第九章 發(fā)酵設備及代表性發(fā)酵產(chǎn)品工藝過程

1、黃小龍黃小龍發(fā)酵工程實驗室包括：發(fā)酵工程實驗室包括：無菌室無菌室準備室準備室濕地板區(qū)濕地板區(qū)通用實驗區(qū)通用實驗區(qū)分析區(qū)分析區(qū)接種操作接種操作菌種培養(yǎng)等菌種培養(yǎng)等發(fā)酵發(fā)酵發(fā)酵液的分析發(fā)酵液的分析配制培養(yǎng)基等配制培養(yǎng)基等無菌室無菌室拉門拉門更衣室更衣室緩沖間緩沖間消毒間消毒間拱形頂，水滴會滑下來，拱形頂，水滴會滑下來，不會直接滴下來不會直接滴下來坡形地面，便于瀉水坡形地面，便于瀉水u高度：一人加一手，高度：一人加一手，便于消毒清掃；便于消毒清掃；u墻面涂上漆，最好不墻面涂上漆，最好不銹鋼材料，光滑；銹鋼材料，光滑；u頂上安紫外燈，高出頂上安紫外燈，高出操作臺操作臺30cm工作臺工作臺超凈工作臺超凈

2、工作臺l 超凈臺超凈臺是是80年代開始問世的一種防止污染的裝置。年代開始問世的一種防止污染的裝置。其主要功能是利用其主要功能是利用空氣層流裝置排除工作臺面上部空氣層流裝置排除工作臺面上部包括微生物在內(nèi)的包括微生物在內(nèi)的各種微小塵埃各種微小塵埃。l 通過電動裝置使空氣通過通過電動裝置使空氣通過高效過濾器具高效過濾器具后進入工作后進入工作臺面，使臺面始終保持在臺面，使臺面始終保持在流動無菌空氣流動無菌空氣控制之下?？刂浦?。而且在接近外部的一方有一道高速流動的氣簾防止而且在接近外部的一方有一道高速流動的氣簾防止外部帶菌空氣進入。外部帶菌空氣進入。操作人員的穿著操作人員的穿著準備室準備室天平、滅菌鍋

3、、培養(yǎng)箱、天平、滅菌鍋、培養(yǎng)箱、pH計計搖床搖床滅菌消毒：滅菌消毒：KMnO4和甲醛熏蒸，比例根據(jù)污染程度而定；和甲醛熏蒸，比例根據(jù)污染程度而定；注意安全，關(guān)好窗防止注意安全，關(guān)好窗防止MnO2跑掉。跑掉。往復式往復式供氧比較好，但培養(yǎng)液容易濺起、供氧比較好，但培養(yǎng)液容易濺起、易污染易污染旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式溶解氧較少，培養(yǎng)液不容易濺起溶解氧較少，培養(yǎng)液不容易濺起通用試驗區(qū)通用試驗區(qū)培養(yǎng)基的配制、細胞干重以及普通的測定培養(yǎng)基的配制、細胞干重以及普通的測定（粘度等）（粘度等）濕地板區(qū)濕地板區(qū)發(fā)酵罐、蒸餾裝置、滅菌設施等發(fā)酵罐、蒸餾裝置、滅菌設施等地板可以承載一定的負荷地板可以承載一定的負荷分析區(qū)分析區(qū)氣

4、相色譜儀、液相色譜儀、分光光度計等氣相色譜儀、液相色譜儀、分光光度計等避免潮濕、振動，保證讀數(shù)的準確性和儀避免潮濕、振動，保證讀數(shù)的準確性和儀器的使用壽命器的使用壽命14它必須能夠提供微生物生命活動和代謝所要求的條件，并便于它必須能夠提供微生物生命活動和代謝所要求的條件，并便于操作和控制，保證工藝條件的實現(xiàn)，從而獲得高產(chǎn)。操作和控制，保證工藝條件的實現(xiàn)，從而獲得高產(chǎn)。15 發(fā)酵罐的定義發(fā)酵罐的定義：是為一個特定：是為一個特定生物化學生物化學過程的操過程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的作提供良好而滿意的環(huán)境的容器容器。 對于某些工藝來說對于某些工藝來說，發(fā)酵罐是個密閉容器，同時，發(fā)酵罐是個密閉容器，

