氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)要點(diǎn)

1、歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！PAGE PAGE 33感謝閱讀本文檔，祝您工作順利，步步高升！氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)要點(diǎn)2淀粉生產(chǎn)的流程原料清理浸泡粗碎胚的分離磨碎分離纖維分離蛋白質(zhì)清洗離心分離干燥淀粉13在谷氨酸發(fā)酵中如何控制細(xì)胞膜滲透性。生物素亞適量添加表面活性劑、高級(jí)飽和脂肪酸或青霉素選育溫度敏感突變株、油酸缺陷型或甘油缺陷型突變株15谷氨酸生產(chǎn)菌的育種思路（1）.切斷或減弱支路代謝（2）解除自身的反饋抑制(3).增加前體物的合成 (4).提高細(xì)胞膜的滲透性 (5).強(qiáng)化能量代謝(6).利用基因工程技術(shù)構(gòu)建谷氨酸工程菌株16現(xiàn)有谷氨酸生產(chǎn)菌主要有哪四個(gè)菌屬。棒狀桿菌屬、短桿菌屬、小

2、桿菌屬及節(jié)桿菌屬中的細(xì)菌17谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)菌的主要生化特點(diǎn)?，F(xiàn)有谷氨酸生產(chǎn)菌的主要特征:（1）細(xì)胞形態(tài)短桿形、棒形；（2）革蘭氏陽(yáng)性菌，無(wú)鞭毛，無(wú)芽孢，不能運(yùn)動(dòng)；（3）需氧型微生物；（4）生物素缺陷型；（5）脲酶強(qiáng)陽(yáng)性；（6）不分解淀粉、纖維素、油脂、酪蛋白、明膠等；（7）發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯形態(tài)變化，同時(shí)細(xì)胞膜滲透性改變；（8）二氧化碳固定反應(yīng)酶系強(qiáng)；（9）異檸檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循環(huán)弱；（10）-酮戊二酸氧化能力微弱；（11）檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶活性強(qiáng)；（12）具有向環(huán)境泄露谷氨酸的能力；（13）不分解利用谷氨酸，并能耐高谷氨酸，產(chǎn)谷氨酸8%以上；

3、(14)還原性輔酶II進(jìn)入呼吸鏈能力弱（15）利用醋酸不能利用石蠟22氨基酸生產(chǎn)菌菌種的來(lái)源有哪些。（1）向菌種保藏機(jī)構(gòu)索取有關(guān)的菌株，從中篩選所需菌株。（2）由自然界采集樣品，如土壤、水、動(dòng)植物體等，從中進(jìn)行分離篩選。（3）從一些發(fā)酵制品中分離目的菌株。27谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基包括哪些主要營(yíng)養(yǎng)成分。碳源 谷氨酸產(chǎn)生菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖。谷氨酸產(chǎn)量隨糖濃度的增加而增加氮源 無(wú)機(jī)氮源: (1)尿素(2) 液氨(3)氨水 有機(jī)氮源:主要是蛋白質(zhì)、胨、氨基酸等。谷氨酸發(fā)酵的有機(jī)氮源常用玉米漿、麩皮水解液、豆餅水解液和糖蜜等。 無(wú)機(jī)鹽 磷酸鹽 硫酸鎂 鉀鹽 微量元素生長(zhǎng)因子

4、1) 生物素 (2) 維生素B129影響發(fā)酵產(chǎn)率的因素有哪些。培養(yǎng)基 碳源 氮源 無(wú)機(jī)鹽 生長(zhǎng)因子溫度（首先影響酶的活性，其次影響生物合成的途徑，還影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)）PH（影響酶的活性，影響細(xì)胞膜所帶電荷，影響培養(yǎng)基某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和中間代謝物的離解，影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用，PH改變一起菌體代謝途徑的改變使代謝產(chǎn)物發(fā)生變化）供氧對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響(谷氨酸生成期需大量的氧)CO2對(duì)發(fā)酵的影響（一般控制在13%左右，CO2含量判斷發(fā)酵過(guò)程是否正常（1）提前發(fā)現(xiàn)噬菌體感染 在一般規(guī)律通風(fēng)下 CO2迅速下跌說(shuō)明污染噬菌體，菌體一死立即停止呼吸，不在放CO2（2）幫助發(fā)現(xiàn)染菌感染 在正常規(guī)律通風(fēng)條件

5、下，CO2連續(xù)上升，說(shuō)明感染雜菌，須及早采取措施）30谷氨酸發(fā)酵過(guò)程調(diào)節(jié)pH值的方法流加尿素、液氨、添加碳酸鈣法。31谷氨酸發(fā)酵不同階段對(duì)PH的要求：前期pH7.3、中期pH7.2 、后期pH7.0 放罐pH6.832谷氨酸發(fā)酵時(shí),出現(xiàn)泡沫過(guò)多,一般是什么原因,該怎樣處理?原因P92原因 (1)水解糖質(zhì)量不好(2)染菌；處理方法(1)改進(jìn)水解糖質(zhì)量(2)按染菌處理 33谷氨酸發(fā)酵過(guò)程，菌體生長(zhǎng)緩慢或不長(zhǎng)的原因及解決方法？原因(1)感染噬菌體 (2)培養(yǎng)基貧乏(3)菌種老化 (4)前期風(fēng)量過(guò)大,或初尿過(guò)多抑制生長(zhǎng)處理(1)按感染噬菌體處理(2)補(bǔ)料,并停攪拌(3)換種、補(bǔ)種(4)停攪拌、小通風(fēng)3

