氨基酸的发酵.ppt

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1、氨基酸的发酵现在学习的是第1页，共56页第第11章章 氨基酸发酵氨基酸发酵11.1 概述概述一、氨基酸的种类一、氨基酸的种类 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，通常由氨基酸是组成蛋白质的基本单位，通常由5种元素组成，即种元素组成，即C、H、O、N、S。在自然界。在自然界中，已发现组成蛋白质的氨基酸有中，已发现组成蛋白质的氨基酸有20多种，而多种，而这这20多种氨基酸都是羧酸分子中多种氨基酸都是羧酸分子中-C上的一个上的一个氢被氨基所取代而成的化合物，故称氢被氨基所取代而成的化合物，故称-氨基酸。氨基酸。现在学习的是第2页，共56页二、氨基酸的应用二、氨基酸的应用1、在医药工业中的应用、在医药工业中

2、的应用2、在食品工业中的应用、在食品工业中的应用3、在饲料工业中的应用、在饲料工业中的应用4、在农业中的应用、在农业中的应用5、在化学工业中的应用、在化学工业中的应用现在学习的是第3页，共56页三、氨基酸的生产方法三、氨基酸的生产方法1、蛋白质水解提取法、蛋白质水解提取法 将蛋白质经酸碱水解后，再经分离纯化获得各将蛋白质经酸碱水解后，再经分离纯化获得各种氨基酸。种氨基酸。2、直接发酵法、直接发酵法 所谓氨基酸发酵所谓氨基酸发酵,就是以糖类和铵盐为主要原就是以糖类和铵盐为主要原料的培养基中培养微生物料的培养基中培养微生物,积累特定的氨基酸。积累特定的氨基酸。20种基本氨基酸中有种基本氨基酸中有1

3、8种能用这种方法生产，种能用这种方法生产，其中产量最大的是谷氨酸。其中产量最大的是谷氨酸。现在学习的是第4页，共56页3、酶法、酶法 利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。酸。4、化学合成法、化学合成法 利用有机合成和化学工程的技术生产和制利用有机合成和化学工程的技术生产和制备氨基酸备氨基酸5、添加前体发酵法、添加前体发酵法 又称微生物转化法。又称微生物转化法。现在学习的是第5页，共56页 传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的成本高，工艺复杂，难以达到工业化生产的物的成本高，工艺复杂，难以达到工业化生产的

4、目的。所以现在生产氨基酸的方法多为微生物发目的。所以现在生产氨基酸的方法多为微生物发酵法。酵法。四、氨基酸工业的发展现状和动态四、氨基酸工业的发展现状和动态 我国氨基酸工业是从我国氨基酸工业是从20世纪世纪60年代开始起年代开始起步的，先后开展了蛋白质水解提取法、化学合步的，先后开展了蛋白质水解提取法、化学合成法、发酵法和酶法生产氨基酸的研究。成法、发酵法和酶法生产氨基酸的研究。现在学习的是第6页，共56页 目前生产氨基酸的大国为日本和德国。目前生产氨基酸的大国为日本和德国。日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。界氨基酸生产的三巨

5、头。国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司、湖北八峰氨基酸公司，但目前无论生产规模司、湖北八峰氨基酸公司，但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。及产品质量还难于与国外抗衡。现在学习的是第7页，共56页 在在80年代中后期，我国从日本的味之素、协年代中后期，我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术和仿造产品，术和仿造产品，1991年销售量为二千万瓶，年销售量为二千万瓶，1996年达六千万瓶，主要厂家有无锡华瑞、北京费森尤年达六千万瓶，主要厂家有无锡华瑞、北京费森尤斯、昆明康普莱特，

6、但生产原料都依赖进口。斯、昆明康普莱特，但生产原料都依赖进口。到到2000年，世界氨基酸产值达年，世界氨基酸产值达45亿美元，占亿美元，占生物技术市场的生物技术市场的7%，国内的氨基酸产值可达，国内的氨基酸产值可达40亿亿元，占全国发酵产业总产值的元，占全国发酵产业总产值的12%。现在学习的是第8页，共56页11.2 谷氨酸的谷氨酸的 发酵生产发酵生产 现在发酵法或酶法生产氨基酸已有现在发酵法或酶法生产氨基酸已有20多种，多种，已经成为氨基酸生产的主要方法。在各种氨基已经成为氨基酸生产的主要方法。在各种氨基酸的生产中，以谷氨酸的发酵规模、产量最大。酸的生产中，以谷氨酸的发酵规模、产量最大。现在