5、同時附帶精密控制系統(tǒng)；附帶精密控制系統(tǒng)； 對于另一些簡單的工藝來說對于另一些簡單的工藝來說，發(fā)酵罐只是個開口，發(fā)酵罐只是個開口容器，有時甚至簡單到只要有一個開口的坑。容器，有時甚至簡單到只要有一個開口的坑。 16171819201按微生物生長代謝需要分類：按微生物生長代謝需要分類：212. 按照發(fā)酵罐設備特點分類：按照發(fā)酵罐設備特點分類：固體發(fā)酵固體發(fā)酵量少量少 淺盤，簾子淺盤，簾子量多量多 厚層通風發(fā)酵設備厚層通風發(fā)酵設備液體發(fā)酵液體發(fā)酵厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵好氧發(fā)酵好氧發(fā)酵機械攪拌機械攪拌風攪風攪非循環(huán)式非循環(huán)式通用式機械攪拌發(fā)酵罐、通用式機械攪拌發(fā)酵罐、自吸式自吸式循環(huán)式循環(huán)式伍氏（內(nèi)循環(huán)）、

6、伍氏（內(nèi)循環(huán)）、泵循環(huán)、文氏管循環(huán)（外循環(huán)）泵循環(huán)、文氏管循環(huán)（外循環(huán)）非循環(huán)式非循環(huán)式循環(huán)式循環(huán)式空氣帶升式空氣帶升式噴射式噴射式排管式排管式三、按發(fā)酵基質(zhì)狀態(tài)分類三、按發(fā)酵基質(zhì)狀態(tài)分類排管傳熱氣通式發(fā)酵罐排管傳熱氣通式發(fā)酵罐 機械攪拌通氣式發(fā)酵罐又稱為通用式發(fā)酵罐機械攪拌通氣式發(fā)酵罐又稱為通用式發(fā)酵罐，是工業(yè)上最常用的一種微生物反應器。，是工業(yè)上最常用的一種微生物反應器。 優(yōu)點是：發(fā)酵液的優(yōu)點是：發(fā)酵液的 pH pH 值和溫度易于控制；值和溫度易于控制；適合連續(xù)培養(yǎng)。適合連續(xù)培養(yǎng)。優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點通氣式發(fā)酵罐通氣式發(fā)酵罐 主要缺點是：主要缺點是：設備結(jié)構(gòu)復雜，難以清洗；在設備結(jié)構(gòu)復雜，難以

7、清洗；在絲狀菌的培養(yǎng)過程中，細胞易受損傷。絲狀菌的培養(yǎng)過程中，細胞易受損傷。通用式機械攪拌發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)通用式機械攪拌發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)自吸式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐 不需要空壓機供應壓縮空氣，不需要空壓機供應壓縮空氣，它是利用它是利用攪拌器旋轉(zhuǎn)時攪拌器旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的產(chǎn)生的負壓吸入空氣。負壓吸入空氣。 攪拌與供空氣均由機械攪拌與供空氣均由機械攪拌器完成，攪拌器完成，省去空壓機省去空壓機。優(yōu)點優(yōu)點 吸程不高，須采用吸程不高，須采用低阻力高低阻力高效空氣除菌裝置效空氣除菌裝置，對無菌要求高，對無菌要求高的發(fā)酵不適應；由于空氣在攪拌的發(fā)酵不適應；由于空氣在攪拌時直接進入發(fā)酵罐，故對時直接進入發(fā)酵罐，故對厭氧菌厭氧菌的發(fā)