6、4谷氨酸發(fā)酵過(guò)程，耗糖快,pH偏低, 產(chǎn)酸低原因及解決方法原因(1) 培養(yǎng)基豐富,生物素過(guò)量 (2) pH低,流尿不及時(shí)(3) 通風(fēng)不足,空氣短路,攪拌轉(zhuǎn)速低(4) 感染雜菌處理方法(1)提高風(fēng)量,提高pH(2)及時(shí)流尿,提高pH(3)提高風(fēng)量,提高pH(4)按染菌處理35谷氨酸生產(chǎn)菌最適生長(zhǎng)溫度為？發(fā)酵谷氨酸最適發(fā)酵溫度？最適合生長(zhǎng)pH為？P101 P84谷氨酸產(chǎn)生菌：最適生長(zhǎng)溫度3034 最適產(chǎn)酸溫度3537 最是適生長(zhǎng)PH為6.58.036發(fā)酵過(guò)程中CO2迅速下降，說(shuō)明污染噬菌體， CO2連續(xù)上升，說(shuō)明污染雜菌37消泡方法有哪幾種？消泡的方法（1）物理消泡 改變溫度（2）機(jī)械消泡：消泡器

7、（3）化學(xué)消泡 加消泡劑 天然油脂類 高碳醇脂肪酸和脂類 聚醚類 39噬菌體侵染的異?，F(xiàn)象 P114 “二高三低”即pH高、殘?zhí)歉摺D值低、溫度低、谷氨酸產(chǎn)量低(1)二級(jí)種子污染噬菌體二級(jí)種子0-3h感染噬菌體，泡沫大，pH高，種子基本不生長(zhǎng)；6h以后感染噬菌體，泡沫多，pH偏高，種子生長(zhǎng)較差，輕度感染或后期感染長(zhǎng)看不出異常變化，可用快速檢測(cè)法，半小時(shí)之內(nèi)就能確定是否污染噬菌體。89小時(shí)感染，OD值不長(zhǎng)，pH上升，泡沫增大，耗糖慢，不產(chǎn)酸等噬菌體污染現(xiàn)象(2)發(fā)酵前期污染噬菌體吸光度開(kāi)始上升后下降，甚至48h內(nèi)OD值下跌到零以下pH逐漸上升，升到8.0以上，不再下降，CO2迅速下降OD值下跌

8、pH上升等耗糖緩慢或停止，也有時(shí)會(huì)出現(xiàn)睡眠病現(xiàn)象，發(fā)酵緩慢，周期長(zhǎng)，提取困難產(chǎn)生大量泡沫，發(fā)酵液黏度大，甚至呈現(xiàn)黏膠狀，可拔絲，發(fā)酵液發(fā)紅，發(fā)灰，有刺激性氣味谷氨酸產(chǎn)量甚少鏡檢時(shí)可發(fā)現(xiàn)菌體數(shù)量顯著減少，菌體不規(guī)則，缺乏八字排列，發(fā)圓平板檢查有噬菌體斑，搖瓶檢查發(fā)酵液清稀，二次種子營(yíng)養(yǎng)要求逐漸加多種齡延長(zhǎng)送往提取車間的發(fā)酵液發(fā)紅，發(fā)灰，有刺激性氣味，黏度大，泡沫大精制中和時(shí)色素深，泡沫大，堿加不進(jìn)去，過(guò)濾困難(3)發(fā)酵后期污染噬菌體對(duì)產(chǎn)酸影響不大，甚至有時(shí)竟有提高產(chǎn)酸的趨勢(shì)40染菌的分析（1）從染菌時(shí)間分析：早期：培養(yǎng)基滅菌不徹底、種子帶菌等；中后期：設(shè)備滲漏、空氣系統(tǒng)。（2）從染菌類型分析：耐

9、熱的芽孢桿菌：滅菌不徹底，凈化空氣帶菌，設(shè)備滲漏；無(wú)芽孢的球菌、酵母等：設(shè)備滲漏。（3）從染菌幅度分析：個(gè)別罐：料液或設(shè)備滅菌不徹底；大面積罐：空氣系統(tǒng)、種子、公用設(shè)備存在染菌。41發(fā)酵染菌的預(yù)防措施。1空氣的凈化（1）減少濾前空氣的塵粒（2）減少濾前空氣的油水含量（3）保證壓縮空氣的溫度（4）妥善裝填過(guò)濾介質(zhì)（5）選用高效濾材（6）保持一定的氣流速度2.培養(yǎng)基和設(shè)備的滅菌（1）合理調(diào)配培養(yǎng)基（2）保證滅菌溫度和時(shí)間（3）保證設(shè)備無(wú)積污和滲漏（4）保證流動(dòng)蒸汽質(zhì)量（5）減少泡沫（6）正確進(jìn)行空氣保壓3.發(fā)酵設(shè)備的安裝（1）防止軸封滲漏（2）合理安裝罐內(nèi)設(shè)備（3）合理安裝管路（4）閥門(mén)的連接（5