7、学习的是第9页，共56页11.2.1 谷氨酸生产原料谷氨酸生产原料 一、谷氨酸生产原料一、谷氨酸生产原料 谷氨酸生产原料有碳源、氮源、无机盐谷氨酸生产原料有碳源、氮源、无机盐和生长因子等。和生长因子等。1.碳源碳源 工业上谷氨酸发酵采用的碳源一般都是工业上谷氨酸发酵采用的碳源一般都是淀粉原料，如玉米、小麦、甘薯、大米等，淀粉原料，如玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯和淀粉最为常用。其中甘薯和淀粉最为常用。现在学习的是第10页，共56页 淀粉原料要先通过制糖工艺水解成微生物淀粉原料要先通过制糖工艺水解成微生物可直接利用的葡萄糖，然后再投放到发酵罐。可直接利用的葡萄糖，然后再投放到发酵罐。此外也可

8、用糖蜜原料作为碳源，如甘蔗糖蜜、此外也可用糖蜜原料作为碳源，如甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。糖蜜因富含生物素，在发酵前需要经甜菜糖蜜。糖蜜因富含生物素，在发酵前需要经活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物素。素。现在学习的是第11页，共56页 2.氮源氮源 氮源是合成菌体蛋白质、核酸及谷氨酸的氮源是合成菌体蛋白质、核酸及谷氨酸的原料。氮源比碳源对谷氨酸发酵影响更大，约原料。氮源比碳源对谷氨酸发酵影响更大，约85的氮源被用于合成谷氨酸，另外的氮源被用于合成谷氨酸，另外15用于合成菌用于合成菌体。体。一般发酵工业碳氮比为一般发酵工业碳氮比为100:（0.22.0

9、），谷），谷氨酸发酵的碳氮比为氨酸发酵的碳氮比为100:（1521）。目前生产）。目前生产上多采用尿素或氨水作为氮源，进行分批流加上多采用尿素或氨水作为氮源，进行分批流加。现在学习的是第12页，共56页 3.无机盐无机盐 无机盐是微生物维持生命活动不可缺少的物质。无机盐是微生物维持生命活动不可缺少的物质。其中磷酸盐在谷氨酸发酵非常重要，它是谷氨酸发其中磷酸盐在谷氨酸发酵非常重要，它是谷氨酸发酵过程中必须的，但浓度不能过高，否则会转向缬酵过程中必须的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。氨酸发酵。4.生长因子生长因子 糖质为碳源的谷氨酸生产菌几乎都是生物素缺陷糖质为碳源的谷氨酸生产菌几乎都是生

10、物素缺陷型，以生物素为生长因子。在发酵过程中型，以生物素为生长因子。在发酵过程中“亚适量亚适量”生物素有利于积累谷氨酸。生物素有利于积累谷氨酸。实际生产中通过添加实际生产中通过添加玉米浆、麸皮水解液、糖蜜等作为生长因子的来玉米浆、麸皮水解液、糖蜜等作为生长因子的来源，来满足谷氨酸生产菌必须的生长因子。源，来满足谷氨酸生产菌必须的生长因子。现在学习的是第13页，共56页二、淀粉水解糖的制备二、淀粉水解糖的制备 淀粉是由葡萄糖组成的生物大分子，大多数的淀粉是由葡萄糖组成的生物大分子，大多数的微生物都不能直接利用，生产中都要求将淀粉进行微生物都不能直接利用，生产中都要求将淀粉进行糖化，制备成淀粉水解

11、糖使用。糖化，制备成淀粉水解糖使用。在淀粉水解糖液中，主要糖分是在淀粉水解糖液中，主要糖分是葡萄糖葡萄糖，另外，另外尚有数量不等的麦芽糖以其他一些二糖、低聚糖等尚有数量不等的麦芽糖以其他一些二糖、低聚糖等糖类少量。糖类少量。淀粉水解糖的制备方法有下列淀粉水解糖的制备方法有下列4种：种：现在学习的是第14页，共56页1 1、酸解法（酸糖化法）、酸解法（酸糖化法）它是以酸（无机酸或有机酸）为催它是以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。葡萄糖的方法。淀粉淀粉酸（催化剂）酸（催化剂）高温高压高温高压葡萄糖葡萄糖现在学习的是第15页，

