谷氨酸发酵影响因素及控制111.详解

谷氨酸发酵条件优化参考相关文献进行制作目录1味精工业的发展味精的生产工艺23谷氨酸的发酵途径谷氨酸发酵影响因素及其控制45结束语一味精工业的发展味精（分子式C5H8NO4Na)，也称味素，因起源于小麦，俗称麸酸钠、谷氨酸钠。1907年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种昆布（海带）汤蒸发后留下的棕色晶体，即谷氨酸，并在1908年开始制造商品---味精。池田菊苗味精我国在1965年实现谷氨酸发酵法生产味精。我国现已有200余家企业生产味精，年产量达近200万吨，居世界首位。二味精的生产工艺三谷氨酸的发酵途径影响因素环境因素流加糖浓度流加糖速度生物素发酵温度溶氧泡沫内在因素生物素缺陷型菌株各种酶的影响四谷氨酸发酵影响因素及其控制内在因素生物素缺陷型菌株生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA羧化酶的辅基。生物素缺陷型菌种不能合成生物素，抑制不饱和脂肪酸的合成。磷脂合成量减少，细胞膜的通透性增大，提高谷氨酸的产量。我国使用的谷氨酸生产菌株有：北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌D110、钝齿棒杆菌AS1.542、棒杆菌S-914、黄色短杆菌T6～13等。黄色短杆菌1异柠檬酸裂解酶活力欠缺菌种的异柠檬酸裂解酶活力欠缺，糖的代谢才能沿着α-酮戊二酸的方向进行，从而有利于谷氨酸的积累。2α-酮戊二酸脱氢酶能力微弱谷氨酸产酸菌丧失或仅有微弱的α-酮戊二酸脱氢酶，使α-酮戊二酸不能继续氧化，停留在α-酮戊二酸的生成积累上，为谷氨酸的生成奠定物质基础。3L-谷氨酸脱氢酶活性强在有过量的NH4+存在下，通过强活性的L-谷氨酸脱氢酶的作用，α-酮戊二酸易生成谷氨酸。内在因素各种酶的影响环境因素发酵温度泡沫流加糖速度生物素流加糖浓度溶氧流加糖浓度在流加糖速度为12ml/h的情况下，随着流加糖浓度的增加，其产酸水平有所提高；随着浓度的增加，转化率有所下降，糖的未利用率增加；从设定的12ml/h的流速来看，选择30～35g/dl的流加糖浓度最佳。赵二红.谷氨酸发酵流加糖浓度对发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(2):3.流加糖浓度与GA、糖转化率的关系*流加糖速度在流加糖浓度为40g/dl的情况下，随着流加糖流加速度的增加，其产酸水平有增高的趋势，当速度达到一定值时产酸不再提高；随着流加速度的增加，转化率的变化趋势是先升后降；流加糖的流加速度在13～16ml/h最为合适，其转化率和产酸相对来说都较高。流加速度与GA、糖转化率的关系*13异柠檬酸裂解酶活性加强，乙醛酸循环活跃，α-酮戊二酸生成量减少；生物素过量时，促进菌体生长，但谷氨酸产量低。转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸；使菌体细胞膜通透性降低，谷氨酸不能及时排出，其合成途径受阻。生物素使胞内代谢产物迅速排出的方法TextText当培养液中生物素含量较高时采用适量添加青霉素的方法。原因：青霉素可抑制肽聚糖合成中的转肽酶活性，引起肽聚糖结构中肽桥无法交联，造成细胞壁缺损。油酸缺陷型菌株，并在培养过程中，有限制地添加油酸，合成有缺损的膜。甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸大量渗漏。TextText生理学手段利用膜缺损突变株从实验的数据来看，温度的控制在38-39℃之间为最佳，该温度下，转化率较高，低于37℃转化率受较大的影响，而高于40℃的培养温度也使菌体受到伤害，影响转化率。发酵温度温度与GA、糖转化率的关系*.溶氧溶氧浓度与GA浓度的关系*低溶氧(DO=10%)控制条件下，谷氨酸生成速度明显比高溶氧(DO=50%)条件下要高，并且最终谷氨酸浓度也比高溶氧条件下的高。从左图可以看出，高溶氧条件下，产酸中后期GDH的酶活下降很快，这可能是由于在高溶氧条件下，剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。不同溶氧条件下谷氨酸脱氢酶酶活变化曲线*谷氨酸发酵是好气性发酵，因通风和搅拌产生泡沫是正常的，但泡沫过多会带来一系列问题：泡沫形成泡盖时，代谢产生的气体不能及时排出，妨碍菌体呼吸作用，影响菌体的正常代谢。123泡沫过多，发酵液会外溢，造成浪费和污染。泡沫过多，易冲上罐顶，造成染菌。泡沫泡沫的控制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化学消泡剂消泡方法谷氨酸产生菌的发酵条件与产物的关系控制因子发酵产品转换氧气乳酸（通气不足）←→谷氨酸（通气充足）NH4+α-酮戊二酸（缺乏）←→谷氨酸（适量）←→谷氨酰胺（过量）温度38～39℃生物素乳酸或琥珀酸（丰富）←→谷氨酸（缺乏）流加糖浓度30～35g/dl流加糖速度13～16ml/h五结束语谷氨酸发酵过程中，生产菌种的特性、生物素、发酵温度、NH4+浓度、通风和发酵产生的泡沫都是影响谷氨酸积累的主要因素。在实际生产中，只有针对存在的问题，严格控制工艺条件，才能达到稳产、高产的目的。