谷氨酸发酵工艺流程详解

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谷氨酸发酵工艺流程详解

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https://m.doczj.com/doc/9119132840.html

谷氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、医药和化工等领域。发酵工艺是生产谷氨酸的主要方法之一，下面将介绍谷氨酸发酵的工艺流程。

谷氨酸简介

谷氨酸是一种酸性氨基酸，分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。

谷氨酸发酵工艺流程

选择菌株：选择适合发酵生产的菌株是谷氨酸发酵工艺的第一步。通常采用属于放线菌属或棒状杆菌属的菌株进行发酵。这些菌株具有较高的谷氨酸产量和较好的耐受性。
发酵培养基的配制：发酵培养基是支撑谷氨酸发酵的重要基础。一般包括碳源、氮源、无机盐、生长因子等组成成分。常用的碳源包括葡萄糖、麦芽糖等，氮源包括氨基酸、尿素等。
发酵条件控制：发酵过程中的温度、pH值、氧气供应等条件都会影响谷氨酸的产量。通常采用恒温发酵，温度一般控制在28-32摄氏度。同时控制好培养基的pH值，通常在6.5-7.5之间。氧气供应也是非常重要的，通过控制搅拌速度和通气量来保证充足的氧气供应。
发酵过程监测：在发酵过程中需要对微生物生长、培养基中各种成分的消耗和产物的生成进行持续监测。通过检测微生物生长曲线和培养基中各成分的浓度变化来掌握发酵情况，及时调整发酵条件以提高产量。
发酵产物的提取与精制：发酵结束后，需要对发酵产物进行提取和精制。通常采用离心、过滤等方法将微生物分离，然后通过酸碱调节、浓缩、结晶等工艺步骤来得到纯净的谷氨酸产物。

通过以上工艺流程，谷氨酸发酵生产可以实现高效、稳定的产量，并且能够得到高纯度的产物，满足市场需求。

谷氨酸发酵工艺控制要点

温度控制：谷氨酸发酵初期（0-12小时）为长菌期，最适温度在30-32摄氏度；发酵12小时后进入产酸期，控制温度在34-36摄氏度。由于发酵期代谢活跃，发酵罐要注意冷却，防止温度过高引起发酵迟缓。
pH值控制：谷氨酸生产菌的生长和产物合成时期需维持在pH 7.0-7.2，而且培养基中铵离子浓度又不宜太高，因此，不宜采用硫酸铵、氯化铵等生理酸性铵盐。
氮源控制：谷氨酸分子中氮含量占9.5%，所以培养基中必须提供相对充足的氮源。谷氨酸产生菌的生长和产物合成时期需维持在pH7.0-7.2，而且培养基中铵离子浓度又不宜太高，因此，不宜采用硫酸铵、氯化铵等生理酸性铵盐。
生物素控制：谷氨酸产生菌是营养缺陷型，对生长繁殖、代谢产物的影响非常明显。生物素过量时糖酵解途径中的丙酮酸转变为乳酸，同时使异柠檬酸转变为琥珀酸，菌体生长繁殖快，同时生物素又促进菌体细胞膜通透性障碍物的生物合成，使菌体不能及时将细胞内的谷氨酸排出，谷氨酸合成途径受阻，发酵液中由菌种细胞排出的谷氨酸仅能占氨基酸总量的12%；生物素亚适量时，菌体代谢失调，细胞膜通透性增强，细胞内的谷氨酸能及时排出，有利于谷氨酸的积累，发酵液内由菌体细胞排除谷氨酸能达总氨基酸92%左右。因此，要根据发酵时期来控制生物素的含量。
碳氮比控制：谷氨酸发酵需要的氮源比一般发酵工业多得多，一般发酵工业碳氮比为100：0.2-2.0，谷氨酸发酵的碳氮比为100：15-21。在谷氨酸发酵过程中，应正确控制碳氮比。一般在菌体生长期碳氮比应大一些（氮低），在产酸期，碳氮比应小些（氮高）。在碳源和氮源的比为3：1时，谷氨酸棒状杆菌会大量合成谷氨酸，但当碳源和氮源的比为4：1时，谷氨酸棒状杆菌只生长而不合成谷氨酸。
泡沫控制：发酵罐泡沫来源：发酵过程强烈通风和菌体代谢产生CO2，使培养液产生大量泡沫。泡沫的危害：氧在发酵液中的扩散受阻，影响菌体的呼吸和代谢。消泡方法：机械消泡：耙式、离心式、刮板式、蝶式消泡器；化学消泡：天然油脂、聚酯类、醇类、硅酮等。

谷氨酸发酵工艺流程图

谷氨酸发酵工艺发展历程

谷氨酸发酵工艺的发展历程可以追溯到1909年日本发明并工业化生产味精。1956年，从日本开始，谷氨酸发酵生产转向以糖质为原料的细菌发酵法。谷氨酸发酵作为代谢控制发酵，区别于传统的酿酒和抗菌素发酵。目前，谷氨酸发酵已成为世界性氨基酸发酵工业的重要组成部分，中国是全球最大的潜在味精消费市场，味精年产量持续增长。