氨基酸生產(chǎn)工藝

關(guān)于氨基酸生產(chǎn)工藝第1頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述氨基酸（aminoacid）：含有氨基和羧基的一類有機(jī)化合物的通稱。生物功能大分子蛋白質(zhì)的基本組成單位，是構(gòu)成動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)所需蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)。是含有一個(gè)堿性氨基和一個(gè)酸性羧基的有機(jī)化合物。氨基連在α-碳上的為α-氨基酸。天然氨基酸均為α-氨基酸。第2頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、氨基酸的性質(zhì)、用途及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用1性質(zhì)二個(gè)共同特點(diǎn)：①都是ɑ-氨基酸②都是L-氨基酸根據(jù)側(cè)鏈基團(tuán)的極性可分為四類：

1、非極性氨基酸（疏水氨基酸）8種丙氨酸（Ala）纈氨酸（Val）亮氨酸（Leu）異亮氨酸（Ile）脯氨酸（Pro）苯丙氨酸（Phe）色氨酸（Trp）蛋氨酸（Met）

2、極性氨基酸（親水氨基酸）：

1）極性不帶電荷：7種甘氨酸（Gly）絲氨酸（Ser）蘇氨酸（Thr）半胱氨酸（Cys）酪氨酸（Tyr）天冬酰胺（Asn）谷氨酰胺（Gln）

第3頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2）極性帶正電荷的氨基酸（堿性氨基酸）3種賴氨酸（Lys）精氨酸（Arg）組氨酸（His）

3）極性帶負(fù)電荷的氨基酸（酸性氨基酸）2種天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu）

根據(jù)氨基酸分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1、脂肪族氨基酸：丙、纈、亮、異亮、蛋、天冬、谷、賴、精、甘、絲、蘇、半胱、天冬酰胺、谷氨酰胺

2、芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸

3、雜環(huán)族氨基酸：組氨酸、色氨酸

4、雜環(huán)亞氨基酸：脯氨酸

第4頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）物理性質(zhì)P24無(wú)色晶體，熔點(diǎn)極高，一般在200℃以上。不同的氨基酸其味不同，有的無(wú)味，有的味甜，有的味苦，谷AA的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶于有機(jī)溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。第5頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）化學(xué)性質(zhì)A、兩性解離與等電點(diǎn)氨基酸在水溶液或結(jié)晶內(nèi)基本上均以兼性離子或偶極離子的形式存在。所謂兩性離子是指在同一個(gè)氨基酸分子上帶有能釋放出質(zhì)子的NH3正纈氨酸離子和能接受質(zhì)子的COO-負(fù)離子，因此氨基酸是兩性電解質(zhì)。

氨基酸的等電點(diǎn)：氨基酸的帶電狀況取決于所處環(huán)境的PH值，改變PH值可以使氨基酸帶正電荷或負(fù)電荷，也可使它處于正負(fù)電荷數(shù)相等，即凈電荷為零的兩性離子狀態(tài)。使氨基酸所帶正負(fù)電荷數(shù)相等即凈電荷為零時(shí)的溶液PH值稱為該AA的等電點(diǎn)。B、AA的化學(xué)反應(yīng)P25第6頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2氨基酸的應(yīng)用2.1醫(yī)藥①Glu治療肝昏迷。②氨基酸大輸液。賴氨酸：促進(jìn)大腦發(fā)育，是肝及膽的組成成分，能促進(jìn)脂肪代謝，調(diào)節(jié)松果腺、乳腺、黃體及卵巢，防止細(xì)胞退化；色氨酸：促進(jìn)胃液及胰液的產(chǎn)生；苯丙氨酸：參與消除腎及膀胱功能的損耗；蛋氨酸（甲硫氨酸）：參與組成血紅蛋白、組織與血清，有促進(jìn)脾臟、胰臟及淋巴的功能；蘇氨酸：有轉(zhuǎn)變某些氨基酸達(dá)到平衡的功能；異亮氨酸：參與胸腺、脾臟及腦下腺的調(diào)節(jié)以及代謝；腦下腺屬總司令部作用于甲狀腺、性腺；