10、）管路的布置（6）管路的試漏（7）管路的吹洗4.培養(yǎng)物的移接（1）嚴(yán)格進(jìn)行斜面和搖瓶菌種的無(wú)菌操作（2）嚴(yán)格進(jìn)行種子罐的無(wú)菌操作42污染噬菌體后的挽救措施（1）并罐法（2）菌種輪換或使用抗性菌株（3）放罐重消法（4）罐內(nèi)滅噬菌體法43提煉的概念P127將谷氨酸生產(chǎn)菌在發(fā)酵過(guò)程中積累的L-谷氨酸從發(fā)酵液中提取出來(lái)，再進(jìn)一步中和，除鐵、脫色、加工精制成谷氨酸單鈉鹽（俗稱味精）的過(guò)程稱為谷氨酸的提煉44生產(chǎn)上選擇谷氨酸提取工藝的原則是：工藝簡(jiǎn)單、操作方便、所用原材料價(jià)格低廉，來(lái)源豐富、提取收率高、產(chǎn)品純度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、盡量不造成或減少環(huán)境污染。45谷氨酸提取的主要方法有哪幾種？1.等電點(diǎn)法2.離子

11、交換法3.金屬鹽法4.離子交換膜電滲析法46谷氨酸等電點(diǎn)法提取最后調(diào)PH為？3.03.2鋅鹽法提取谷氨酸最后調(diào)PH為？一步鋅鹽法 2.4 等電點(diǎn)鋅鹽法2.847影響谷氨酸結(jié)晶的因素。菌體 Glu的含量溫度（溫度越低，溶解度越小，有利于結(jié)晶）加酸速度及放罐pH（操作時(shí)一定要緩慢，控制pH緩慢下降）起晶方式（自然起晶和加晶種起晶）攪拌（是液體不斷翻動(dòng)從而達(dá)到溶液溫度和pH均勻一致）殘?zhí)牵ㄔ诮Y(jié)晶時(shí)，這些殘?zhí)茣?huì)沉淀析出，這不僅增大谷氨酸濃度，容易以-型晶體析出）其它副產(chǎn)物雜菌和噬菌體糖液質(zhì)量發(fā)酵液放罐pH（發(fā)酵后期pH偏堿或偏酸，對(duì)谷氨酸結(jié)晶非常不利）48Glu結(jié)晶有哪幾種晶形，俗稱的輕質(zhì)谷氨酸屬于哪

12、種晶形。-型晶體和-型晶體 俗稱的輕質(zhì)谷氨酸屬于-型晶體 -型晶體理想結(jié)晶 避免形成-型晶體50離子交換樹(shù)脂與這些離子的交換能力各不相同，這主要取決于該離子的相對(duì)濃度，以及該離子對(duì)交換樹(shù)脂的親和力。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)谷氨酸發(fā)酵液中各種離子親和力大小Ca2+Mg2+K+NH4+Na+AlaLeuGluAsp51離子交換樹(shù)脂的離交過(guò)程有五步，非別為？P145溶液中谷氨酸離子通過(guò)溶液向樹(shù)脂表面擴(kuò)散谷氨酸離子穿過(guò)樹(shù)脂表面向樹(shù)脂內(nèi)部擴(kuò)散谷氨酸離子與樹(shù)脂上活性基團(tuán)的可交換離子氫離子進(jìn)行離子交換交換下來(lái)的氫離子從樹(shù)脂內(nèi)部像樹(shù)脂表面擴(kuò)散氫離子從樹(shù)脂表面擴(kuò)散到溶液中52結(jié)柱的定義及離子交換樹(shù)脂提取谷氨酸時(shí)，

13、產(chǎn)生結(jié)柱現(xiàn)象的原因及防止方法。原因：（1）上柱液谷氨酸含量高（2）洗脫劑濃度高（3）樹(shù)脂破碎或菌體等雜質(zhì)干擾防止方法：（1）調(diào)換破碎樹(shù)脂（2）控制洗脫劑濃度（3）上柱完畢，自來(lái)水反洗除菌體（4）結(jié)柱后，必須徹底 處理樹(shù)脂53洗脫谷氨酸時(shí)，可以用NaOH或NaCl作為洗脫劑，也可混合使用。55谷氨酸發(fā)酵廢液的主要成分。P199無(wú)機(jī)鹽，如鉀離子，銨離子鎂離子，還有殘?zhí)?，色素等菌體，蛋白質(zhì)等固形物質(zhì)懸浮物，其中濕菌體含量為5080/L微量的微生物代謝副產(chǎn)物，有機(jī)酸類，有乳酸，琥珀酸等，殘?zhí)?0g/L一下57味精的生理作用(1)合成其他氨基酸（2）作為腦組織的能源（3）降低血液中氨中毒（4）轉(zhuǎn)化為糖5