8、酵不適應的發(fā)酵不適應。缺點缺點2.2.鼓泡式發(fā)酵罐鼓泡式發(fā)酵罐 鼓泡式發(fā)酵罐是借助鼓入空氣而提供混合鼓泡式發(fā)酵罐是借助鼓入空氣而提供混合與傳質(zhì)所需的功率。與傳質(zhì)所需的功率。排氣排氣排料排料進料進料進料進料空氣空氣 鼓泡式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)如右圖所示，鼓泡式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)如右圖所示，空氣與空氣與培養(yǎng)液由下部鼓入罐體培養(yǎng)液由下部鼓入罐體，并以分散系通過篩板，并以分散系通過篩板鼓泡。鼓泡。 鼓泡式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)簡單，造價低，動力消鼓泡式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)簡單，造價低，動力消耗較小，避免了耗較小，避免了機械攪拌因軸封不嚴帶來的雜機械攪拌因軸封不嚴帶來的雜菌污染菌污染，減小了對絲狀菌培養(yǎng)過程中的細胞易，減小了對絲狀菌培養(yǎng)過

9、程中的細胞易受損傷。受損傷。 鼓泡式發(fā)酵罐一般較適用于，鼓泡式發(fā)酵罐一般較適用于，培養(yǎng)液粘度培養(yǎng)液粘度低、固含量低、需氧量較低低、固含量低、需氧量較低的發(fā)酵過程。的發(fā)酵過程。3.3.液體循環(huán)式發(fā)酵罐液體循環(huán)式發(fā)酵罐 與鼓泡式發(fā)酵罐相似，不設機械攪拌，但與鼓泡式發(fā)酵罐相似，不設機械攪拌，但在在罐外設體外循環(huán)管罐外設體外循環(huán)管，或在罐內(nèi)設導流筒（拉，或在罐內(nèi)設導流筒（拉力筒）。力筒）。 氣升式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)簡單，造價低，動力消氣升式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)簡單，造價低，動力消耗較小，避免了機械攪拌因軸封不嚴帶來的雜耗較小，避免了機械攪拌因軸封不嚴帶來的雜菌污染，減小了對絲狀菌培養(yǎng)過程中的細胞易菌污染，減小了對絲狀菌

10、培養(yǎng)過程中的細胞易受損傷。受損傷。 氣升式發(fā)酵罐一般較適用于，氣升式發(fā)酵罐一般較適用于，粘度低、固粘度低、固含量低的培養(yǎng)液含量低的培養(yǎng)液。氣升環(huán)流式發(fā)酵罐氣升環(huán)流式發(fā)酵罐排氣排氣排料排料進料進料空氣空氣排氣排氣排料排料進料進料空氣空氣噴嘴環(huán)流式發(fā)酵罐噴嘴環(huán)流式發(fā)酵罐采用機械泵引射壓縮空氣，在噴嘴處形成剪切采用機械泵引射壓縮空氣，在噴嘴處形成剪切力場，將力場，將射入的空氣在液相中分散為小氣泡射入的空氣在液相中分散為小氣泡。 這些小氣泡在罐內(nèi)開始會積聚出較大的氣這些小氣泡在罐內(nèi)開始會積聚出較大的氣泡，通過環(huán)流后將重新分散，從而加快了傳質(zhì)泡，通過環(huán)流后將重新分散，從而加快了傳質(zhì)速率。速率。 與機械攪

