸的报告。 日本也相继开始了研究，1956 年日本协和发酵