14、8谷氨酸中和時(shí)中和劑的選擇與用量。生產(chǎn)上要求使用含鹽分少的碳酸鈉或固體氫氧化鈉進(jìn)行中和中和時(shí)純堿用量：1mol碳酸鈉可中和2mol谷氨酸，即106g碳酸鈉可中和147*2=294g谷氨酸即每種中和100g谷氨酸需要36.1g碳酸鈉，才能達(dá)到谷氨酸完全中和59谷氨酸中和液中色素的來(lái)源淀粉制糖、培養(yǎng)基滅菌、發(fā)酵液濃縮等。60谷氨酸中和液脫色方法有哪幾種?；钚蕴棵撋?、樹(shù)脂脫色62制取谷氨酸鈉需要活性炭脫色,脫色的好壞與活性炭的再生好壞直接相關(guān),再生時(shí)需用NaOH和HCL處理的目的是什么？氫氧化鈉解吸附在炭中的色素，4%的氫氧化鈉 鹽酸解吸附在炭中的鐵離子4%的鹽酸P17918063谷氨酸中和液中鐵離

15、子的來(lái)源及存在形式。1.鐵離子的來(lái)源 原輔材料不純、設(shè)備腐蝕而游離出來(lái)較多的鐵離子等2.鐵的存在形式 Fe2+、 Fe3+64目前國(guó)內(nèi)除鐵、鋅離子的方法 .硫化鈉法 .樹(shù)脂除鐵65結(jié)晶的過(guò)程分三個(gè)階段，分別為：形成過(guò)飽和溶液、晶核的形成、晶體的長(zhǎng)大66起晶的概念及方法。晶核的形成叫做起晶起晶方法 自然起晶 刺激起晶 晶種起晶67飽和溶液、過(guò)飽和溶液和過(guò)飽和系數(shù)概念。P185飽和溶液:晶體的溶解和析出處于平衡狀態(tài)，溶解速度=晶析速度 晶體大小基本不變，溶液濃度不變過(guò)飽和溶液：晶體從溶液中析出，晶析速度溶解速度，自然形成新晶核，并且晶粒能長(zhǎng)大之至溶液降至飽和溶液過(guò)飽和系數(shù)：過(guò)飽和溶液中溶質(zhì)的濃度同

16、溫度同條件下飽和溶液中溶質(zhì)的濃度之比 68工業(yè)上谷氨酸溶液濃縮得方法主要有？ 常壓蒸發(fā) 減壓蒸發(fā)69飽和曲線和過(guò)飽和曲線將圖分為三個(gè)區(qū)域，分別為：？析晶操作一般要求在那個(gè)區(qū)域？P186穩(wěn)定區(qū) （不飽和溶液）亞穩(wěn)定區(qū)（飽和溶液） 不穩(wěn)定區(qū)（過(guò)飽和溶液） 析晶操作一般要求在不穩(wěn)定區(qū)（）70味精結(jié)晶的具體操作過(guò)程可分為：濃縮、起晶、整晶、育晶、養(yǎng)晶等幾個(gè)階段。71養(yǎng)晶的作用。（1）溶解偽晶（2）調(diào)節(jié)濃度72味精干燥方法有：箱式烘房、真空箱式干燥、氣流干燥、傳送帶式干燥、震動(dòng)床式干燥。73味精溶解后渾濁的原因及解決措施（1）產(chǎn)生原因硫化鈉過(guò)量消泡劑過(guò)量 含有DL-谷氨酸鈉 原材料質(zhì)量差（2）解決措施中

17、和、結(jié)晶操作規(guī)范 控制硫化鈉質(zhì)量和用量控制消泡劑用量 控制原材料質(zhì)量74味精帶有顏色的原因及解決措施產(chǎn)生原因味精發(fā)黃 料液脫色不徹底，帶有色素；味精分離不干，母液帶入味精，使色素增加；味精干燥溫度過(guò)高或過(guò)長(zhǎng)，引起焦化變質(zhì)；洗活性炭中殘留谷氨酸鈉時(shí)，將被吸附的色素解析出來(lái)；烘盤(pán)布清洗不干凈，出現(xiàn)底層發(fā)黃味精發(fā)紅 母液除鐵不干凈；母液接觸鐵器或味精將誒出鐵器；活性炭再生不完全，鐵離子沒(méi)清除徹底味精發(fā)灰發(fā)青 發(fā)灰：活性炭帶入味精中 發(fā)青：硫化鈉過(guò)量味精久放變黃 料液除鐵不徹底，帶入成品；谷氨酸含殘?zhí)歉?，帶入成品解決措施 加強(qiáng)脫色操作；加強(qiáng)結(jié)晶操作，合理控制參數(shù)；加強(qiáng)分離操作；采用振動(dòng)式干燥器；采用樹(shù)