12、共56页v优点：优点：（1）生产简易，对设备要求简单。）生产简易，对设备要求简单。（2）水解时间短。）水解时间短。（3）设备生产能力比较大。）设备生产能力比较大。v缺点：缺点：（1）要求有耐腐蚀、耐高温高压的设备。）要求有耐腐蚀、耐高温高压的设备。（2）副反应的发生，造成葡萄糖的损失而使淀粉）副反应的发生，造成葡萄糖的损失而使淀粉的转化率降低。的转化率降低。（3）淀粉颗粒大小不均造成水解不彻底。）淀粉颗粒大小不均造成水解不彻底。（4）淀粉乳浓度也不宜过高。）淀粉乳浓度也不宜过高。现在学习的是第16页，共56页2、酶解法（双酶水解法）、酶解法（双酶水解法）是用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖。此法是用淀

13、粉酶将淀粉水解为葡萄糖。此法分为两步：分为两步：淀粉液淀粉液糊精及糊精及低聚糖低聚糖a-a-淀粉酶淀粉酶水解水解糖化酶糖化酶水解水解液化（增加淀粉的液化（增加淀粉的可溶性）可溶性）糖化糖化葡萄糖葡萄糖现在学习的是第17页，共56页v优点：优点：（1 1）酶水解反应条件较温和，不需要）酶水解反应条件较温和，不需要耐腐蚀、耐耐腐蚀、耐高温、高压的设备。高温、高压的设备。（2 2）酶专一性强，水解副反应少，水解糖液纯度）酶专一性强，水解副反应少，水解糖液纯度高，淀粉的转化率高。高，淀粉的转化率高。（3 3）可在较高的淀粉乳液浓度下水解。）可在较高的淀粉乳液浓度下水解。（4 4）糖液颜色浅、较纯净、无

14、苦味、质量高，）糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于精制。有利于精制。现在学习的是第18页，共56页v缺点：缺点：（1 1）酶水解反应时间较长，一般从投料）酶水解反应时间较长，一般从投料到糖化完毕需到糖化完毕需2 23 3天时间天时间。（2 2）要求设备较多。）要求设备较多。（3 3）需要具备有专门培养酶的条件。）需要具备有专门培养酶的条件。（4 4）糖液过滤困难。）糖液过滤困难。现在学习的是第19页，共56页3、酸酶结合法、酸酶结合法 酸酶结合水解法是集酸法和酶法制糖酸酶结合水解法是集酸法和酶法制糖的优点而采用的结合生产工艺。根据淀粉的优点而采用的结合生产工艺。根据淀粉原料性质又可分为

15、原料性质又可分为酸酶水解法酸酶水解法和和酶酸水解法酶酸水解法。现在学习的是第20页，共56页（1 1）酸酶水解法酸酶水解法淀粉淀粉糊精或糊精或低聚糖低聚糖 酸酸糖化酶糖化酶葡萄糖葡萄糖v优点：优点：（1 1）酸液化速度快，且用量少）酸液化速度快，且用量少。（2 2）对液化液的要求不高。）对液化液的要求不高。（3 3）可采用较高的淀粉乳浓度，以提高）可采用较高的淀粉乳浓度，以提高生产效率。生产效率。现在学习的是第21页，共56页（2 2）酶酸水解法酶酸水解法淀粉乳淀粉乳淀粉液淀粉液-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶过滤、除杂过滤、除杂过滤、除杂过滤、除杂 酸酸酸酸水解水解水解水解葡萄糖葡萄糖v优点：优点