第7頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

亮氨酸：作用平衡異亮氨酸；

纈氨酸：作用于黃體、乳腺及卵巢。

精氨酸：精氨酸與脫氧膽酸制成的復(fù)合制劑（明諾芬）是主治梅毒、病毒性黃疸等病的有效藥物。

2.2食品①調(diào)味品味精，稀釋3000倍，鮮味，閾值0.03%。但個(gè)別人對(duì)味精有過(guò)敏反應(yīng)，進(jìn)食20min左右發(fā)病，2h后恢復(fù)。國(guó)外稱為“烹調(diào)綜合癥”或“中國(guó)餐館癥”。

Gly：蔗糖的0.8倍。

Asp-phe甲酯（阿斯巴甜），蔗糖的150倍。

第8頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②提高食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，強(qiáng)化食品評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)，看食物中蛋白質(zhì)的量（含量）和質(zhì)（氨基酸之間的構(gòu)成比例）。

第9頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3農(nóng)業(yè)飼料用Lys，添加0.2%，雞每年生蛋250個(gè)，豬120天長(zhǎng)只至180斤，雞56天長(zhǎng)3.5斤。2.4工業(yè)聚Glu，可降解塑料，環(huán)境友好材料。第10頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、氨基酸的發(fā)展史及其動(dòng)向2.1氨基酸生產(chǎn)的發(fā)展史

（1）提取法

1820年有人在實(shí)驗(yàn)室水解蛋白制取氨基酸。

1866年立好生利用H2SO4從小麥面筋制取Glu（名稱來(lái)源于此）。

1908年從海帶中提取了Glu，并制取了味之素（味精，吳蘊(yùn)初，MonosodiumGlutamate，MSG）。

1910年日本人開始利用小麥面筋工業(yè)化制取味精。

1936年美國(guó)人開始從Stiffenmolasses（廢糖蜜）制取味精。

第11頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1957年日本人木下祝郎，發(fā)現(xiàn)了谷氨酸棒桿菌，隨后谷氨酸發(fā)酵成功，氨基酸、核苷酸發(fā)酵興起。這一類屬于在DNA分子水平上，通過(guò)遺傳學(xué)或其其它生物化學(xué)的手段，人為地改變、控制微生物代謝，使有用產(chǎn)物大量生成、積累的發(fā)酵。第12頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）酶法轉(zhuǎn)化法：利用微生物細(xì)胞或微生物產(chǎn)生的酶來(lái)制造氨基酸。（3）發(fā)酵法（4）合成法和石油發(fā)酵法。第13頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2我國(guó)氨基酸生產(chǎn)的發(fā)展情況我國(guó)起始于1923（上海天廚），1932沈陽(yáng)味精廠，當(dāng)時(shí)年產(chǎn)量200-300T（提取法）。我國(guó)發(fā)酵法生產(chǎn)味精起始于1964年，2000年80萬(wàn)T，2005年接近100萬(wàn)T。第14頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3氨基酸生產(chǎn)的發(fā)展方向（1）菌種：（2）生產(chǎn)控制最佳化：（3）產(chǎn)品多樣化：

第15頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、氨基酸的生產(chǎn)方法1、蛋白質(zhì)水解法2、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。3、發(fā)酵法：野生菌株發(fā)酵、營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變發(fā)酵、抗氨基酸結(jié)構(gòu)類似物突變株發(fā)酵、抗氨基酸結(jié)構(gòu)類似物突變株的營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株發(fā)酵和營(yíng)養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變株發(fā)酵。添加前體法第16頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、氨基酸生產(chǎn)過(guò)程中所用新工藝1、菌種2、發(fā)酵液3、生產(chǎn)控制4、生產(chǎn)設(shè)備5、酶制劑的應(yīng)用第17頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、氨基酸工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

