味精發(fā)酵過程中的代謝調(diào)節(jié)技術(shù)

1、食品發(fā)酵之 知識拓展知識拓展 味精味精定義：味精是無色至白色的柱狀結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末，含一分子結(jié)晶水，無氣味，易溶于水，微溶于乙醇，無吸濕性，對光穩(wěn)定，中性條件下水溶液加熱也不分解，一般情況下無毒性。有很濃的鮮味，味精被食用后，經(jīng)胃酸作用轉(zhuǎn)化為谷氨酸，被消化吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)并參與體內(nèi)其他代謝過程，有較高的營養(yǎng)價值。種類：味精的品種較多，一般將其分為四大類，即普通味精，強(qiáng)力味精、復(fù)合味精、營養(yǎng)強(qiáng)化味精。味精的重要性：1 1、生物化學(xué)的研究顯示，味精中的谷氨酸是生物體內(nèi)氨基酸和碳水化合物代謝的重要橋梁2 2、美國ReedsReeds博士的最新研究發(fā)現(xiàn)，飲食中的谷氨酸進(jìn)入消化道時，提供消化道表面細(xì)胞

2、代謝所需的大部分能量，也提供其合成必需氨基酸所需的材料。3 3、SchiffmanSchiffman教授的研究證實(shí)，食物中添加味精可以增加正常老人和患病老人的攝食量，也顯著地改善營養(yǎng)狀況和身體免疫力。味精各種生產(chǎn)方法比較味精各種生產(chǎn)方法比較制造方法制造方法原理原理原料原料優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)改進(jìn)方向改進(jìn)方向蛋白質(zhì)水解法蛋白質(zhì)水解法蛋白質(zhì)是由許蛋白質(zhì)是由許多多-氨基酸氨基酸的分子縮合而的分子縮合而成，將其水解成，將其水解即可得到相應(yīng)即可得到相應(yīng)的氨基酸的氨基酸面筋，豆餅，面筋，豆餅，玉米蛋白玉米蛋白水解操作易于水解操作易于掌握掌握原料來源少，原料來源少，價格高價格高此法古老，現(xiàn)此法古老，現(xiàn)已很少使用

3、，已很少使用，已被發(fā)酵法代已被發(fā)酵法代替替合成法合成法高溫高壓下將高溫高壓下將原料碳化，腈原料碳化，腈氨化，水解以氨化，水解以及中和精制及中和精制碳化物、丙烯碳化物、丙烯醛、糠醛、丙醛、糠醛、丙烯腈烯腈不用糧食為原不用糧食為原料料需要高溫高壓需要高溫高壓的條件，設(shè)備的條件，設(shè)備要求高、嚴(yán)密要求高、嚴(yán)密性好性好一般工廠不適一般工廠不適于生產(chǎn)于生產(chǎn)發(fā)酵法發(fā)酵法淀粉水解、菌淀粉水解、菌種培育使配料種培育使配料發(fā)酵，提取谷發(fā)酵，提取谷氨酸將其精制氨酸將其精制含糖原料、碳含糖原料、碳?xì)浠衔锏葰浠衔锏仍蟻碓簇S富，原料來源豐富，得率高，成本得率高，成本低，有利于機(jī)低，有利于機(jī)械化自動化生械化自動化生產(chǎn)

4、產(chǎn)需嚴(yán)密的生產(chǎn)需嚴(yán)密的生產(chǎn)管理和嚴(yán)格的管理和嚴(yán)格的生化操作，否生化操作，否則會由于微生則會由于微生物感染而造成物感染而造成很大的損失很大的損失需要理想的生需要理想的生產(chǎn)菌種產(chǎn)菌種一、谷氨酸生產(chǎn)二、谷氨酸提取三、谷氨酸制味精Table of Contents內(nèi)容大綱一、谷氨酸生產(chǎn)一、谷氨酸生產(chǎn)谷氨酸生產(chǎn)原料及其處谷氨酸生產(chǎn)原料及其處理理1谷氨酸合成途徑谷氨酸合成途徑3谷氨酸發(fā)酵工藝谷氨酸發(fā)酵工藝5谷氨酸產(chǎn)生菌谷氨酸產(chǎn)生菌2谷氨酸代謝調(diào)控谷氨酸代謝調(diào)控4（一）谷氨酸生產(chǎn)原料及處理一）谷氨酸生產(chǎn)原料及處理CA原料：原料：淀粉淀粉（玉米、小麥、甘薯、大米等）；（玉米、小麥、甘薯、大米等）；糖蜜糖蜜（甘

