任務(wù)1-4-1(2)谷氨酸發(fā)酵工藝課件

任務(wù)1-4-1谷氨酸發(fā)酵工藝1、工藝流程2、發(fā)酵工藝參數(shù)控制3、發(fā)酵異?，F(xiàn)象及處理一、谷氨酸的生產(chǎn)工藝流程谷氨酸菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)普遍采用二級(jí)種子培養(yǎng)流程:即保藏菌種→斜面種子→搖瓶種子培養(yǎng)→種子罐→發(fā)酵罐一級(jí)種子培養(yǎng)

1000ml三角瓶中二級(jí)種子培養(yǎng)

種子發(fā)酵罐種子發(fā)酵罐斜面培養(yǎng)基組成：葡萄糖

0.1％

蛋白胨

1.0％牛肉膏

1.0％

氯化鈉

0.5％瓊脂

2.0—2.5％

pH

7.0—7.2（傳代和保藏斜面不加葡萄糖，為了利于菌體生長(zhǎng)而不產(chǎn)酸）培養(yǎng)條件：7338、B9類菌種30—32℃，培養(yǎng)18—24h；T6—13類菌種33—34℃，培養(yǎng)18—24h。

檢查：培養(yǎng)完成后，要仔細(xì)觀察菌苔生長(zhǎng)情況，菌苔的顏色和邊緣等特征是否正常，有無感染雜菌和噬菌體的征象。1、菌種斜面培養(yǎng)種子的擴(kuò)大培養(yǎng)

培養(yǎng)基：葡萄糖

2.5

％

，尿素

0.5％，硫酸鎂

0.04％，

磷酸氫二鉀

0.1％，玉米漿

2．5—3．5％(按質(zhì)增減)

硫酸亞鐵、硫酸錳各2ppm，PH

6.5—6.8

(培養(yǎng)基成分可因菌種不同酌情增減)

。

培養(yǎng)條件

：培養(yǎng)溫度7338和B9類菌30一32℃、T6—13類菌種33—34℃，搖床上振蕩培養(yǎng)12小時(shí)。2、一級(jí)種子培養(yǎng)一級(jí)種子質(zhì)量要求種齡：12hpH值：6.4±0．1光密度：凈增OD值0.5以上殘?zhí)牵?.5％以下無菌檢查：

(一)噬菌體檢查：無鏡檢:

菌體生長(zhǎng)均勻粗壯，排列和整齊革蘭氏染色：陽性

根據(jù)菌體生長(zhǎng)情況，酌情增減生物素等用量，隨時(shí)調(diào)整培養(yǎng)基組成。3、二級(jí)種子培養(yǎng)二級(jí)種子的質(zhì)量要求種齡：7—8hpH

：7．2左右OD值：凈增0.5左右無菌檢查：

(一)

噬菌體檢查：無殘?zhí)牵合?%

左右鏡檢：生長(zhǎng)旺盛，排列整齊革蘭氏染色：陽性

1、原料的來源谷氨酸發(fā)酵以糖蜜和淀粉為主要原料。糖蜜：是制糖工廠的副產(chǎn)物，分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜兩大類。淀粉：來自薯類、玉米、小麥、大米等也可使用醋酸、乙醇、正烷烴（液體石蠟）等目的：降低生物素的含量。方法：活性炭吸附法：用量為糖蜜的30%—40%水解活性碳處理法：鹽酸+活性碳樹脂處理法：3、

糖蜜的處理(1)糖蜜中糖濃度高，必須進(jìn)行稀釋，一般稀釋至18～20%。(2)糖蜜中雜質(zhì)很多，如黑色素、灰分等，必須進(jìn)行澄清、過濾。一般采用加酸靜置，加酸調(diào)pH3.0～3.8，并定時(shí)通風(fēng)，除溶液中的SO2、NO2等有害性揮發(fā)成分。(3)糖蜜中的含氮物質(zhì)較少，應(yīng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)鹽，如硫酸氨，磷酸鈣等物質(zhì)。(4)調(diào)pH7.0～7.5。(5)滅菌：80～90℃。3、糖蜜的處理4、淀粉的預(yù)處理淀粉的水解

原料→粉碎→加水→液化→糖化→淀粉水解糖

三、谷氨酸發(fā)酵的控制1溫度的控制國(guó)內(nèi)常用菌株的最適生長(zhǎng)溫度為30-34℃，產(chǎn)生谷氨酸的最適溫度為34～36℃。0～12h的發(fā)酵前期，主要是長(zhǎng)菌階段；發(fā)酵12h后，菌體進(jìn)入平衡期，增殖速度變得緩慢；溫度提高到34～36℃，谷氨酸的生成量就增加。2pH的控制