18、脂除鐵；提高谷氨酸質(zhì)量；控制好硫化鈉用量75味精發(fā)臭的原因及解決措施產(chǎn)生原因：室內(nèi)衛(wèi)生差，母液染菌變質(zhì)，帶入味精；活性炭渣子和洗水沒(méi)及時(shí)處理，導(dǎo)致雜菌繁殖；母液存放時(shí)間長(zhǎng)或存放母液的容器長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)用清洗，雜菌繁殖；全中和操作時(shí)泡沫溢出，回收時(shí)帶入雜菌；濕谷氨酸堆放時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)菌霉變 解決措施 搞好環(huán)境衛(wèi)生；母液和濕谷氨酸及時(shí)處理；設(shè)備及時(shí)清洗76強(qiáng)力味精是哪些呈味核苷酸按不同比例與谷氨酸鈉混合制成的添加了5-鳥(niǎo)苷酸、5-肌苷酸，或兩者的混合物77脫敏作用定義經(jīng)特定處理后，不喪失酶活性而失去對(duì)變構(gòu)效應(yīng)物的敏感性，稱脫敏作用78酶活性的控制方法終產(chǎn)物的抑制或激活；輔酶水平的活性調(diào)節(jié)；酶原的活化；潛在酶

19、的活化79氨基酸發(fā)酵代謝控制中，酶活性調(diào)節(jié)的類型有哪些？P226變構(gòu)效應(yīng) 共價(jià)修飾寡聚酶的解聚、蛋白質(zhì)水解激活等氨基酸生產(chǎn)方法蛋白質(zhì)水解、抽提法 以豆粕為原料，采用酸水解大豆蛋白的方法來(lái)獲取氨基酸。如早期的味精生產(chǎn)方法?，F(xiàn)在有用廢蛋白質(zhì)原料如動(dòng)物毛發(fā)等水解法轉(zhuǎn)為復(fù)合氨基酸。化學(xué)合成法 該方法是20世紀(jì)50年代隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展而興起，是利用有機(jī)合成和化學(xué)工程相結(jié)合來(lái)生產(chǎn)氨基酸。目前DL蛋氨酸、甘氨酸、DL丙氨酸等就采用此方法生產(chǎn)。 微生物發(fā)酵法 是借助微生物具有自身合成所需氨基酸的能力，通過(guò)對(duì)菌株的篩選、誘變處理及代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到合成某種氨基酸的目的。目前60以上的氨基酸是采用生物發(fā)酵

20、法進(jìn)行生產(chǎn)的，其中產(chǎn)量最大的是谷氨酸，其次是賴氨酸。 酶法 利用微生物中特定的酶作為催化劑，由底物經(jīng)過(guò)酶催化生成所需的產(chǎn)品。目前應(yīng)用酶法生產(chǎn)的氨基酸有10多種，如L丙氨酸、L色氨酸、L絲氨酸等。谷氨酸采用發(fā)酵法，多以淀粉為原料，少數(shù)用糖蜜存在問(wèn)題：菌種性能：我國(guó)平均產(chǎn)酸水平為5%6%，日本為10%12%，日本糖酸轉(zhuǎn)化率在55%左右，我國(guó)45%左右工藝過(guò)程控制：我國(guó)采用低糖中糖發(fā)酵工藝，日本采用高糖發(fā)酵并實(shí)行流加糖工藝，同時(shí)提高罐壓，保證溶氧的供給從而提高了生產(chǎn)率。日本普遍對(duì)溫度、壓力、空氣流量、pH、溶解氧采用計(jì)算機(jī)控制。消耗：我國(guó)谷氨酸發(fā)酵糧耗平均在3t左右，國(guó)外為2t左右。水、電、汽消耗也

21、較國(guó)外高生產(chǎn)規(guī)模：日本最大單罐體積達(dá)500m3,我國(guó)僅200m3,多數(shù)廠為50m3,小的人有20m3每立方米發(fā)酵罐年產(chǎn)量，日本為20t，我國(guó)為58t污染：國(guó)外已普遍地對(duì)味精廢液進(jìn)行綜合利用，我國(guó)在培養(yǎng)單細(xì)胞蛋白方面已取得成功，但應(yīng)用不廣。生產(chǎn)方法主要是發(fā)酵法和酶法。發(fā)酵法是以糖蜜、淀粉為原料經(jīng)微生物直接發(fā)酵而制得賴氨酸。酶法是以某些化工產(chǎn)品為原料，經(jīng)酶轉(zhuǎn)化而制得賴氨酸。賴氨酸總產(chǎn)量的65%、蛋氨酸的63%和蘇氨酸的55%均為亞太地區(qū)國(guó)家所消費(fèi)。谷氨酸生產(chǎn)菌株形態(tài)及生理共性細(xì)胞為球形、棒形或短桿形革蘭氏染色陽(yáng)性，無(wú)芽孢，無(wú)鞭毛，不能運(yùn)動(dòng)都是需氧型 微生物都是生物素缺陷型微生物發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯的