11、拌式發(fā)酵罐相比，在同樣耗能的與機械攪拌式發(fā)酵罐相比，在同樣耗能的前提下，前提下，噴嘴環(huán)流式發(fā)酵罐的噴嘴環(huán)流式發(fā)酵罐的氧傳質(zhì)速率要高氧傳質(zhì)速率要高得多得多。 與氣升式發(fā)酵罐比較，與氣升式發(fā)酵罐比較，噴嘴環(huán)流式發(fā)酵罐噴嘴環(huán)流式發(fā)酵罐的適用氛圍相對較廣。的適用氛圍相對較廣。排氣排氣排料排料進料進料空氣空氣外循環(huán)支路外循環(huán)支路噴嘴噴嘴連續(xù)管道發(fā)酵器連續(xù)管道發(fā)酵器 連續(xù)管道發(fā)酵器有連續(xù)管道發(fā)酵器有多種多樣，可以是多種多樣，可以是直管直管也可以是也可以是蛇管蛇管。培養(yǎng)液。培養(yǎng)液和種子液不斷流入發(fā)酵和種子液不斷流入發(fā)酵器進行發(fā)酵。器進行發(fā)酵。 連續(xù)管道發(fā)酵器主連續(xù)管道發(fā)酵器主要用于要用于厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵。種

12、子罐種子罐管道發(fā)酵器管道發(fā)酵器培養(yǎng)液培養(yǎng)液種子液種子液303按容積分類：按容積分類：小試機械攪拌通氣式發(fā)酵罐（實驗室用，小試機械攪拌通氣式發(fā)酵罐（實驗室用，1L-50L）中試機械攪拌通氣式發(fā)酵罐中試機械攪拌通氣式發(fā)酵罐（50L-5000L）青霉素青霉素又被稱為又被稱為青霉素青霉素G、青霉素鈉、青霉素鈉、芐青霉素芐青霉素鈉、青霉素鉀、芐青鈉、青霉素鉀、芐青霉素鉀等。霉素鉀等。青霉素青霉素CHCH2 2C CNHNHO OO ON NCOOHCOOHCHCH3 3CHCH3 3S S氨芐青霉素氨芐青霉素CHCHC CNHNHO OO ON NCOOHCOOHCHCH3 3CHCH3 3S SNHN

13、H2 2青霉素的理化性質(zhì)青霉素的理化性質(zhì)1、穩(wěn)定性、穩(wěn)定性 固體青霉素鹽的穩(wěn)定性與其含水量和純度有很大的關(guān)系固體青霉素鹽的穩(wěn)定性與其含水量和純度有很大的關(guān)系.2、溶解度、溶解度 青霉素游離酸在水中溶解度很小，易溶于有機溶劑如青霉素游離酸在水中溶解度很小，易溶于有機溶劑如醋酸乙醋酸乙酯、苯、氯仿、丙酮和乙醚酯、苯、氯仿、丙酮和乙醚中，而其鉀鹽、鈉鹽易溶于水和甲中，而其鉀鹽、鈉鹽易溶于水和甲醇，可溶于乙醇。醇，可溶于乙醇。3、降解反應、降解反應 青霉素是很不穩(wěn)定的化合物，遇酸堿或加熱易分解而失去青霉素是很不穩(wěn)定的化合物，遇酸堿或加熱易分解而失去活性，并發(fā)生分子重排。活性，并發(fā)生分子重排。4、紫外吸

14、收、紫外吸收5、過敏反應、過敏反應青霉素發(fā)酵工藝青霉素發(fā)酵工藝1.發(fā)酵工藝流程發(fā)酵工藝流程（1）菌種）菌種（a）最早發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生青霉素的原始菌種是）最早發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生青霉素的原始菌種是點青霉菌點青霉菌，生產(chǎn)能力，生產(chǎn)能力很低，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，所以被淘汰?，F(xiàn)在主要采用的很低，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，所以被淘汰?，F(xiàn)在主要采用的是是產(chǎn)黃青霉菌產(chǎn)黃青霉菌。（b）為了提高產(chǎn)黃青霉的青霉素產(chǎn)量使用的誘變劑如：）為了提高產(chǎn)黃青霉的青霉素產(chǎn)量使用的誘變劑如：二環(huán)氧二環(huán)氧丁烷、甲磺酸乙酯、乙烯亞胺、亞硝酸、丁烷、甲磺酸乙酯、乙烯亞胺、亞硝酸、X射線射線等。等。（2）孢子制備）孢子制備 將沙土孢子先在用將沙土孢子先