1、運(yùn)用基因工程手段生產(chǎn)氨基酸

2大力發(fā)展藥用中間體

⑴氨基酸及其衍生物逐漸成為藥用中間體。

⑵非天然氨基酸是合成活性藥物的重要原料。

（3）應(yīng)生產(chǎn)高附加值非天然氨基酸。

第18頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)氨基酸行業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題與對(duì)策1、盲目投資和資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。2、環(huán)境污染仍然是行業(yè)治理的重中之重。3、行業(yè)自律和企業(yè)誠(chéng)信缺失。

4、技術(shù)創(chuàng)新仍是今后發(fā)展的主旋律。

5、落后的體制仍是改革發(fā)展道路上的障礙。

第19頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)策首先，要大力開發(fā)新技術(shù)和新工藝，重視原始創(chuàng)新和自主創(chuàng)新。加強(qiáng)行業(yè)自律和企業(yè)誠(chéng)信度的培養(yǎng)，提高行業(yè)整體盈利水平。對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)飽和的氨基酸產(chǎn)品，企業(yè)首先要注重信譽(yù)和品牌的培養(yǎng)，充分挖掘國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，如農(nóng)村市場(chǎng)、西北落后省份及邊遠(yuǎn)山區(qū)市場(chǎng)，同時(shí)要建設(shè)(低水平擴(kuò)張)，中國(guó)的資源是有限的，不能以犧牲有限資源和發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)為借口盲目引進(jìn)項(xiàng)目。

第20頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)谷氨酸生產(chǎn)菌的擴(kuò)大培養(yǎng)一、菌種分離和篩選的基本方法1、生產(chǎn)菌的分離稀釋分離法劃線分離法2、生產(chǎn)菌的篩選P30頁(yè)①樣品采集②平板分離③初篩④復(fù)篩⑤發(fā)酵實(shí)驗(yàn)第21頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中使用的谷氨酸發(fā)酵菌株我國(guó)氨基酸發(fā)酵的歷史已有40年，先后使用的菌株：As1299；7338；D110As1542；Hu7251；B9T6-13；FM84-415；S9114第22頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.谷氨酸產(chǎn)生菌的特征與分類1谷氨酸產(chǎn)生菌的來(lái)源①野生型菌株（棒桿菌屬；短桿菌屬；小桿菌屬；節(jié)桿菌屬）。②人工誘變株（營(yíng)養(yǎng)缺陷型；抗結(jié)構(gòu)類似物突變株；抗phage突變株；溫度敏感型突變株）。共同點(diǎn)：

1）革蘭氏陽(yáng)性。

2）不形成芽孢。

3）沒(méi)有鞭毛，不能運(yùn)動(dòng)。

4）需要生物素作為生長(zhǎng)因子。

5）在通氣條件下產(chǎn)谷氨酸（需氧微生物）。第23頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2谷氨酸產(chǎn)生菌的特征與分類①分類：伯捷細(xì)菌分類手冊(cè)界（kingdom）；門（phylum）；綱（class）；目（order）；科（family）；屬（germs）；種（species）；株（strain）植物界；細(xì)菌門；真細(xì)菌綱；真細(xì)菌目；短桿菌科（短桿菌屬）；棒桿菌科（棒桿菌屬）。②分類的依據(jù)形態(tài)特征生理特征和生化反應(yīng)第24頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3糖質(zhì)原料谷氨酸產(chǎn)生菌的特點(diǎn)①形態(tài)②G＋③無(wú)芽孢④無(wú)鞭毛⑤需氧微生物⑥生物素為生長(zhǎng)因子⑦脲酶活性強(qiáng)⑧不能利用淀粉⑨谷氨酸脫氫酶活性強(qiáng)大，α-酮戊二酸脫氫酶活性弱。第25頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的工藝流程及工藝條件1、工藝流程P352、種子培養(yǎng)過(guò)程和工藝條件