5、蔗糖蜜、甜菜糖蜜）；醋酸；乙醇；（甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜）；醋酸；乙醇；正烷烴（液體石蠟）；氮原料：尿素或氨水正烷烴（液體石蠟）；氮原料：尿素或氨水B糖蜜的預(yù)處理：糖蜜的預(yù)處理：原因原因：糖蜜（特別是甘蔗糖蜜中含有過量的生物素，會導(dǎo)致：糖蜜（特別是甘蔗糖蜜中含有過量的生物素，會導(dǎo)致光長菌體，不產(chǎn)谷氨酸的后果，影響谷氨酸的積累光長菌體，不產(chǎn)谷氨酸的后果，影響谷氨酸的積累目的目的：降低：降低生物素生物素的含量的含量方法方法：活性炭處理法；水解活性炭處理法；樹脂處理法：活性炭處理法；水解活性炭處理法；樹脂處理法淀粉糖化的方法：淀粉糖化的方法：酸解法；酶解法；酸酶法；酸解法；酶解法；酸酶法；酶酸法酶酸法種

6、類谷氨酸棒桿菌、黑色短桿菌、乳糖發(fā)酵短桿谷氨酸棒桿菌、黑色短桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌、嗜氨小桿硫殖短桿菌。我國使用的菌株菌、嗜氨小桿硫殖短桿菌。我國使用的菌株主要有北京棒桿主要有北京棒桿AS.1.299AS.1.299，鈍齒棒桿菌，鈍齒棒桿菌AS.1.542AS.1.542、HU7251HU7251、672672等等。形態(tài)上的共同特點(diǎn)（芽孢桿菌除外1 1、革蘭氏陽性；、革蘭氏陽性；2 2、菌體為球形、短桿至、菌體為球形、短桿至棒狀；棒狀；3 3、不形成芽孢；、不形成芽孢；4 4、沒有鞭毛，不能、沒有鞭毛，不能運(yùn)動；運(yùn)動；5 5、都是生物素缺陷型；、都是生物素缺陷型；6 6、都是需氧、都是需氧型微生

7、物型微生物（二）谷氨酸產(chǎn)生菌（二）谷氨酸產(chǎn)生菌（三）谷氨酸合成途徑（三）谷氨酸合成途徑（1)1)氨基酸轉(zhuǎn)移作用氨基酸轉(zhuǎn)移作用 (2)(2)還原氨基化作用還原氨基化作用 （1 1）糖酵解途徑（）糖酵解途徑（EMPEMP途徑）途徑） （2 2）磷酸己糖途徑（）磷酸己糖途徑（HMPHMP途徑）途徑） （3 3）三羧酸循環(huán)途徑（）三羧酸循環(huán)途徑（TCATCA途徑途徑) ) （4 4）乙醛酸循環(huán)途徑（）乙醛酸循環(huán)途徑（DCADCA途徑）途徑） （5 5）伍德）伍德- -沃克反應(yīng)（沃克反應(yīng)（CO2CO2固定反應(yīng)）固定反應(yīng)） （6 6）-酮戊二酸的還原氨基化反應(yīng)酮戊二酸的還原氨基化反應(yīng)（1 1）谷氨酸脫氫酶

8、活性強(qiáng)）谷氨酸脫氫酶活性強(qiáng)（2 2）還原性輔酶）還原性輔酶IIII進(jìn)入呼吸鏈能量缺陷或微弱進(jìn)入呼吸鏈能量缺陷或微弱（3 3）不利用谷氨酸）不利用谷氨酸（4 4）解除谷氨酸反饋機(jī)制）解除谷氨酸反饋機(jī)制（5 5）具有向胞外分泌谷氨酸的能力）具有向胞外分泌谷氨酸的能力（6 6）不利于谷氨酸）不利于谷氨酸合成方式合成方式合成途徑合成途徑谷氨酸產(chǎn)生菌生化谷氨酸產(chǎn)生菌生化特征特征谷氨酸代謝調(diào)控谷氨酸代謝調(diào)控菌體代謝調(diào)節(jié)控制細(xì)胞膜通透性的特異調(diào)節(jié)發(fā)酵條件的適合（四）谷氨酸的代謝調(diào)控（四）谷氨酸的代謝調(diào)控菌體代謝調(diào)節(jié)控制菌體代謝調(diào)節(jié)控制1 1、優(yōu)先合成與反饋調(diào)節(jié)、優(yōu)先合成與反饋調(diào)節(jié)2 2、糖代謝的調(diào)節(jié)、糖代謝

9、的調(diào)節(jié) （1 1）能荷控制）能荷控制 (2) (2)生物素對糖代謝的調(diào)節(jié)生物素對糖代謝的調(diào)節(jié)3 3、氮代謝的調(diào)節(jié)、氮代謝的調(diào)節(jié)4 4、其他調(diào)節(jié)、其他調(diào)節(jié)細(xì)胞膜通透性的特異調(diào)節(jié)細(xì)胞膜通透性的特異調(diào)節(jié)控制細(xì)胞膜通透性的方法：控制細(xì)胞膜通透性的方法：（1 1）控制磷脂的合成）控制磷脂的合成（2 2）控制細(xì)胞壁的合成：選育溫敏突變株）控制細(xì)胞壁的合成：選育溫敏突變株發(fā)酵條件的適合發(fā)酵條件的適合1 1、溫度的控制，國內(nèi)常用菌株最適生長溫度、溫度的控制，國內(nèi)常用菌株最適生長溫度30-3430-34，產(chǎn)生谷氨酸最適溫，產(chǎn)生谷氨酸最適溫度度34-3634-362 2、PHPH的控制，一般發(fā)酵的控制，一般發(fā)酵前