15、在用甘油、葡萄糖、蛋白胨甘油、葡萄糖、蛋白胨組成的培養(yǎng)基進行組成的培養(yǎng)基進行斜面培養(yǎng)，經(jīng)傳代活化。最適生長溫度斜面培養(yǎng)，經(jīng)傳代活化。最適生長溫度2526C，培養(yǎng)，培養(yǎng)68天，天，得單菌落，再傳斜面，培養(yǎng)得單菌落，再傳斜面，培養(yǎng)7天，制得天，制得斜面孢子。斜面孢子。再移植到優(yōu)質(zhì)再移植到優(yōu)質(zhì)小米或大米固體培養(yǎng)基上，小米或大米固體培養(yǎng)基上，25C，相對濕度，相對濕度45%-50%，生長，生長7天，天，制得制得小米孢子。小米孢子。孢子成熟后進行真空干燥，低溫保存?zhèn)溆?。孢子成熟后進行真空干燥，低溫保存?zhèn)溆?。?）種子罐培養(yǎng)工藝）種子罐培養(yǎng)工藝一級種子發(fā)酵：一級種子發(fā)酵：發(fā)芽罐，孢子萌發(fā)，形成菌絲。發(fā)芽罐

16、，孢子萌發(fā)，形成菌絲。培養(yǎng)基培養(yǎng)基：葡萄糖，玉米漿，碳酸鈣，玉米油：葡萄糖，玉米漿，碳酸鈣，玉米油,消沫劑等；消沫劑等；接種量：接種量：200億孢子億孢子/t培養(yǎng)基培養(yǎng)基空氣流量：空氣流量：1：3（m3/ m3min）；）；攪拌轉(zhuǎn)速：攪拌轉(zhuǎn)速：300-350r/min；pH：自然；自然；溫度：溫度：271；時間：時間：40h。二級種子罐：二級種子罐：繁殖罐，大量繁殖。繁殖罐，大量繁殖。培養(yǎng)基：葡萄糖、玉米漿，玉米油，消沫劑等；培養(yǎng)基：葡萄糖、玉米漿，玉米油，消沫劑等；接種量：接種量：10；空氣流量：空氣流量：1:1-1.5 （m3/ m3min）；）；攪拌轉(zhuǎn)速：攪拌轉(zhuǎn)速：250-280r/mi

17、n；pH：自然；：自然；溫度：溫度：251；時間：時間：10-14h；（4）生產(chǎn)罐培養(yǎng)工藝）生產(chǎn)罐培養(yǎng)工藝三級罐：三級罐：生產(chǎn)罐；生產(chǎn)罐；培養(yǎng)基：培養(yǎng)基：花生餅粉，葡萄糖，尿素，硝酸花生餅粉，葡萄糖，尿素，硝酸銨，硫代硫酸鈉，苯乙酰胺，銨，硫代硫酸鈉，苯乙酰胺，CaCO3, 玉玉米油，硅油米油，硅油.溫度控制溫度控制變溫控制：不同階段不同溫度。變溫控制：不同階段不同溫度。生長階段：生長階段：較高溫度，縮短生長時間；較高溫度，縮短生長時間；生產(chǎn)階段生產(chǎn)階段適當降低溫適當降低溫度，以利于青霉素合成。前期控制度，以利于青霉素合成。前期控制26左右，后期降溫控制左右，后期降溫控制22。pH控制控制合成

18、適宜合成適宜pH6.46.6左右，避免超過左右，避免超過7.0直接加酸或堿：直接加酸或堿：自動控制流加葡萄糖：自動控制流加葡萄糖：恒速；變速，依賴恒速；變速，依賴pH變化快慢。變化快慢。pH下降：下降：補加補加CaCO3、通氨、尿素或提高通氣量、通氨、尿素或提高通氣量pH上升：上升：補加糖、生理酸性物質(zhì)（硫酸銨、油脂）恒速補糖，補加糖、生理酸性物質(zhì)（硫酸銨、油脂）恒速補糖，用酸或堿控制方式。用酸或堿控制方式。根據(jù)根據(jù)pH補糖變溫控制：補糖變溫控制：溶氧控制溶氧控制30飽和度，產(chǎn)率急劇下降；飽和度，產(chǎn)率急劇下降；10，造成不可逆的損害。，造成不可逆的損害。臨界溶氧濃度：臨界溶氧濃度：30。通氣比