（1)谷氨酸生產(chǎn)種子培養(yǎng)液的質(zhì)量要求：鏡檢：G+、健壯、八字排列整齊。細(xì)胞數(shù)量108-109個(gè)/mL。（細(xì)胞記數(shù)方法）pH變化規(guī)律：6.8-8.0-7.0-7.2。呼吸強(qiáng)度＞1000μLO2/mL種子液·h。第26頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）種子培養(yǎng)工藝條件A、試管斜面階段菌種接種于試管培養(yǎng)基斜面上，培養(yǎng)溫度30-33度，時(shí)間18-24小時(shí)，連續(xù)2-3代。B、搖床培養(yǎng)階段培養(yǎng)溫度31-33度，時(shí)間10-12小時(shí)C、種子罐培養(yǎng)階段接種量為0.2-0.5%第27頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、影響種子質(zhì)量的因素1、培養(yǎng)基碳源和氮源、生長(zhǎng)因子（維生素、鹽類）2、培養(yǎng)溫度不同的菌種最適的生長(zhǎng)溫度不同。3、PH值C/N的比例調(diào)節(jié)4、供氧狀況第28頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)谷氨酸發(fā)酵的代謝調(diào)控

一、谷氨酸生物合成代謝途徑1.谷氨酸（-氨基戊二酸）

OC-OH第一代鮮味劑

H2N-C-HL-谷氨酸單鈉鹽——味精

H-C-HH-C-HH-COOHL-型第29頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.氨基酸合成的方式1.氨基轉(zhuǎn)移作用：轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)α-酮戊二酸和其它氨基酸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)氨酶的作用下使α-酮戊二酸轉(zhuǎn)化成谷氨酸。2.還原氨基化作用：NH4+供氫體輔酶Ⅱ的存在下α-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化下生成谷氨酸。3.谷氨酸合成酶催化反應(yīng)：第30頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖中間產(chǎn)物a－酮戊二酸谷氨酸谷氨酸脫氫酶NH4＋抑制3.谷氨酸的生物合成第31頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

葡萄糖

6-P-葡萄糖6-P-葡萄糖酸

3-P-甘油醛5-P-核糖丙酮酸乙酰CoA

草酰乙酸檸檬酸蘋果酸異檸檬酸延胡索酸琥珀酸

α-

酮戊二酸谷氨酸透過(guò)細(xì)胞膜谷氨酸HMP:Hexosemonophosphatepathway第32頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第33頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）EMP:丙酮酸，ATP,NADH2（2）HMP:6－磷酸果糖

3－磷酸甘油酸

NADPH2:－酮戊二酸還原氨基化必需的供氫體。（3）TCA循環(huán):生成谷氨酸前體物質(zhì)－酮戊二酸。（4）CO2固定反應(yīng):補(bǔ)充草酰乙酸。（5）乙醛酸循環(huán):使琥鉑酸、延胡索酸和蘋果酸的量得到補(bǔ)充，維持TCA循環(huán)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

谷氨酸脫氫酶（6）還原氨基化反應(yīng):－酮戊二酸谷氨酸丙酮酸第34頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.谷氨酸生產(chǎn)菌的生化特征（1）有蘋果酸酶和丙酮酸羧化酶。（2）－酮戊二酸脫氫酶活性弱，異檸檬酸脫氫酶活性強(qiáng)，異檸檬酸裂解酶活性弱。（3）谷氨酸脫氫酶活性高，經(jīng)呼吸鏈氧化NADPH2的能力弱。（4）菌體本身利用谷氨酸的能力低。第35頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、谷氨酸生產(chǎn)是典型的代謝控制發(fā)酵

