谷氨酸发酵概述.ppt

谷氨酸发酵工艺 主讲：徐波 制作者：刘金安 徐波 张思静 发展前景 ? 2008年，我国氨基酸的总产量已超过120万吨，其中谷氨酸占97%，我国谷氨酸钠的总产量已超过170万吨，比2005年增长了23.75%，全国谷氨酸及其盐销售总收入高达177.9亿元，行业实现利润12.6亿元，各公司的利润普遍上升。由于国内谷氨酸生产企业普遍重视质量管理，故出口谷氨酸及其盐的数量逐年递增，2006年，我国谷氨酸及其盐的出口量已突破10万吨大关从而成为我国医药业又一拳头产品。国内谷氨酸生产企业的谷氨酸产品已销往包括英、法、意大利、西班牙、比利时、瑞士和美国在内的世界57个国家，从而确立了全球第一谷氨酸生产大国地位。 生产流程 谷氨酸产生菌的扩大培养 为了生产大批量的谷氨酸，就需要更多的谷氨酸生产菌，因此就必须对谷氨酸生产菌进行扩大培养。我国主要使用菌株为北京棒状杆菌ASI1.299. 扩大培养普遍采用二级种子流程，即： 斜面菌种（33~34℃，培养18~24h ）→一级种子培养（用1000mL三角瓶装入适量培养基200ml，灭菌后置于冲程7.6cm、频率96次／min的往复式摇床上振荡培养12h，培养温度33~34℃ ）→二级种子培养（种子罐中培养，32~34℃ ，7~8h ，无杂菌）→发酵罐。活菌浓度达到108个/ml，活力旺盛，菌体健壮。 淀粉水解糖的制备 由于大部分产生菌不能直接利用淀粉和糊精，因此要将淀粉原料水解为葡萄糖，可采用双酶法，先用淀粉酶将原料分解为糊精和低聚糖，再用糖化酶进一步水解为葡萄糖。 谷氨酸的发酵机制及工艺控制 生产原料包括碳源、氮源、无机盐及管生长因子等。发酵原料的选择既要考虑生长繁殖的营养，还需要有利于谷氨酸的积累及易于提取。 谷氨酸发酵条件控制 1 温度的控制 生产菌最适生长温度为30~32`C，谷氨酸形成最适温度为34~37`C。 2 PH的控制 前期控制在7.5左右，对抑制杂菌生长有利，中后期控制在7.2左右，这样谷氨酸脱氢酶活性最强，若后期PH过高，菌体自溶，谷氨酸变成谷氨酰胺。 3 菌龄及接种量控制 一级种子菌龄11~12h，二级种子菌龄7~8h，接种量1%为好。 谷氨酸的提取 等电点法是提取谷氨酸最简单的一种方法，此法操作简便，设备简单。 1 等电点法的原理 3.22：谷氨酸以阳离子形式存在 其分子内部呈电中性，溶液中总静 PH =3.22 电荷为零，谷氨酸分子间相互碰 撞，结合成较大聚合体沉淀，此时 谷氨酸溶解度最小。 3.22：谷氨酸以阴离子形式存在 影响到谷氨酸析出的主要因素为：谷氨酸的含量、T、加酸速度，搅拌、菌体大小及多少。 2 操作要点 排入电桶 测T、PH 测氨基酸含量 搅拌 冷却至30`C 加盐调PH 形成晶核 静止4~6h 放出上清液 清除结晶深沉表层少量菌体 取出氨基酸结晶 离心分离 由谷氨酸制成味精 * * * 葡萄糖 磷酸烯醇丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 草酰乙酸 天冬氨酸 柠檬酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 反馈抑制 优先合成 增强反馈抑制 逆转反馈抑制 ① ② ③ CO2 CO2 乳酸 发酵液 常提高谷氨酸发酵产率的措施 一、选育高产菌种 途径：可通过菌种自发突变过程中挑选出来，也可利用物理或化学诱变剂处理微生物细胞群，促使其突变，然后挑选出符合目的的育种诱变株，还可利用体外DNA重组、原生质体融合等技术创造出高产菌。 优势：谷氨酸脱氢酶活力强、氧化还原氨基化反应强、二氧化碳固定反应强、异柠檬酸脱氢酶活力强、不分解和利用谷氨酸、耐高糖，高浓度谷氨酸 二、根据菌种特征控制最适宜的发酵条件 如：生物素、磷、PH、氧传递速度、氧化还原电位及温度等 三、追加糖液法 即采用较低初糖浓度和大接种量以利于菌体迅速繁殖获得生产需要的足够强壮的菌体的一种方法 噬菌体与杂菌的防治 谷氨酸发酵中噬菌体的污染与防治 1.谷氨酸噬菌体的主要特征： 具有非常专一的寄生性 不耐热性 PH的稳定性 嗜氧性 对干燥的稳定性 不耐药性 二、谷氨酸发酵污染噬菌体后的异常现象