22、形態(tài)變化，同時(shí)發(fā)生細(xì)胞膜滲透性的變化國(guó)內(nèi)谷氨酸生產(chǎn)主要菌株天津短桿菌 (T613)及其突變株鈍齒棒桿菌(AS1.542)用其突變株北京棒桿菌(AS1.299)及其突變株北京棒桿菌(AS1299)的形態(tài)和生理特征(1) 形態(tài)特征 短桿至小棒狀，有時(shí)微彎曲，兩端鈍圓，不分枝，呈多種形態(tài)。 單個(gè)、成對(duì)及“V”字形排列。 G+。胞內(nèi)有橫隔。不運(yùn)動(dòng)。無(wú)芽孢。鈍齒棒桿菌(AS1542)的形態(tài)和生理特征 (1) 形態(tài)特征 短桿至棒狀，有時(shí)微彎曲，兩端鈍圓，不分枝。 單個(gè)、成對(duì)及“V”字形排列。 折斷分裂。 G+。胞內(nèi)有橫隔。不運(yùn)動(dòng)。無(wú)芽孢。天津短桿菌(T613)的形態(tài)和生理特征(1) 形態(tài)特征 典型的短桿狀

23、，有時(shí)微彎曲，兩端稍鈍圓，不分枝。 單個(gè)、成對(duì)及“V”字形排列。 折斷分裂。 G+。不運(yùn)動(dòng)。無(wú)芽孢。北京棒桿菌(7338)與鈍齒棒桿菌(B9)的比較天津短桿菌(T613)與鈍齒桿菌(B9)的比較 目前味精行業(yè)采用的主要菌株 鈍齒棒桿菌B9和天津短桿菌TG-866是我國(guó)味精行業(yè)生產(chǎn)上的重要菌種。二者融合子F263. 谷氨酸生產(chǎn)菌在發(fā)酵過(guò)程中的形態(tài)變化細(xì)胞壁 細(xì)胞形態(tài) + 生物素 細(xì)胞壁選育細(xì)胞膜滲透性好的突變株抗VP類衍生物選育對(duì)溶菌酶敏感突變株選育二氨基庚二酸缺陷突變株選育溫度敏感突變株生物素：是脂肪合成中關(guān)鍵酶乙酰CoA羧化酶的輔助因子，生物素限量時(shí)，就會(huì)抑制脂肪酸的合成，從而導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)的不

24、完整。青霉素誘變育種的基本過(guò)程：選擇選擇合適的出發(fā)菌株 制備待處理的菌懸液 誘變處理 篩選 保藏和擴(kuò)大試驗(yàn)出發(fā)菌株：(1)要有一定的目標(biāo)產(chǎn)物的生產(chǎn)能力(2)對(duì)誘變劑敏感(3)生產(chǎn)性能好，如生長(zhǎng)快、營(yíng)養(yǎng)要求低、產(chǎn)孢子多且早，最好是生產(chǎn)上自然選育的菌株。生物素減少1草酰乙酸減少乙酸減少關(guān)閉DCA 2琥珀酸氧化酶的能力低 積累琥珀酸，阻遏異檸檬酸裂解酶，關(guān)閉DCA環(huán)。黃色短桿菌中：進(jìn)入分解途徑的情況： 1 PEP濃度低（減弱親和力）；2 TCA中間產(chǎn)物濃度高（反饋抑制，防止草酰乙酸過(guò)剩。固定CO2的情況：1 乙酰CoA濃度增加，與F16P共同激活PEP羧化酶；2 乙酰CoA氧化，產(chǎn)生的ATP抑制丙酮

25、酸激酶。氨的導(dǎo)入1-酮戊二酸還原氨基化 2冬氨酸或丙氨酸通過(guò)氨基轉(zhuǎn)移作用將氨基轉(zhuǎn)給-酮戊二酸 3谷氨酸合成酶途徑：谷氨酸合成酶對(duì)NH4+親和力更強(qiáng)，不受谷氨酸反饋抑制，當(dāng)NH4+濃度低時(shí)循此途徑。1選育強(qiáng)化CO2固定反應(yīng)的突變株 選育在以琥珀酸為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)快、大的菌株 選育對(duì)氟丙酮酸敏感突變株 選育丙酮酸缺陷、天冬氨酸缺陷突變株4強(qiáng)化丙酮酸羧化酶基因2選育減弱乙醛酸循環(huán)的突變株選育對(duì)琥珀酸敏感突變株選育不利用乙酸的突變株通過(guò)基因工程技術(shù)使異檸檬酸裂解酶活力降低3選育強(qiáng)化TCA中檸檬酸至-酮戊二酸代謝的突變株選育檸檬酸合成酶強(qiáng)的突變株選育抗氟乙酸、氟化鈉、氮絲氨酸和氟檸檬酸的突變株4

26、選育解除谷氨酸對(duì)谷氨酸脫氫酶反饋調(diào)節(jié)的突變株選育抗酮基丙二酸抗性突變株選育耐高谷氨酸的突變株選育抗谷氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株選育抗谷氨酰胺突變株5選育強(qiáng)化能量代謝的突變株選育抗呼吸抑制劑的突變株選育抗ADP磷酸化抑制劑突變株選育抗抑制能量代謝的抗生素突變株6選育減弱HMP后段酶活的突變株選育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨基酸能促進(jìn)生長(zhǎng)的突變株選育抗嘌呤、嘧啶類似物的突變株選育抗核苷酸類抗生素突變株谷氨酸菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)斜面菌種斜面培養(yǎng)基必須有利于菌種生長(zhǎng)而不產(chǎn)酸，要求斜面菌種絕對(duì)純，培養(yǎng)條件有利于菌種繁殖，培養(yǎng)基以多含有機(jī)氮不含或少含糖為原則。斜面菌種不宜多次移接，一般只移接三次。經(jīng)常進(jìn)行菌種分離純化，