10、期前期PHPH控制在控制在7.5-8.57.5-8.5左右，發(fā)酵左右，發(fā)酵中后期中后期PHPH控制在控制在7.0-7.27.0-7.2，調(diào)低調(diào)低PHPH的目的在于提高與谷氨酸合成有關(guān)的酶的活性的目的在于提高與谷氨酸合成有關(guān)的酶的活性3 3、溶氧量的控制，谷氨酸產(chǎn)生菌是兼性好氧菌，通常調(diào)節(jié)通風(fēng)量來改變供溶氧量的控制，谷氨酸產(chǎn)生菌是兼性好氧菌，通常調(diào)節(jié)通風(fēng)量來改變供氧水平氧水平4 4、種齡和種量的控制，一級種子菌齡控制在、種齡和種量的控制，一級種子菌齡控制在11-1211-12小時小時，二級種子菌齡控，二級種子菌齡控制在制在7-87-8小時。接種量為小時。接種量為1%1%5 5、泡沫的控制，除了在

11、發(fā)酵罐內(nèi)安裝機(jī)械消泡器外，還在發(fā)酵時加入消泡、泡沫的控制，除了在發(fā)酵罐內(nèi)安裝機(jī)械消泡器外，還在發(fā)酵時加入消泡劑劑6 6、ODOD值是細(xì)菌個數(shù)、菌體大小和發(fā)酵液色澤深淺的綜合反應(yīng)?？刂浦凳羌?xì)菌個數(shù)、菌體大小和發(fā)酵液色澤深淺的綜合反應(yīng)?？刂芆DOD值的值的增長是保證菌體在胞外大量蓄積谷氨酸的重要手段增長是保證菌體在胞外大量蓄積谷氨酸的重要手段（五）谷氨酸的發(fā)酵工藝五）谷氨酸的發(fā)酵工藝種子的擴(kuò)大培種子的擴(kuò)大培養(yǎng)養(yǎng)種子的擴(kuò)大培養(yǎng)：保藏菌種種子的擴(kuò)大培養(yǎng)：保藏菌種斜面活化斜面活化一級種子培養(yǎng)一級種子培養(yǎng)二級種子培養(yǎng)二級種子培養(yǎng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基主要成分：（主要成分：（1 1）碳源；）碳源；

12、（2 2）氮源；（）氮源；（3 3）無機(jī)鹽；）無機(jī)鹽；（4 4）生長因子）生長因子培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌實(shí)罐培養(yǎng)基滅菌條件：實(shí)罐培養(yǎng)基滅菌條件：105-105-110110，滅菌，滅菌5min5min連續(xù)滅菌條件：連消塔滅菌溫連續(xù)滅菌條件：連消塔滅菌溫度為度為110-115110-115，維持罐溫度在，維持罐溫度在105-110105-110約約6min6min；冷卻至；冷卻至3030主要方法1 1、等電點(diǎn)法、等電點(diǎn)法2 2、離子交換法、離子交換法3 3、金屬鹽法、金屬鹽法4 4、鹽酸水解等電點(diǎn)法、鹽酸水解等電點(diǎn)法5 5、離子交換膜電滲析法、離子交換膜電滲析法”“二、谷氨酸提取二、谷氨酸提取味精

13、生產(chǎn)工藝流程原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制取原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制取 谷氨酸用適量的谷氨酸用適量的NaCO3 NaCO3 中和后，在經(jīng)過過濾、中和后，在經(jīng)過過濾、 谷氨酸生產(chǎn)菌種子的擴(kuò)大培養(yǎng)谷氨酸生產(chǎn)菌種子的擴(kuò)大培養(yǎng) 濃縮、離心分離等步濃縮、離心分離等步 驟最終制成味精驟最終制成味精谷氨酸發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵 谷氨酸的提取與分離谷氨酸的提取與分離 由谷氨酸制成味精及味精成品加工由谷氨酸制成味精及味精成品加工 ”“三、谷氨酸得到味精三、谷氨酸得到味精 在味精生產(chǎn)過程中，所加的液氨以硫氨式排出，在味精生產(chǎn)過程中，所加的液氨以硫氨式排出，只是起到調(diào)節(jié)只是起到調(diào)節(jié)PHPH的作用。而且在增大成本的同時也增的作用。而且在增大成本的同時也增大了環(huán)境的污染，造成資源浪費(fèi)。對此現(xiàn)象