16、：（1 1）能采用粗原料淀粉）能采用粗原料淀粉。（2 2）淀粉浓度较酸法高，生产较易控制。）淀粉浓度较酸法高，生产较易控制。（3 3）水解时间短，糖液色泽浅。）水解时间短，糖液色泽浅。（4 4）酸水解）酸水解pHpH值稍高，可减少淀粉水解副反应的值稍高，可减少淀粉水解副反应的发生。发生。现在学习的是第22页，共56页 采用不同的水解制糖工艺，各有其优点和采用不同的水解制糖工艺，各有其优点和不足。不足。从从水解糖液的质量水解糖液的质量及降低糖耗，提高原料及降低糖耗，提高原料利用率方面考虑，利用率方面考虑，双酶法最好，其次是酸酶法，双酶法最好，其次是酸酶法，最差的是酶酸法、酸法最差的是酶酸法、酸法

17、。从淀粉水解整个过程从淀粉水解整个过程所需的时间所需的时间来说，来说，则则酸法时间最短，双酶法时间最长酸法时间最短，双酶法时间最长。现在学习的是第23页，共56页三、糖蜜原料的处理三、糖蜜原料的处理1、糖蜜的来源与特点、糖蜜的来源与特点 甘蔗糖厂的副产物甘蔗糖厂的副产物 甜菜糖厂的副产物甜菜糖厂的副产物2、糖蜜原料的处理、糖蜜原料的处理（1）降低生物素含量：活性碳或树脂吸附、）降低生物素含量：活性碳或树脂吸附、亚硝酸破坏等亚硝酸破坏等（2）添加青霉素）添加青霉素（3）添加表面活性剂等）添加表面活性剂等现在学习的是第24页，共56页 11.2.2 谷氨酸生产菌及扩大培养谷氨酸生产菌及扩大培养 一

18、、生产菌一、生产菌 经过鉴定和命名的谷氨酸生产菌很多，其经过鉴定和命名的谷氨酸生产菌很多，其中主要是棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆中主要是棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。菌属中的细菌。它们都有以下共同特点：它们都有以下共同特点：菌体为球形、菌体为球形、短杆至棒状，短杆至棒状，无鞭毛、不运动，无鞭毛、不运动，不形成芽孢，不形成芽孢，呈革兰氏阳性，呈革兰氏阳性，需要生物素做生长因子，需要生物素做生长因子，在通气条件下培养能产生谷氨酸。在通气条件下培养能产生谷氨酸。现在学习的是第25页，共56页二、菌种的扩大培养二、菌种的扩大培养斜面培养基：斜面培养基：蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成

19、的蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成的pH7.0-7.2琼脂培养基，琼脂培养基，32培养培养18-24h。国内谷氨酸发酵种子扩大培养普遍采用二国内谷氨酸发酵种子扩大培养普遍采用二级种子培养的流程，即：级种子培养的流程，即：斜面菌种斜面菌种 一级种子培养一级种子培养 二级种子培养二级种子培养 发酵罐发酵罐现在学习的是第26页，共56页一级种子的常用培养基配方一级种子的常用培养基配方现在学习的是第27页，共56页现在学习的是第28页，共56页种子的质量要求种子的质量要求:v镜检菌体健壮，排列整齐，大小均匀镜检菌体健壮，排列整齐，大小均匀v二级种子的活菌浓度要求达到二级种子的活菌浓度要求达到108109个个

20、/mlv要求二级种子活力旺盛要求二级种子活力旺盛v平板检验，菌落淡黄色，呈半透明状平板检验，菌落淡黄色，呈半透明状v小摇瓶发酵试验，产酸稳定并在高峰小摇瓶发酵试验，产酸稳定并在高峰现在学习的是第29页，共56页11.3 发酵机制及工艺控制发酵机制及工艺控制一、由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径一、由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径现在学习的是第30页，共56页二、二、葡葡萄萄糖糖合合成成谷谷氨氨酸酸的的代代谢谢途途径径现在学习的是第31页，共56页三、生物合成途径三、生物合成途径 葡萄糖经糖酵解（葡萄糖经糖酵解（EMP途径途径）和己糖磷酸支）和己糖磷酸支路（路（HMP途径途径）生成丙酮酸，再氧化成

21、乙酰辅酶）生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A（乙酰（乙酰CoA），然后进入三羧酸循环，再通过乙），然后进入三羧酸循环，再通过乙醛酸循环、醛酸循环、CO2固定作用，生成固定作用，生成-酮戊二酸，酮戊二酸，-酮酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4存在的条存在的条件下，生成谷氨酸。件下，生成谷氨酸。现在学习的是第32页，共56页四、谷氨酸生物合成的调节机制四、谷氨酸生物合成的调节机制1、糖代谢的调节、糖代谢的调节 生物素对糖代谢的调节：生物素对糖代谢的调节：（1）对）对 EMP 和和 HMP 途径比例的影响途径比例的影响（2）对糖代谢速度的影响）对糖代谢速度的影响（3）对