19、：通氣比：1:0.81.5 vvm。適宜的攪拌速度：保證氣液混合，提高溶氧。適宜的攪拌速度：保證氣液混合，提高溶氧。菌絲生長速度與形態(tài)、濃度菌絲生長速度與形態(tài)、濃度發(fā)酵穩(wěn)定期，濕菌濃度可達發(fā)酵穩(wěn)定期，濕菌濃度可達15%20%，絲狀菌干重約，絲狀菌干重約3%，球狀菌干重在球狀菌干重在5%左右。在發(fā)酵中后期一般每天放一次，每左右。在發(fā)酵中后期一般每天放一次，每次放掉總發(fā)酵液的次放掉總發(fā)酵液的10%左右。左右。消泡消泡天然油脂：天然油脂：玉米油；玉米油；化學消沫劑化學消沫劑：泡敵。：泡敵。前期：前期：主間歇攪拌，少加油主間歇攪拌，少加油中期中期：攪拌、加油、稍微降低通氣量（必要時）：攪拌、加油、稍微

20、降低通氣量（必要時）策略策略：少量多次。：少量多次。后期：后期：盡量少加消沫劑。盡量少加消沫劑。二、提煉工藝過程二、提煉工藝過程在提煉過程中要遵循下面四個原則：在提煉過程中要遵循下面四個原則：1、時間短、時間短2、溫度低、溫度低3、pH適中適中4、勤清洗消毒、勤清洗消毒（1）預處理）預處理青霉素的存在部位：青霉素的存在部位：發(fā)酵液發(fā)酵液濃度較低：濃度較低：1030Kg/m3含有大量雜質(zhì)：含有大量雜質(zhì)：菌體細胞、核酸、雜蛋白質(zhì)、細胞壁多菌體細胞、核酸、雜蛋白質(zhì)、細胞壁多糖等、殘留的培養(yǎng)基、色素、鹽離子、代謝產(chǎn)物等糖等、殘留的培養(yǎng)基、色素、鹽離子、代謝產(chǎn)物等目的：目的：濃縮目的產(chǎn)物，去除大部分雜質(zhì)

21、，改變發(fā)酵液的濃縮目的產(chǎn)物，去除大部分雜質(zhì)，改變發(fā)酵液的流變學特征，利于后續(xù)的分離純化過程。流變學特征，利于后續(xù)的分離純化過程。預處理：預處理：發(fā)酵液加少量絮凝劑沉淀蛋白。發(fā)酵液加少量絮凝劑沉淀蛋白。（2）過濾）過濾鼓式真空過濾機過濾：鼓式真空過濾機過濾：一次濾液：一次濾液：pH6.2-7.2，略渾，棕黃或綠色，蛋白質(zhì)含量，略渾，棕黃或綠色，蛋白質(zhì)含量0. 5-2.0%。板框式過濾機過濾：板框式過濾機過濾：硫酸調(diào)節(jié)硫酸調(diào)節(jié)pH4.5-5.0，加入，加入0.07%溴代溴代十五烷吡啶，十五烷吡啶，0.07%硅藻土為助慮劑。硅藻土為助慮劑。二次濾液：二次濾液：澄清透明，用于提取（收率澄清透明，用于提

