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谷氨酸发酵工艺控制

1.碳源国内多数厂家以淀粉为原料生产谷氨酸，少数厂家以糖蜜为原料生产谷氨酸，这些原料在使用前一般都需进行预处理。（一）培养基包括碳源、氮源、无机盐、微量元素和生长因子。

已知所有谷氨酸产生菌株都不含淀粉酶，不能直接利用淀粉，以淀粉为原料进行谷氨酸生产时，必须将淀粉质原料水解成葡萄糖后才能供使用。淀粉水解的方法酸解法（无机酸在高温高压下催化完成）双酶法（酶催化完成糖化过程）酶酸法（酶液化、酸糖化）酸酶法（酸液化、酶糖化）

甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中都含有丰富的生物素。对于生物素缺陷型菌株来说，采用糖蜜作为培养基碳源，细胞膜的谷氨酸通透性差，谷氨酸不能透出细胞膜外，积累量将会减少。以糖蜜作为碳源时，可在发酵对数生长早期向培养基中添加一些对生物素产生拮抗作用的物质（如表面活性剂吐温-60、吐温-40），或添加一些能够抑制细胞壁合成的化学物质（如青霉素），来改善细胞膜的通透性，利于谷氨酸的透出。糖蜜原料

由于形成谷氨酸需要足够的NH4+存在，而且一部分氨用来调节pH，甚至形成谷氨酰胺，因此，谷氨酸发酵需要的氮源比一般的发酵工业产品多得多。一般的发酵工业碳氮比为100:（0.2～2.0），谷氨酸发酵的碳氮比为100:（15～30），当碳氮比在100:11以上才开始积累谷氨酸。在谷氨酸发酵中用于合成菌体的氮仅占总耗用氮的3%～6%，而30%～80%用于合成谷氨酸。（2）氮源

碳氮比对谷氨酸发酵影响很大，可通过控制碳氮比促进以生长为主阶段向产酸阶段转化。在长菌阶段，如NH4+过量会抑制菌体生长。在产酸阶段:α-酮戊二酸（NH4+缺乏）←→谷氨酸（NH4+适量）←→谷氨酰胺（NH4+过量）

氮源有无机氮源和有机氮源。无机氮如尿素、氨水、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵和硝酸铵等。有机氮源有玉米浆、麸皮水解液、毛发水解液、黄豆饼粉等。有机氮丰富有利于长菌，因此谷氨酸发酵前期要求一定量的有机氮，通常在基础培养基中加入适量的有机氮，在发酵过程中流加尿素、液氨或氨水来补充无机氮。

（3）无机盐磷酸盐：工业生产上可用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸盐，也可用磷酸。过高：代谢转向合成缬氨酸。过低：菌体生长缓慢。硫酸镁：硫存在于细胞的蛋白质中，是含硫氨基酸的组成成分。镁参与构成一些酶的活性中心。钾盐：酶的激活剂，钾含量低长菌体，多产谷氨酸。

微量元素一般作为氮源的农副产物天然原料中本身就含有某些微量元素，不必另加。某些金属离子，特别是汞和铜离子，具有明显的毒性，因此，必须避免有害离子加入培养基中。

微生物生长不可缺少的微量有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称为生长因子。生长因子不是所有微生物都必需的，它只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营养物质。生物素缺陷型的谷氨酸产生菌以生物素为生长因子。（4）生物素

谷氨酸发酵最适的生物素浓度随菌种不同、碳源种类和浓度、供氧条件、发酵周期不同而异。在生物素缺陷型菌株发酵谷氨酸的传统工艺中，大量合成谷氨酸所需要的生物素浓度比菌体生长所需要的生物素浓度要低，通常将大量合成谷氨酸所需要的生物素浓度称为菌体生长需要的“亚适量”。受到发酵设备等因素的限制，传统工艺上的生物素浓度一般为5～6μg/L，习惯将此浓度称为“亚适量”。

生物素的来源：氨基酸生产上可以作为生物素来源的原料有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜及酵母水解液等，通常选取几种混合使用。例如，许多工厂选择纯生物素、玉米浆、糖蜜这三种物质来配制培养基。各种原料来源及加工工艺不同，所含生物素的量不同。玉米浆含生物素500μg/kg，麸皮含生物素300μg/kg，甘蔗糖蜜含生物素1500μg/kg。

1.温度对谷氨酸发酵的影响谷氨酸产生菌的最适生长温度为30～34℃，其中T6-13菌株比较耐高温。产生谷氨酸最适温度为35～37℃。（二）发酵条件控制

2.pH谷氨酸发酵前期，pH变化活跃，pH较高（7.5～8.5），对菌体生长繁殖影响不大，同时有利于抑制杂菌的生长。中后期主要是谷氨酸大量合成时期，在菌体内催化谷氨酸形成的谷氨酸脱氢酶和转氨酶在中性或弱碱性环境中催化活性最高，通常通过流加尿素等措施保持pH7.2～7.4，这样可提高谷氨酸的产量。

一般谷氨酸产生菌而言，pH控制在中性或弱碱性有利于谷氨酸的积累。①液氨或氨水添加法：根据pH变化，流加氨水或液氨调节pH，同时作为氮源。氨水作用快，应采用连续流加的方法，最好能够自动控制连续流加。②尿素流加法：是目前国内味精厂普遍采用的方法，优点是由于尿素的分解、利用及pH变化具有一定规律性，容易控制。

3.溶氧对谷氨酸发酵的影响供氧量多少，应根据不同菌种、发酵条件和发酵