22、乙醛酸循环的影响）对乙醛酸循环的影响2、氮代谢的调节、氮代谢的调节 控制谷氨酸发酵的关键之一就是降低蛋白质控制谷氨酸发酵的关键之一就是降低蛋白质的合成能力，使合成的谷氨酸不转化成其他的氨的合成能力，使合成的谷氨酸不转化成其他的氨基酸和参与蛋白质的合成。基酸和参与蛋白质的合成。现在学习的是第33页，共56页 生物素亚适量时，几乎没有异柠檬酸裂解生物素亚适量时，几乎没有异柠檬酸裂解酶，又由于酶，又由于-酮戊二酸脱氢酶的缺失，酮戊二酸脱氢酶的缺失，TCA循循环被阻断，使环被阻断，使ATP大量减少，导致蛋白质的合成大量减少，导致蛋白质的合成停滞，在停滞，在NH4适量时，合成谷氨酸并积累。适量时，合成谷

23、氨酸并积累。3、细胞膜透性的调节、细胞膜透性的调节（1）控制磷脂的合成）控制磷脂的合成 导致形成磷脂合成不足的导致形成磷脂合成不足的不完全细胞膜。方法有不完全细胞膜。方法有4种：种：选育生物素缺陷型菌株，限制培养基中生选育生物素缺陷型菌株，限制培养基中生 物素的浓度；物素的浓度；现在学习的是第34页，共56页选育油酸缺陷型菌株，限制培养基中油酸的选育油酸缺陷型菌株，限制培养基中油酸的 浓度；浓度；选育甘油缺陷型菌株，限制培养基中甘油的选育甘油缺陷型菌株，限制培养基中甘油的 浓度；浓度；添加表面活性剂（如吐温添加表面活性剂（如吐温60）或高级饱和脂）或高级饱和脂 肪酸（肪酸（C16-18）。）。

24、（2）控制细胞壁的合成）控制细胞壁的合成 导致形成不完全的细导致形成不完全的细胞壁进而导致形成不完全的细胞膜。方法是在培胞壁进而导致形成不完全的细胞膜。方法是在培养基中添加青霉素。养基中添加青霉素。现在学习的是第35页，共56页4、环境因素引起的谷氨酸发酵的代谢、环境因素引起的谷氨酸发酵的代谢 转换转换 现在学习的是第36页，共56页五、谷氨酸发酵的工艺控制五、谷氨酸发酵的工艺控制 1.菌龄及接种量的控制菌龄及接种量的控制 一般情况下，一级种子菌龄控制在一般情况下，一级种子菌龄控制在1112h，二级种子菌龄控制在，二级种子菌龄控制在78h 接种量接种量0.61.7。发酵培养基成份不同，。发酵培

25、养基成份不同，谷氨酸菌种种类性质、种龄不同，所用接种量也不谷氨酸菌种种类性质、种龄不同，所用接种量也不同，应根据实际情况和实验情况具体确定。一般以同，应根据实际情况和实验情况具体确定。一般以1%为好。为好。现在学习的是第37页，共56页2.温度的控制温度的控制 前期前期320.6，后期可提高到，后期可提高到3437。谷。谷氨酸发酵前期，主要是长菌阶段，如果温度过氨酸发酵前期，主要是长菌阶段，如果温度过高，菌种易衰老，严重影响菌体生长繁殖。因高，菌种易衰老，严重影响菌体生长繁殖。因此，温度控制在谷氨酸最适生长温度此，温度控制在谷氨酸最适生长温度32左右。左右。在发酵后期，菌体生长基本结束，为了满