一般發(fā)酵前期pH控制在7.5-8.5左右，發(fā)酵中、后期pH控制在7.0～7.2，調(diào)低pH的目的在于提高與谷氨酸合成有關(guān)的酶的活力。谷氨酸發(fā)酵在中性和微堿性條件下可積累谷氨酸，而在酸性條件下則容易形成谷酰胺和N-乙酰谷酰胺。尿素被谷氨酸生產(chǎn)菌細(xì)胞的脲酶所分解放出氨，因而發(fā)酵液的pH會(huì)上升。發(fā)酵過程中，由于菌體不斷利用氨，以及有機(jī)酸和谷氨酸等代謝產(chǎn)物進(jìn)入發(fā)酵液，使N源不足和發(fā)酵液pH下降，需再次流加尿素。

4.流加糖控制流加時(shí)間流加速度流加量5種齡和種量的控制微生物的生長(zhǎng)大致可分為適應(yīng)期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期種齡：一級(jí)種子菌齡控制在11～12h，二級(jí)種子菌齡為7～8h。種量：指接入發(fā)酵罐內(nèi)種子的量占發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵培養(yǎng)基量的百分比。接種量的多少對(duì)適應(yīng)期的延續(xù)時(shí)間也有很大的影響。接種量一般以1％為好。種量過多，使菌體生長(zhǎng)速度過快，菌體嬌嫩，不強(qiáng)壯，提前衰老自溶，后期產(chǎn)酸不高；如果接種量過少，則菌體增長(zhǎng)緩慢，會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，容易染菌。6OD值的控制生物素是谷氨酸生產(chǎn)菌不可缺少的生長(zhǎng)因子。當(dāng)培養(yǎng)基的生物素將被耗盡時(shí)，細(xì)菌就停止增殖。提高生物素的含量，OD值會(huì)上升，但一方面細(xì)胞的膜通透性會(huì)變差，影響谷氨酸從胞內(nèi)往胞外滲出；另一方面，在高生物素環(huán)境下，菌體只進(jìn)行增殖并不生成谷氨酸。因此，控制OD值的增長(zhǎng)，是保證菌體在胞外大量蓄積谷氨酸的重要手段。7泡沫的控制生產(chǎn)上為了控制泡沫，除了在發(fā)酵罐內(nèi)安裝機(jī)械消泡器外，還在發(fā)酵時(shí)加入消泡劑。目前谷氨酸發(fā)酵常用的消泡劑有：花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敵和硅酮等。天然油脂類的消泡劑的用量較大，一般為發(fā)酵液的0.1%～0.2%(體積分?jǐn)?shù))，泡敵的用量為0.02%～0.03%(體積分?jǐn)?shù))。發(fā)酵罐四、發(fā)酵異?，F(xiàn)象及處理1.污染雜菌和感染噬菌體引起的發(fā)酵異常（1）污染雜菌污染雜菌后，OD值增長(zhǎng)快，糖耗也快，且發(fā)酵液泡沫增多，但谷氨酸生成量少。處理：

如果發(fā)酵前期發(fā)現(xiàn)雜菌污染，可將培養(yǎng)基重新滅菌，并酌加培養(yǎng)基成分，重新接種后再發(fā)酵。如果發(fā)酵中期發(fā)現(xiàn)染菌，而pH、OD值和糖耗等尚屬正常，此時(shí)可加大風(fēng)量，按常規(guī)繼續(xù)發(fā)酵。如果發(fā)酵后期染菌，一般對(duì)發(fā)酵影響不大。（2）感染噬菌體感染噬菌體后，OD值不上升甚至下跌，因此發(fā)酵液pH上升且變得粘稠，泡沫也增多。發(fā)酵液中很少有谷氨酸蓄積。處理：如果發(fā)酵前期發(fā)現(xiàn)感染噬菌體，可將培養(yǎng)基重新滅菌，或采用并罐法。如果發(fā)酵中期發(fā)現(xiàn)感染噬菌體，將培養(yǎng)基在70℃加熱10min殺死噬菌體，補(bǔ)料補(bǔ)種，重新發(fā)酵。如果發(fā)酵后期染菌，一般對(duì)發(fā)酵影響不大。3.培養(yǎng)基配比差錯(cuò)引起的發(fā)酵異常（1）生物素生物素是谷氨酸生產(chǎn)菌不可缺少的生長(zhǎng)因子。生物素不足，長(zhǎng)菌慢，糖耗慢，菌體生長(zhǎng)不足。生物素過量，葡萄糖的消耗被用于菌體增殖。生物素（2）磷鹽。磷在微生物細(xì)胞中含量較高，它是合成核酸、核蛋白、磷脂、各種核苷酸和輔酶的重要元素。如果培養(yǎng)基中不加或少加磷酸鹽，則菌體生長(zhǎng)緩慢，糖耗慢，最終菌體生長(zhǎng)不足。如磷鹽過多，糖的降解都通過EMP和TCA，菌體增殖快。4