22、?。ㄊ章?0）（3）溶劑萃?。┤軇┹腿≡恚涸恚呵嗝顾赜坞x酸易溶于有機溶劑，而青霉素鹽易溶青霉素游離酸易溶于有機溶劑，而青霉素鹽易溶于水。于水。萃取劑：萃取劑：青霉素分配系數(shù)高的有機溶劑。青霉素分配系數(shù)高的有機溶劑。工業(yè)上通常用：工業(yè)上通常用：醋酸丁酯和醋酸戊酯。醋酸丁酯和醋酸戊酯。除去蛋白質(zhì)：加除去蛋白質(zhì)：加0.05-0.1%去乳化劑去乳化劑PPB。萃?。狠腿。?3次。次。多級逆流萃取方式多級逆流萃取方式（4）脫色和去熱原質(zhì)）脫色和去熱原質(zhì)1.萃取液中添加活性炭，除萃取液中添加活性炭，除去色素。去色素。2.過濾，除去活性炭。過濾，除去活性炭。（5）結(jié)晶）結(jié)晶直接結(jié)晶直接結(jié)晶加醋酸鈉乙醇溶液

23、反應：得到結(jié)晶鈉鹽。加醋酸鈉乙醇溶液反應：得到結(jié)晶鈉鹽。加醋酸鉀乙醇溶液：得到加醋酸鉀乙醇溶液：得到青霉素鉀鹽青霉素鉀鹽薄膜蒸發(fā)工藝圖薄膜蒸發(fā)工藝圖(2) 谷氨酸的發(fā)酵工藝谷氨酸的發(fā)酵工藝 谷氨酸谷氨酸非必須氨基酸，是生物機體內(nèi)氮代謝的基本氨基酸之一，在代非必須氨基酸，是生物機體內(nèi)氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝上具有重要意義。在醫(yī)學上主要用于治療肝性昏迷；另外谷氨酸作為神謝上具有重要意義。在醫(yī)學上主要用于治療肝性昏迷；另外谷氨酸作為神經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)的補劑，對于治療腦震蕩或神經(jīng)損傷、癲癇以及對弱智經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)的補劑，對于治療腦震蕩或神經(jīng)損傷、癲癇以及對弱智兒童均有一定療效。兒童均有一定療效

24、。谷氨酸（谷氨酸（L-GLUL-GLU）HOOCHOOCCHCH2 2CHCH2 2CHCHCOOHCOOHNHNH2 2 谷氨酸鈉谷氨酸鈉是由鈉離子與谷氨酸根離子形成是由鈉離子與谷氨酸根離子形成的鹽，是食品工業(yè)調(diào)味料味精的主要成分，也的鹽，是食品工業(yè)調(diào)味料味精的主要成分，也是雞精的重要成分。是雞精的重要成分。 HOOCHOOCCHCH2 2CHCH2 2CHCHCOONaCOONaNHNH2 2谷氨酸鈉晶體谷氨酸鈉晶體淀粉淀粉液化（水解）液化（水解）淀粉酶淀粉酶水解液水解液糊精、低聚糖糊精、低聚糖糖化（水解）糖化（水解）糖化酶糖化酶糖化液糖化液（葡萄糖）（葡萄糖） 發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸一般采用淀

25、粉或糖蜜，我國大多數(shù)廠家是采用淀粉發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸一般采用淀粉或糖蜜，我國大多數(shù)廠家是采用淀粉為原材料。為原材料。 在發(fā)酵法工藝中，幾乎所有的氨基酸產(chǎn)生菌都不能直接利用淀粉或糊在發(fā)酵法工藝中，幾乎所有的氨基酸產(chǎn)生菌都不能直接利用淀粉或糊精，需對淀粉進行水解處理。淀粉的水解可采用酸解法或酶解法。精，需對淀粉進行水解處理。淀粉的水解可采用酸解法或酶解法。 目前，國內(nèi)外廠家多以酶解法為主。其流程如下：目前，國內(nèi)外廠家多以酶解法為主。其流程如下：【淀粉的糖化淀粉的糖化】8585，pH = 6.0pH = 6.06060，24h24h 過去氨基酸都是從蛋白質(zhì)水解液中分離提取。自過去氨基酸都是從蛋白質(zhì)水解