27、提供新的菌株供生產(chǎn)使用。一級(jí)種子培養(yǎng)一級(jí)種子培養(yǎng)的目的在于大量繁殖活力強(qiáng)的菌體，培養(yǎng)基組成應(yīng)少含糖分，多含有機(jī)氮。培養(yǎng)條件有利于長(zhǎng)菌。二級(jí)種子培養(yǎng)影響種子質(zhì)量的主要因素培養(yǎng)基組成培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)易于被菌體直接吸收和利用，營(yíng)養(yǎng)成分要適當(dāng)?shù)刎S富和完全，氮源和維生素含量較高，碳源含量少，可以使菌絲粗壯并具有較強(qiáng)的活力。另一方面，種子培養(yǎng)基應(yīng)盡可能與發(fā)酵培養(yǎng)基接近，以適合發(fā)酵的需要。溫度 pH 溶解氧濃度 前期需氧量少，后期需氧量多 接種量 種齡谷氨酸代謝途徑菌體代謝調(diào)節(jié)異?；诶鄯e谷氨酸時(shí)需限制培養(yǎng)基中生物素的添加量菌體形態(tài)有顯著差異生產(chǎn)發(fā)酵條件控制是關(guān)鍵在最適條件下，谷氨酸產(chǎn)生菌可把60%以上的葡萄糖

28、轉(zhuǎn)化為谷氨酸，而只有極少量副產(chǎn)物。培養(yǎng)條件不適宜，得大量菌體或轉(zhuǎn)換為乳酸、琥珀酸、酮戊二酸等。發(fā)酵培養(yǎng)基對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響斜面菌種的培養(yǎng)目的：純菌生長(zhǎng)繁殖措施：多含有機(jī)氮，不含或少含糖一級(jí)種子培養(yǎng)目的：大量繁殖活力強(qiáng)的菌體措施：少含糖分，多含有機(jī)氮，培養(yǎng)條件有利于長(zhǎng)菌。二級(jí)種子培養(yǎng)目的：獲得發(fā)酵所需的足夠數(shù)量的菌體為發(fā)酵培養(yǎng)基的配制原則供給菌體生長(zhǎng)繁殖和谷氨酸生產(chǎn)所需要的適量的營(yíng)養(yǎng)和能源原料來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，發(fā)酵周期短，對(duì)產(chǎn)物提取無(wú)妨礙等碳 源目前采用的谷氨酸產(chǎn)生菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖等，有些能利用醋酸、乙醇、正烷烴。常采用淀粉水解糖，要求淀粉水解完全，但要避免

29、水解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。不同淀粉原料中生物素含量不同，會(huì)影響生物素含量。糖濃度對(duì)發(fā)酵的影響一定范圍內(nèi)glu產(chǎn)量隨糖濃度增大而增大糖濃度過(guò)高時(shí)，滲透壓增大，對(duì)菌體生長(zhǎng)和發(fā)酵不利，當(dāng)工藝配合不當(dāng)時(shí)，轉(zhuǎn)化率低糖濃度過(guò)高時(shí)，氧溶解阻力大，影響供氧效率。發(fā)酵糖濃度選擇一般控制在125150g/L，產(chǎn)酸5570g/L采用一次高糖發(fā)酵工藝（糖濃度170190g/L），產(chǎn)酸可達(dá)80g/L。由于滲透壓大，影響菌體生長(zhǎng)，使發(fā)酵周期長(zhǎng)，產(chǎn)酸不易穩(wěn)定。流加低濃度糖發(fā)酵工藝氮源是合成菌體蛋白質(zhì)、核酸和生成谷氨酸的氮來(lái)源，在發(fā)酵過(guò)程中一部分氨用于調(diào)節(jié)pH值，形成谷氨酸銨鹽。谷氨酸發(fā)酵氮源（碳氮比為100：1530）比其它發(fā)酵工業(yè)（

30、碳氮比為100：0.22.0）高。當(dāng)碳氮比在100：11以上才開(kāi)始累積谷氨酸，在谷氨酸發(fā)酵中，用于合成菌體的氮僅占總耗用氮的38%，而3080%用于合成從谷氨酸。在實(shí)際生產(chǎn)中用尿素或氨水作氮源時(shí)，由于一部分氨用于調(diào)pH,一些分解而逸出，使實(shí)際用量增大，培養(yǎng)基中糖濃度的140g/L,總尿用量為38.5g/L，碳氮比為100：32.8。不同發(fā)酵階段對(duì)氮源的要求在長(zhǎng)菌階段，NH4過(guò)量會(huì)抑制菌體生長(zhǎng)。在產(chǎn)酸階段，NH4不足會(huì)積累酮戊二酸。氮源種類及添加方式氮源分類有機(jī)氮（蛋白質(zhì)、胨、氨基酸等，谷氨酸發(fā)酵的有機(jī)氮源常用玉米漿、麩皮水解液、米糠水解液、豆餅水解液和糖蜜等）無(wú)機(jī)氮（尿素、液氨、氨水、碳酸氫銨