谷氨酸是谷氨酸產(chǎn)生菌的中間代謝物，正常情況下谷氨酸產(chǎn)生菌自身是不能過(guò)量積累谷氨酸的。為打破谷氨酸產(chǎn)生菌正常的代謝途徑，必須采用一些方法：1.控制旁路代謝，即控制向其它最終產(chǎn)物代謝的分支途徑；2.降低反饋?zhàn)饔梦锏臐舛?使氨基酸的生物合成反應(yīng)順利進(jìn)行;3.消除終產(chǎn)物的反饋抑制與阻遏作用;第36頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.控制細(xì)胞滲透性，細(xì)胞滲透性是氨基酸發(fā)酵必須考慮的重要因素,谷氨酸透過(guò)細(xì)胞膜;5.氨基酸受菌種生理特征和環(huán)境的影響，對(duì)專性需氧菌來(lái)說(shuō)后者的影響更大。如谷氨酸發(fā)酵必須嚴(yán)格控制菌體生長(zhǎng)的環(huán)境，否則就幾乎得不到谷氨酸。第37頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要想實(shí)現(xiàn)谷氨酸發(fā)酵，必須讓生產(chǎn)谷氨酸的菌能夠正常的生長(zhǎng)﹑繁殖﹑代謝，才能保持谷氨酸有就較高的積累量。那么，在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中，控制發(fā)酵條件是關(guān)鍵。那么，怎樣控制呢？一﹑通風(fēng)量。只有在供氧適當(dāng)?shù)臈l件下，才能在谷氨酸脫氫酶的催化下還原氨基化形成谷氨酸，是使谷氨酸大量積累。二﹑溫度。谷氨酸發(fā)酵前期，最適溫度均在30～32℃。發(fā)酵中期適當(dāng)提高罐溫有利于產(chǎn)酸，中期溫度可適當(dāng)提高至34～37℃。發(fā)酵后期？第38頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三﹑pH。它的變化結(jié)果則影響整個(gè)發(fā)酵進(jìn)程和產(chǎn)物產(chǎn)量。對(duì)于不同的谷氨酸產(chǎn)生菌其細(xì)胞內(nèi)谷氨酸脫氫酶或轉(zhuǎn)氨酶的催化最適也不同，但就一般谷氨酸產(chǎn)生菌而言，控制在中性或弱堿性有利于谷氨酸的積累。前期pH變化活躍，pH較高（7.5~8.5），中后期控制發(fā)酵pH是極為重要的，通常通過(guò)流加尿素等措施保持pH7.0~7.6，這樣可提高谷氨酸的產(chǎn)量。第39頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四﹑生長(zhǎng)因子。一般將生物素控制在亞適量條件下，才能得到高產(chǎn)量的谷氨酸。磷脂的合成量也相應(yīng)減少，這就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)不完整，提高細(xì)胞膜對(duì)谷氨酸的通透性。通過(guò)谷氨酸的生物合成途徑以及對(duì)谷氨酸生長(zhǎng)菌發(fā)酵的控制可見(jiàn)谷氨酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵。第40頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)谷氨酸發(fā)酵工藝控制一、培養(yǎng)基

1.碳源：構(gòu)成菌體和合成谷氨酸的碳架及能量的來(lái)源。如淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烴（1）淀粉水解糖的制備P42-49

（2）糖蜜原料第41頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月糖濃度對(duì)谷氨酸發(fā)酵有很大的影響。濃度過(guò)高由于滲透壓增大對(duì)菌體生長(zhǎng)和發(fā)酵不利，一般采取低濃度糖的流加糖發(fā)酵工藝。125-150g/L淀粉水解糖質(zhì)量對(duì)谷氨酸發(fā)酵影響很大。如水解不完全有糊精存在會(huì)產(chǎn)生泡沫影響發(fā)酵的正常進(jìn)行；若淀粉水解過(guò)分，非發(fā)酵糖和葡萄糖分解的一些物質(zhì)對(duì)菌體生長(zhǎng)和谷氨酸形成均有抑制作用。第42頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.氮源：銨鹽、尿素、氨水