26、足大量生在发酵后期，菌体生长基本结束，为了满足大量生成谷氨酸，可适当提高温度，控制在成谷氨酸，可适当提高温度，控制在3437。现在学习的是第38页，共56页3.pH的控制的控制 发酵前期如果发酵前期如果pH偏低，则菌体生长旺盛，长偏低，则菌体生长旺盛，长菌而不产酸；如果菌而不产酸；如果pH偏高，则菌体生长缓慢，发偏高，则菌体生长缓慢，发酵时间拉长。在发酵前期将酵时间拉长。在发酵前期将pH值控制在值控制在7.58.0左右较为合适，而在发酵中、后期将左右较为合适，而在发酵中、后期将pH值控制在值控制在7.07.6左右对提高谷氨酸产量有利。通常采用氨左右对提高谷氨酸产量有利。通常采用氨水流加法和尿素

27、流加法调节水流加法和尿素流加法调节pH，这样同时也是添，这样同时也是添加氮源。加氮源。现在学习的是第39页，共56页 4.通风量与搅拌速度的控制通风量与搅拌速度的控制 在长菌阶段，若供氧过量，在生物素限量的在长菌阶段，若供氧过量，在生物素限量的情况下，抑制菌体生长，表现为耗糖慢，长菌慢，情况下，抑制菌体生长，表现为耗糖慢，长菌慢，所以发酵前期以低通风量为宜。在发酵阶段，若所以发酵前期以低通风量为宜。在发酵阶段，若供氧不足，发酵的主产物由谷氨酸变为乳酸，所供氧不足，发酵的主产物由谷氨酸变为乳酸，所以发酵中、后期以高通风量为宜。实际生产上，以发酵中、后期以高通风量为宜。实际生产上，以气体转子流量计

28、来检查通气量，即以每分钟单以气体转子流量计来检查通气量，即以每分钟单位体积的通气量表示通风强度。另外发酵罐大小位体积的通气量表示通风强度。另外发酵罐大小不同，所需搅拌转速与通风量也不同。不同，所需搅拌转速与通风量也不同。现在学习的是第40页，共56页11.4 谷氨酸的提取工艺谷氨酸的提取工艺一、谷氨酸发酵液的性质一、谷氨酸发酵液的性质 在发酵液中，除含谷氨酸外，还存在菌体、在发酵液中，除含谷氨酸外，还存在菌体、残糖、色素、胶体物质及其他发酵副产物。发残糖、色素、胶体物质及其他发酵副产物。发酵结束后，发酵液的温度在酵结束后，发酵液的温度在3436 ，pH为为6.07.5，接近中性；发酵液外观呈浅

29、黄色浆状，接近中性；发酵液外观呈浅黄色浆状，表面浮有少许泡沫。表面浮有少许泡沫。现在学习的是第41页，共56页二、谷氨酸的提取方法二、谷氨酸的提取方法 谷氨酸的分离提纯主要根据它的两性电解质性谷氨酸的分离提纯主要根据它的两性电解质性质、溶解度、分子大小、吸附剂的作用及谷氨酸的质、溶解度、分子大小、吸附剂的作用及谷氨酸的成盐作用等，把它从发酵液中提取出来。成盐作用等，把它从发酵液中提取出来。目前提取谷氨酸的常用方法有目前提取谷氨酸的常用方法有等电点法、离等电点法、离子交换法、锌盐法等。子交换法、锌盐法等。随着科技的进步，电渗析、随着科技的进步，电渗析、反渗透、纳滤膜等这些新技术也应用到了谷氨酸的

30、反渗透、纳滤膜等这些新技术也应用到了谷氨酸的提取中。提取中。现在学习的是第42页，共56页 1.等电点法等电点法 等电点法是谷氨酸提取方法中最简单的一种，等电点法是谷氨酸提取方法中最简单的一种，它具有操作简便、设备简单等优点，是目前谷氨酸它具有操作简便、设备简单等优点，是目前谷氨酸生产多采用的方法。生产多采用的方法。现在学习的是第43页，共56页（1）原理）原理 谷氨酸分子中含有两个酸性羧基和一个碱性谷氨酸分子中含有两个酸性羧基和一个碱性氨基，在酸性条件下，即氨基，在酸性条件下，即pH3.22时，时，-羧基的羧基的电离受抑制，谷氨酸主要以阳离子形式存在，电离受抑制，谷氨酸主要以阳离子形式存在，