26、液中分離提取。自19651965年日本采用發(fā)酵年日本采用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸后，發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸逐步取代了傳統(tǒng)的水解法工藝，使得法生產(chǎn)谷氨酸后，發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸逐步取代了傳統(tǒng)的水解法工藝，使得發(fā)酵法在氨基酸生產(chǎn)中占主導的地位。發(fā)酵法在氨基酸生產(chǎn)中占主導的地位。生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程【菌種擴大培養(yǎng)及發(fā)酵菌種擴大培養(yǎng)及發(fā)酵】發(fā)酵發(fā)酵30-3730-37，30h30h發(fā)酵液發(fā)酵液北京棒北京棒桿菌桿菌斜面培養(yǎng)斜面培養(yǎng)3232，18-24h18-24h菌種菌種一級種子培養(yǎng)一級種子培養(yǎng)3232，12h12h二級種子培養(yǎng)二級種子培養(yǎng)3232，7-10h7-10h斜面培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)基 蛋白胨、牛肉膏、蛋白胨、牛

27、肉膏、NaClNaCl、瓊脂；、瓊脂； pH = 7.0-7.2pH = 7.0-7.2一級種子培養(yǎng)基一級種子培養(yǎng)基 葡萄糖、玉米漿、尿素、葡萄糖、玉米漿、尿素、KHKH2 2POPO4 4、MgSOMgSO4 4、FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3 及及MnSOMnSO4 4； pH = 6.5pH = 6.56.86.8二級種子培養(yǎng)基二級種子培養(yǎng)基 糖化液糖化液( (葡萄糖葡萄糖) )、玉米漿、尿素、玉米漿、尿素、KHKH2 2POPO4 4、MgSOMgSO4 4、FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3 及及MnSOMnSO4 4； pH = 6.5pH = 6.56.8

28、6.8（振蕩）（振蕩）（通氣、攪拌）（通氣、攪拌）谷氨酸發(fā)酵液谷氨酸發(fā)酵液丙酮酸丙酮酸北京棒北京棒桿菌桿菌菌種擴大培養(yǎng)菌種擴大培養(yǎng)淀粉淀粉酶解酶解糖化液糖化液EMPEMP酵解酵解菌種菌種接種接種三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶轉(zhuǎn)氨基轉(zhuǎn)氨基發(fā)發(fā)酵酵EMPEMP酵解酵解 在細胞漿內(nèi)所發(fā)生的，由葡萄糖在細胞漿內(nèi)所發(fā)生的，由葡萄糖直接分解為丙酮酸的過程。該途徑又直接分解為丙酮酸的過程。該途徑又稱稱Embden-Meyerhof-ParnusEmbden-Meyerhof-Parnus途徑，簡途徑，簡稱稱EMPEMP酵解。酵解。三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 由乙酰由乙酰 CoACoA和草酰乙酸縮合成

29、檸檬酸，檸檬酸經(jīng)一系和草酰乙酸縮合成檸檬酸，檸檬酸經(jīng)一系列反應，再氧化脫羧，經(jīng)列反應，再氧化脫羧，經(jīng)- - 酮戊二酸、琥珀酸，再降解酮戊二酸、琥珀酸，再降解成草酰乙酸。成草酰乙酸。HOHOO OO OO OOHOH酮戊二酸酮戊二酸HOHOO OO OOHOHNHNH2 2谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NHNH4 4+ +谷氨酸谷氨酸三羧酸循環(huán)示意圖三羧酸循環(huán)示意圖- - 酮戊二酸酮戊二酸 + NH+ NH4 4+ + 谷氨酸谷氨酸谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NADH + H+NADH + H+NAD+NAD+【谷氨酸的提取谷氨酸的提取】過濾過濾谷氨酸發(fā)酵液谷氨酸發(fā)酵液濾液濾液等電點沉淀等電點沉淀酸化酸化pH = 4-4