酒精技术-8谷氨酸.ppt

淀粉原料生产谷氨酸的发酵技术 湖南科技学院生化系 谷氨酸生产工艺 工业化生产开始于由水解小麦面筋或大豆蛋白质而制取。 1957年，日本率先采用微生物发酵法生产，并投入大规模工业化生产，这是被誉为现代发酵工业的重大创举，使发酵工业进入调节代谢的调控阶段。 目前世界产谷氨酸钠30吨/年，占氨基酸总量的2/3。 我国现已有200余家生产，年产量达15万吨，居世界首位。 谷氨酸生物合成机理 由三羧酸循环中产生的a-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶和氢供体存在下进行还原性氨化作用而得到。 谷氨酸产生菌株特点 革兰氏阳性 不形成芽胞 没有鞭毛，不能运动 需要生物素作为生长因子 在通气条件下才能产生谷氨酸。 淀粉水解糖的制备 利用酸水解： 调浆：干淀粉用水调成10-11Bx的淀粉乳，加盐酸0.5-0.8％至pH1.5。 糖化：蒸汽加热，加压糖化25min。冷却至80℃下中和。 中和：烧碱中和，至pH4.0-5.0 脱色：活性炭脱色和脱色树脂。活性炭用量为0.6-0.8％，在70度及酸性条件下搅拌后过滤。 利用酶法水解：以大米或碎米为原料时采用 大米进行浸泡磨浆，再调成15Bx，调pH6.0，加细菌a-淀粉酶进行液化，85 ℃30min，加糖化酶60 ℃糖化24h，过滤后可供配制培养基。 糖蜜原料：不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源，因含丰富的生物素。 预处理方法：活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物素。也可以在发酵液中加入表面活性剂吐温60或添加中青霉素。 （一）目前国内谷氨酸生产工艺的分类 按碳源原料划分 淀粉糖（玉米、薯类、大米、小麦） 糖蜜（甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜） （一）目前国内谷氨酸生产工艺的分类 按产生菌株的类型划分 生物素缺陷型菌株 温度敏感型菌株 （一）目前国内谷氨酸生产工艺的分类 按培养基含生物素量划分 生物素亚适量工艺（5-6ug/L） 生物素超亚适量工艺（8-12ug/L） 生物素丰富量工艺 （一）目前国内谷氨酸生产工艺的分类 按接种量划分 小接种量（1-3%） 大接种量（5-10%） （一）目前国内谷氨酸生产工艺的分类 按发酵初期初糖浓度划分 低初糖工艺（80-120g/L） 中初糖工艺（140-160g/L） 高初糖工艺（180-200g/L） （一）目前国内谷氨酸生产工艺的分类 按发酵过程补加糖液划分 需要补糖工艺（中或低初糖工艺） 低浓度流加糖工艺（300g/L） 中浓度流加糖工艺（400g/L） 高浓度流加糖工艺（500g/L以上） 不需要补糖工艺（高或中初糖工艺） （二）国内谷氨酸发酵工艺及其发酵水平的现状 目前，采用淀粉糖原料、大种量、中初糖流加中浓度或高浓度糖液的生物素超亚适量工艺是比较成熟，应用广泛的工艺。 一般来说，谷氨酸发酵周期为28-32小时，产酸水平为90-160g/L，糖酸转化率为55%-63%。 二、中初糖流加高浓度糖液的生物素超亚适量工艺 （一）工艺流程 谷氨酸发酵记录表 谷氨酸发酵记录表 谷氨酸发酵记录表 （二）菌种扩大培养 斜面培养：主要产生菌是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属。 我国各工厂目前使用的菌株主要是钝齿棒杆菌和北京棒杆菌及各种诱变株。 生长特点：适用于糖质原料，需氧，以生物素为生长因子。 斜面培养基：蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成的pH7.0-7.2琼脂培养基，32℃培养18-24h。 （二）菌种扩大培养 一级种子培养：由葡萄糖、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸铁及硫酸锰组成。 pH6.5-6.8。1000ml装200-250ml振荡，32℃ 培养12h。 二级种子培养：用种子罐培养，料液量为发酵罐投料体积的1％，用水解糖代替葡萄糖，于32℃ 进行通气搅拌7-10h。 种子质量要求：二级种子培养结束时，无杂菌或噬菌体污染，菌体大小均一，呈单个或八字排列。活菌数为108-109 /ml。 （三）谷氨酸发酵 适应期：尿素分解出氨使pH上升。糖不利用。2-4h。 措施：接种量和发酵条件控制使其缩短。 对数生长期：糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速下降。溶氧急剧下降后维持在一定水平。菌体浓度迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形。不产酸。12h。 措施：及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH，在pH7.5-8.0时流加尿素；维持温度30- 32℃。 （三）谷氨酸发酵 菌体生长停止期：谷氨酸合成。 措施：提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4。大量通气，控制温度34-37 ℃。 发酵后期：菌体衰老，糖耗慢，残糖低。 措施：营养物耗尽酸浓度不增加时，及时放罐。 发酵周期一般为30h。 （四）发酵过程的控制 温度的控制： 每一个工厂都应根据工艺的要求，总结出一个比较合适的温度控制模式。 根据实际工艺所用菌株特性、生物素浓度、发酵周期等情况，可形成一个多级温度控制模式