味精生产工艺幻灯片.ppt

在谷氨酸发酵时，糖酵解经过EMP及HMP两个途径进行。 生物素充足菌——HMP途径所占的比例是38% 生物素亚适量——EMP途径所占的比例更大74%。 HMP途径所占比例约为26％。 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径见下图 。 由葡萄糖生物合成谷氨酸 二、谷氨酸生产原料 包括碳源、氮源、无机盐和生长因子等。 发酵原料的选择原则 首先考虑菌体生长繁殖的营养； 考虑到有利于谷氨酸的大量积累； 还要考虑原料丰富，价格便宜； 发酵周期短，产品易提取等因素。 1.碳源 它是构成微生物细胞和合成谷氨酸的碳架及能量的营养物质。谷氨酸产生菌是异养型微生物，只能从有机化合物中取得碳素，并以氧化分解有机化合物产生的能量供给细胞生长需要。 碳源的种类很多，常用的有糖类、脂肪、有机酸、某些醇类和烃类。 2.氮源 一般的发酵工业碳氮比为100：0.2～2，谷氨酸发酵的碳氮比为100：0.5～2.0，当碳氮比为100：0.5～2.0时，只能合成菌体，而不产谷氨酸。碳氮比在100：11l以上时，才开始积累谷氨酸。 氮源种类：无机氮和有机氮。 无机氮有氨水、尿素、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵；硝酸铵等。 菌体利用无机氮源较有机氮源迅速，铵氮、尿素氮比硝基氮优越， 目前生产上多采用尿素为氮源，采用分批流加，其初尿用量是根 据菌种的脲酶的强弱及耐尿程度决定。 注：尿素流加时温度不宜过高(不超过45℃)，否则游离氨过多， 使初pH过高，抑制菌体生长。发酵初尿流加应在培养液冷却至室温 后加入，以防止温度高，尿素分解，pH升高，生成不溶性磷酸铵 镁盐。 3.无机盐 微生物所需要的无机盐有硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含钾、 钠、镁、铁的化合物等。有的还需要微量元素，如铁、锰、锌、 铜、钴、硼等。 工业生产上常用的无机磷有K2HP04·3H20或Na2HP04·12H20。 镁是很多酶促反应中的无机激活剂。 硫是构成蛋白质和某些酶的活性基。 钠在培养基中起着调节渗透压的作用。 锰是许多酶的激活剂，其需要量极少，一般培养基中使用MnS04·4H20其浓度为2mg/kg。 4.生长因子 微生物生长所不可缺少的微量的有机物称为生长因子，包括氨基酸、嘌呤、维生素等，一般谷氨酸产生菌绝大多数为生物素缺陷型，以生物素为生长因子。 三、谷氨酸发酵条件的控制 谷氨酸发酵条件包括温度、pH、菌龄及接种量、通风及搅拌、 氧的传递、泡沫的控制等。用发酵条件来控制发酵过程中各种 化学及生物化学反应的方向和速度，以达到预期的生产目的。 1.温度的控制 各种微生物在一定的条件下都有一个最适生长温度范围。所谓 最适生长温度是生物化学反应速度最高，酶蛋白的钝化最低的协 调平衡温度。微生物种类不同，所要求的温度范围不同；同一种 微生物，在不同培养条件下其最适温度也往往不同。 谷氨酸菌的最适生长温度与产物生成所需温度不同。其最适生长温度为30～32C，谷氨酸形成的最适温度为34～37C。在谷氨酸发酵前期，若温度过高，菌种易衰老，耗糖慢，谷氨酸 产量低。因此，前期温度上升要缓慢。在发酵中期，温度上升要快，后期逐渐缓和。在发酵中、后期，若发酵温度太低，则发酵周期长，且利于产酸。所以，在生产上可根据菌种特点，采用二级或三级管理温度，即发酵前期长菌体阶段控制在30—32℃，发酵中、后期为34～37℃。 2.发酵过程中pH的控制 谷氨酸发酵在中性和微碱性条件下可积累谷氨酸，而在酸性条件下则容易形成谷酰胺和N—乙酰谷酰胺。发酵过程中，培养液中的糖分被利用，氧化成中间产物有机酸，pH下降。有机氮被利用，释放氨，则pH升高。因此，由于菌种的新陈代谢，培养液成分不断变化，pH有时升高，有时降低。 pH的变化：发酵前期pH低，菌体生长旺盛，只长菌不产酸。发酵前期pH过高(8．0以上)，则对菌体生长不利，糖代谢缓慢，发酵时间延长。但在发酵前期pH稍高些，对抑制杂菌生长有利。因此发酵前期应控制pH为7．5左右。发酵中、后期控制pH7．2左右，因为谷氨酸脱氢酶的最适作用pH为7．0～7．2，氨基转移酶的最适作用pH为7．2～7．4。若发酵后期pH较高(7．5～8．0)，菌体自溶，谷氨酸转成谷氨酰胺。通常采用氨水流加法和尿素流加法调节pH。 3.菌龄及接种量的控制 菌龄是指种子的培养时间。微生物的生长大致可分为适应期、对数期、稳定期、衰老期。所接的菌种处于哪个生长阶段对适应期的长短有很大影响，若用处于活力旺盛的 对数期的谷氨酸菌种为种子，可缩短适应期。若菌龄过长，则菌种活力降低，代谢产物增多。 种龄：一级种子菌龄控制在11～12h，二级种子菌龄为7～8h。种量：指接入发酵罐内种子的量占发酵罐内