C/N＝100：1521，實(shí)際高達(dá)100：28

因?yàn)椋?）用于調(diào)整pH。

2）分解產(chǎn)生的NH3從發(fā)酵液中逸出。產(chǎn)酸階段：

NH4+不足：使-酮戊二酸蓄積而很少有谷氨酸生成。

NH4+過(guò)量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。不同的菌種要結(jié)合發(fā)酵特點(diǎn)合理的選擇氮源，不同的氮源其添加方法也不同，作用快的采用流加為宜，也可以采用分批加入。第43頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.無(wú)機(jī)鹽：是微生物生命活動(dòng)所不可缺少的物質(zhì)。主要功能構(gòu)成菌體成分；作為酶的組成；酶的激活劑；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的滲透壓；調(diào)節(jié)pH和氧化還原點(diǎn)位。磷酸鹽、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、銅，其中磷酸鹽對(duì)發(fā)酵有顯著影響。不足：糖代謝受抑制，菌體生長(zhǎng)不足。過(guò)多：a.細(xì)胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。

b.促使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脫羧生成）縮合生成纈氨酸的前體物——－乙酰乳酸，使纈氨酸在發(fā)酵液中蓄積。第44頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.生長(zhǎng)因子：凡是微生物生長(zhǎng)所不可缺少的而自身有不能合成的微量有機(jī)物質(zhì)。如氨基酸、維生素等均稱為生長(zhǎng)因子。目前谷氨酸產(chǎn)生菌均為生物素缺陷型，以生物素為生長(zhǎng)因子。生物素濃度過(guò)大：促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，谷氨酸產(chǎn)量低。因?yàn)椋篴.乙醛酸循環(huán)活躍，-酮戊二酸生成量減少。b.轉(zhuǎn)氨酶活力增強(qiáng)，谷氨酸轉(zhuǎn)變成其它氨基酸。提供生長(zhǎng)因子的農(nóng)副產(chǎn)品原料：玉米漿、麩皮水解液、糖蜜和酵母等。第45頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)上利用谷氨酸棒狀桿菌大量積累谷氨酸，應(yīng)采用的最好方法是（）A．加大菌種密度B．改變碳源和氮源比例C．改變菌體細(xì)胞膜通透性D．加大葡萄糖釋放量第46頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為什么添加適量生物素或青霉素可提高谷氨酸產(chǎn)量？

生物素：乙酰-CoA羧化酶的輔酶，與脂肪酸及磷脂合成有關(guān)。控制生物素含量，可改變細(xì)胞膜的成分，改變膜的透性、谷氨酸的分泌和反饋調(diào)節(jié)。生物素含量高時(shí)，細(xì)胞膜致密，阻礙Glu分泌，并引起反饋抑制，加適量青霉素可提高Glu產(chǎn)量。青霉素：抑制肽聚糖合成中的轉(zhuǎn)肽酶活性，引起肽聚糖結(jié)構(gòu)中肽橋無(wú)法交聯(lián)，造成細(xì)胞壁缺損，在膨脹壓的作用下代謝物外滲，降低了谷氨酸的反饋抑制，提高了產(chǎn)量。第47頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、谷氨酸發(fā)酵工藝條件控制

1、溫度的影響及其控制菌體生長(zhǎng)達(dá)一定程度后開始產(chǎn)生氨基酸，菌體生長(zhǎng)最適溫度和氨基酸合成的最適溫度不同。菌體生長(zhǎng)階段：3034℃產(chǎn)酸階段：3436℃第48頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、溶解氧的控制大小由通風(fēng)量和攪拌轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。發(fā)酵產(chǎn)酸階段，通風(fēng)量要適量。不足：發(fā)酵液pH值偏低，生成乳酸和琥珀酸，谷氨酸少。過(guò)大：NADPH2通過(guò)呼吸鏈被氧化，影響-酮戊二酸還原氨基化，使-酮戊二酸蓄積第49頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、pH的影響及其控制