31、带正电荷；当带正电荷；当pH3.22时，谷氨酸主要以阴离子时，谷氨酸主要以阴离子形式存在，带负电荷；当形式存在，带负电荷；当pH3.22时（即等电点时（即等电点pI），谷氨酸净电荷为零，呈电中性，而此时其），谷氨酸净电荷为零，呈电中性，而此时其溶解度最小，会从溶液中析出，通过过滤、离心溶解度最小，会从溶液中析出，通过过滤、离心等可提取出谷氨酸。等可提取出谷氨酸。现在学习的是第44页，共56页（2）谷氨酸的晶型及性质）谷氨酸的晶型及性质 谷氨酸晶体有两种，分别是谷氨酸晶体有两种，分别是-型型和和-型。型。前前者为斜方六面体，晶轴长短接近，晶体粗壮，者为斜方六面体，晶轴长短接近，晶体粗壮，颗粒大，

32、纯度高，易沉淀分离，是理想晶体。颗粒大，纯度高，易沉淀分离，是理想晶体。后者晶轴长短不一，针状或鳞片状，晶粒微细，后者晶轴长短不一，针状或鳞片状，晶粒微细，不易沉淀析出，所以在操作中，需控制条件以不易沉淀析出，所以在操作中，需控制条件以利于形成利于形成-型。型。现在学习的是第45页，共56页（3）谷氨酸提取的工艺流程）谷氨酸提取的工艺流程现在学习的是第46页，共56页（4）提取工艺控制）提取工艺控制 谷氨酸含量：用等电点法提取谷氨酸时，谷氨酸含量：用等电点法提取谷氨酸时，要求谷氨酸含量在要求谷氨酸含量在4以上，否则可以先浓缩以上，否则可以先浓缩或加晶种后，再提取。或加晶种后，再提取。结晶温度及

33、降温速度：谷氨酸的溶解度结晶温度及降温速度：谷氨酸的溶解度随温度降低而降低，为了利于形成随温度降低而降低，为了利于形成-型晶体，型晶体，温度要低于温度要低于30，且降温速度要慢。，且降温速度要慢。现在学习的是第47页，共56页 加酸：加酸主要为了调节溶液加酸：加酸主要为了调节溶液pH至等电点，至等电点，在操作时前期加酸稍快，中期（晶核）形成前要在操作时前期加酸稍快，中期（晶核）形成前要缓，后期加酸要慢，直至降至缓，后期加酸要慢，直至降至pI。投晶种与育晶：加入一定量晶种，有利于提高投晶种与育晶：加入一定量晶种，有利于提高谷氨酸收率。通常谷氨酸含量在谷氨酸收率。通常谷氨酸含量在5、pH4.04.

34、5时，时，加入晶种；谷氨酸含量在加入晶种；谷氨酸含量在3.54.0、pH3.54.0时投放晶种，投放量约为发酵液的时投放晶种，投放量约为发酵液的0.20.3。现在学习的是第48页，共56页 搅拌：在结晶过程中，搅拌有利于晶体的搅拌：在结晶过程中，搅拌有利于晶体的长大，但也不易过强，否则还会使晶体破碎，一般长大，但也不易过强，否则还会使晶体破碎，一般以以2030r/min为宜。为宜。离心分离：谷氨酸发酵液经等电搅拌后，离心分离：谷氨酸发酵液经等电搅拌后，静置静置46h，谷氨酸晶体大多沉淀在设备底部，上，谷氨酸晶体大多沉淀在设备底部，上清液（母液）再回收利用，而底部的固形物通过离清液（母液）再回收

35、利用，而底部的固形物通过离心的方法得到谷氨酸粗品。心的方法得到谷氨酸粗品。现在学习的是第49页，共56页 2.其它方法其它方法（1）离子交换法：离子交换用强酸型阳离子交换）离子交换法：离子交换用强酸型阳离子交换树脂（树脂（732）氢型吸附谷氨酸形成的阳离子）氢型吸附谷氨酸形成的阳离子后，再用后，再用60，4的的NaOH洗脱，收集相应流洗脱，收集相应流分，再加盐酸结晶。分，再加盐酸结晶。（2）锌盐法：利用谷氨酸锌在水溶液中的溶）锌盐法：利用谷氨酸锌在水溶液中的溶解度低的原理，将发酵液中的谷氨酸一次进解度低的原理，将发酵液中的谷氨酸一次进行回收。行回收。现在学习的是第50页，共56页11.5 味精