作用機(jī)理：主要影響酶的活性和菌的代謝。在氮源供應(yīng)充分和微酸性條件下，谷氨酸發(fā)酵轉(zhuǎn)向谷氨酰胺發(fā)酵。

pH控制在中性或微堿性。方法：流加尿素和氨水。第50頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月控制：（1）菌體生長(zhǎng)或耗糖慢時(shí)，少量多次流加尿素，避免pH過(guò)高（2）菌體生長(zhǎng)或耗糖過(guò)快時(shí)，流加尿素可多些，以抑制菌體生長(zhǎng)。（3）發(fā)酵后期，殘?zhí)巧?，接近放罐時(shí)，少加或不加尿素，以免造成氨基酸提取困難。（4）氨水對(duì)pH影響大，應(yīng)采取連續(xù)流加。第51頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、中間補(bǔ)料對(duì)發(fā)酵的影響補(bǔ)加適量的生物素、營(yíng)養(yǎng)鹽和糖液P55第52頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月控制因子產(chǎn)物氧(不足)乳酸或琥珀酸谷氨酸(充足)α-酮戊二酸(過(guò)量)NH+4(不足)α-酮戊二酸谷氨酸(適量)谷氨酰胺(過(guò)量)生物素谷氨酸(限量)乳酸或琥珀酸(充足)pH(酸性)N-乙酰-谷氨酰胺谷氨酸(中性或微堿性)磷酸鹽(適量)谷氨酸纈氨酸環(huán)境條件引起谷氨酸合成的代謝轉(zhuǎn)換第53頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、泡沫的產(chǎn)生及對(duì)發(fā)酵的影響原因：P55第54頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象與處理P57-58第55頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、雜菌的污染和防治P58-60八、發(fā)酵終點(diǎn)判斷第56頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)谷氨酸的提取1.等電點(diǎn)沉淀法（1）水解等電點(diǎn)法（2）低溫等電點(diǎn)法（3）低溫連續(xù)等電點(diǎn)法操作簡(jiǎn)單，收率60％。周期長(zhǎng)，占地面積大。第57頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.不溶性鹽沉淀法（1）鋅鹽法谷氨酸＋鋅離子谷氨酸鋅沉淀溶液谷氨酸結(jié)晶pH6.3加酸pH2.4第58頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月谷氨酸濃度為4％－8％時(shí)，易得到結(jié)晶。

<3.5%時(shí)，低溫也達(dá)不到過(guò)飽和狀態(tài)含量

>8％時(shí)，易析出－谷氨酸（質(zhì)輕，純度低）第59頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pH值：pI處，緩慢加酸。溫度：低溫，溶解度小，有利于結(jié)晶。晶種：掌握好時(shí)機(jī)，在介穩(wěn)區(qū)投晶種。過(guò)早：溶化過(guò)晚：刺激細(xì)小晶核形成第60頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）鹽酸鹽法：

Glu在濃鹽酸中生成并析出谷氨酸鹽酸鹽。這是用鹽酸水解面筋生產(chǎn)谷氨酸的原理。（3）鈣鹽法：高溫谷氨酸鈣溶解度大，與菌體等不溶性雜質(zhì)分開，降溫，析出谷氨酸鈣沉淀，加NaHCO3直接得到味精。

第61頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、影響谷氨酸結(jié)晶析出的主要因素P68-70第62頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.離子交換法工藝流程P72

用陽(yáng)離子交換樹脂吸附谷氨酸形成的陽(yáng)離子，再用熱堿（60℃4%NaOH）洗脫，收集相應(yīng)流分，加鹽酸結(jié)晶。

GA+GA±GA-GA=<23.227.0>12

pI第63頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月谷氨酸是酸性氨基酸，含2個(gè)羧基1個(gè)氨基，與陰離子交換樹脂要比與陽(yáng)離子交換樹脂強(qiáng)，但陰離子機(jī)械強(qiáng)度差，價(jià)格貴，因而用陽(yáng)離子交換樹脂。