36、的生产味精的生产 从发酵液中提取到的谷氨酸，仅仅是味精从发酵液中提取到的谷氨酸，仅仅是味精生产的半成品。谷氨酸与适量碱作用，生成谷生产的半成品。谷氨酸与适量碱作用，生成谷氨酸一钠，其溶液经过脱色、除铁、除杂，最氨酸一钠，其溶液经过脱色、除铁、除杂，最后通过减压浓缩、结晶及分离，得到较纯的谷后通过减压浓缩、结晶及分离，得到较纯的谷氨酸一钠晶体，不仅酸味消失，而且有很强的氨酸一钠晶体，不仅酸味消失，而且有很强的鲜味，这就是味精。如果谷氨酸与过量的碱作鲜味，这就是味精。如果谷氨酸与过量的碱作用，生成二钠盐，就不具有味精的鲜味。用，生成二钠盐，就不具有味精的鲜味。现在学习的是第51页，共56页 一一

37、、味味精精的的生生产产工工艺艺流流程程现在学习的是第52页，共56页二、味精生产工艺控制二、味精生产工艺控制（1 1）中和）中和 将谷氨酸加水溶解，用碳酸钠或氢氧化钠中将谷氨酸加水溶解，用碳酸钠或氢氧化钠中和，是味精精制的开始。操作中应该使谷氨酸一和，是味精精制的开始。操作中应该使谷氨酸一钠（单钠盐）的生成量最大，所以在中和时，应钠（单钠盐）的生成量最大，所以在中和时，应先加谷氨酸后加碱，开启搅拌，温度控制在先加谷氨酸后加碱，开启搅拌，温度控制在6565左右（低于左右（低于7070），中和液浓度），中和液浓度212124 B24 B，pH6.6pH6.66.86.8，控制，控制pHpH不超过不

38、超过7 7，否则形成二钠盐，否则形成二钠盐现在学习的是第53页，共56页（2）脱色与除铁）脱色与除铁 生产上要求经过脱色及除铁后，液体透光生产上要求经过脱色及除铁后，液体透光率达到率达到90以上，二价铁离子浓度低于以上，二价铁离子浓度低于5mg/L。从。从活性炭脱色的角度出发，活性炭脱色的角度出发，pH值在值在4.55.0范围内范围内脱色效果较好，但此时溶液中还有约脱色效果较好，但此时溶液中还有约40左右的谷左右的谷氨酸未生成谷氨酸一钠，会影响收率。因此，实际氨酸未生成谷氨酸一钠，会影响收率。因此，实际操作中应该摸索出合适的操作中应该摸索出合适的pH值。依靠值。依靠Na2S和和Fe2、Zn2反

39、应生成沉淀除去，另外还可用离子交换树反应生成沉淀除去，另外还可用离子交换树脂代替脂代替Na2S来除铁。来除铁。现在学习的是第54页，共56页（3）中和液的浓缩和结晶）中和液的浓缩和结晶 谷氨酸钠在水中的溶解度较高，在进行结晶谷氨酸钠在水中的溶解度较高，在进行结晶前必须浓缩，生产中多采用减压浓缩工艺。操作前必须浓缩，生产中多采用减压浓缩工艺。操作时，罐内真空度时，罐内真空度0.0750.085Mpa，温度，温度60左左右，加热蒸汽右，加热蒸汽0.150.25Mpa，夹套加热，当中和，夹套加热，当中和液浓缩到液浓缩到29.530.5B时，加入晶种，温度维持时，加入晶种，温度维持在在6570。结晶时间。结晶时间1220h，析出的晶体可，析出的晶体可通过离心的方法收集。通过离心的方法收集。现在学习的是第55页，共56页（4）味精的干燥及包装）味精的干燥及包装 离心分离后的晶体还必须经过干燥处理。离心分离后的晶体还必须经过干燥处理。晶体干燥用可浮式干燥，气流式干燥。干燥后晶体干燥用可浮式干燥，气流式干燥。干燥后经化验含量符合国家标准后，配入精盐，真空经化验含量符合国家标准后，配入精盐，真空抽取至混盐器混合抽取至混盐器混合15min，放出即为成品。，放出即为成品。现在学习的是第56页，共56页