理論上講發(fā)酵液上柱的pH值應(yīng)低于3.22，但實(shí)際上控制在5.06.0之間，因Na+、NH4+交換能力>谷氨酸，優(yōu)先交換，置換出H+使pH值低于3.2，使谷氨酸成為陽(yáng)離子，但不能>6.0。第64頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響離子交換的因素P73第65頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月谷氨酸發(fā)酵研究新進(jìn)展繼續(xù)選育各種生化突變菌株：轉(zhuǎn)化率提高，或可在富含生物素的培養(yǎng)基中保持較高產(chǎn)酸水平。提高原料利用率，拓寬原料來(lái)源或簡(jiǎn)化操作工藝。生物工程新技術(shù)的應(yīng)用：體外DNA重組的基因工程和原生質(zhì)體融合技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)使產(chǎn)量提高近1倍。改進(jìn)發(fā)酵工藝：開拓原料，改進(jìn)流加工藝，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)控制發(fā)酵條件。第66頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非糖質(zhì)原料的谷氨酸發(fā)酵醋酸發(fā)酵谷氨酸機(jī)理：醋酸形成乙酰CoA，再進(jìn)入TCA，因此凡能利用葡萄糖原料的菌種也可作為醋酸發(fā)酵谷氨酸的菌株。以醋酸鈉或醋酸銨與醋酸的混合液為原料，且濃度不超過(guò)4％。發(fā)酵過(guò)程中也需流加以保持pH。第67頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第六節(jié)谷氨酸制味精谷氨酸溶于水活性炭脫色加Na2CO3中和谷氨酸單鈉（味精粗品）除鐵鋅過(guò)濾活性炭脫色減壓濃縮結(jié)晶離心分離干燥成品第68頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第69頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、谷氨酸中和的基本操作

100公斤谷氨酸需純堿31.6公斤或燒堿40公斤。中和的工藝條件：溫度：60-70度PH6.7-7.0第70頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、色素的來(lái)源和脫色的基本方法1、色素來(lái)源2、脫色粉狀活性炭：溫度：55-60PH：6.5-7用量：0.2-0.5%時(shí)間：30分第71頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月顆?；钚蕴棵撋侯A(yù)處理----脫色----水洗----再生脫色液的質(zhì)量要求：p78第72頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、結(jié)晶工藝條件的控制及操作

1、工藝流程濃縮---起晶---整晶---育晶---養(yǎng)晶2、起晶的方法起晶方法（1）自然起晶法（不常用)

蒸發(fā)濃縮至不穩(wěn)區(qū)，加稀溶液進(jìn)入介穩(wěn)區(qū)，形成晶體。（2）刺激起晶法（生產(chǎn)粉末味精）蒸發(fā)濃縮至介穩(wěn)區(qū)，冷卻進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)，析出晶核。（3）晶種起晶法（生產(chǎn)結(jié)晶味精）蒸發(fā)濃縮至介穩(wěn)區(qū)的較低濃度，投晶種。3、影響長(zhǎng)晶速度的因素第73頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工藝條件的控制1、晶種的質(zhì)量要求P812、工藝條件控制3、工藝操作P82第74頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)味精技術(shù)進(jìn)展情況制糖工藝進(jìn)展：酸法水解→酶酸法水解→雙酶法水解。發(fā)酵工藝進(jìn)展：亞適量生物素水平（產(chǎn)酸4～6g／dl）→高生物素水平（產(chǎn)酸12～15g／dl）。提取工藝進(jìn)展：等電點(diǎn)法（少數(shù)鋅鹽法）→等電離交法→低溫連續(xù)等電點(diǎn)法（少數(shù)廠家采用）。

精制工藝進(jìn)展：全粉炭脫色、硫化堿除鐵→顆粒炭脫色、樹脂除鐵。第75頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)氨基酸生產(chǎn)的三廢處理一、排放的廢液化學(xué)組成二、廢液處理的基本