31、、硫酸銨、氯化銨和硝酸銨等）菌體利用無(wú)機(jī)氮比有機(jī)氮快速，銨鹽、尿素、氨水等比硝基氮優(yōu)越，因?yàn)橄趸柘冉?jīng)過(guò)還原才能被利用。添加方式：銨鹽、液氨等可采取流加方法，液氨作用快，采取連續(xù)流加，尿素少量多次分批流加。用硫酸銨等生理酸性鹽為氮源時(shí)，由于銨離子被利用而殘留SO42-等酸根，使PH下降，需在培養(yǎng)基中加入碳酸鈣以自動(dòng)中和pH。但添加碳酸鈣易形成污染，生產(chǎn)上一般不用此法。無(wú)機(jī)鹽功能構(gòu)成菌體成分、酶的組成成分、酶的激活劑或抑制劑、調(diào)節(jié)培養(yǎng)基滲透壓、調(diào)節(jié)pH和氧化還原電位等。微生物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的需要量很少，但無(wú)機(jī)鹽對(duì)菌體生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物的生成影響很大微生物所需要的無(wú)機(jī)鹽硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物和含鉀、鈉、鎂

32、、鐵的化合物微量元素：如銅、錳、鋅、鈷、鉬、碘、溴等1. 磷酸鹽功能蛋白質(zhì)和核酸的組成成分，ATP、ADP是重要的能量傳遞者，參與一系列代謝反應(yīng)緩沖作用需要量：0.0050.01mol/L.需三水磷酸氫二鉀1-1.5g/L,十二水磷酸氫二鈉1.7-2.0g/L來(lái)源：磷酸鹽。玉米漿、糖蜜、淀粉水解糖等原料中還有少量的磷。磷量對(duì)谷氨酸發(fā)酵影響：磷濃度過(guò)高時(shí)，菌體的代謝轉(zhuǎn)向合成纈氨酸，磷含量過(guò)低時(shí)，菌體生長(zhǎng)不好。2. 硫酸鎂功能葉綠素的組成成分。鎂離子是許多重要的酶（如己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、羧化酶等）的激活劑。如果鎂離子太少會(huì)基質(zhì)的氧化速度降低，谷氨酸生成量降低。G+對(duì)鎂離子最低要求量是25

33、ppm。G-為45ppm，添加七水硫酸鎂0.25-1g/L時(shí)，鎂離子濃度為25-90mg/Kg硫是含硫氨基酸的組成成分，構(gòu)成酶的活性基團(tuán)。培養(yǎng)基中的硫酸鎂供應(yīng)的硫已充足，不需另加。3. 鉀鹽許多酶的激活劑,鉀鹽少長(zhǎng)菌體，鉀鹽足夠產(chǎn)谷氨酸。谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)物生成期需要的鉀鹽比菌體生長(zhǎng)期高。菌體生長(zhǎng)期需硫酸鉀量約為0.1g/L,谷氨酸生成期需硫酸鉀量為0.21.0g/L.微量元素微量元素是指微生物需要量十分微小，但又不可完全沒(méi)有的元素錳是某些酶的激活劑，羧化反應(yīng)必需錳，如谷氨酸生物合成途徑中，草酰琥珀酸脫羧生成-酮戊二酸是在錳存在下完成的。鐵是細(xì)胞色素氧化酶、過(guò)氧化氫酶的成分，還是另外一些酶的激活劑。

34、汞、銅離子具有明顯毒性，抑制菌體生長(zhǎng)和谷氨酸生成，因此必須避免有害離子的污染。溫度對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響酶活改變生物合成途徑，使代謝產(chǎn)物發(fā)生變化改變發(fā)酵液物理性質(zhì)影響菌種對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的分解與吸收不同微生物的最適生長(zhǎng)溫度不同同一種微生物，菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的最適溫度不一定相同pH對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響酶的活性影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷，改變細(xì)胞膜的滲透性影響物質(zhì)分解速率，影響微生物對(duì)培養(yǎng)基物質(zhì)的吸收利用改變菌體代謝途徑，使代謝產(chǎn)物發(fā)生變化。例如 中性和微堿條件下積累谷氨酸，在酸性條件下形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。谷氨酸發(fā)酵pH的控制菌種（一般pH6.5-8.0）黃色短桿菌672為PH7.0-7.5AS1.

35、299為pH6.0-7.5T6-13為PH7.0-8.0。發(fā)酵階段前期7.3左右偏低，菌體生長(zhǎng)旺盛，消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)快，菌體正常代謝，繁殖菌體而不產(chǎn)谷氨酸。過(guò)高，抑制菌體生長(zhǎng)，糖代謝緩慢，發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。中期pH7.2左右，發(fā)酵后期pH7.0，在將近放罐時(shí)，為了后工序提取谷氨酸，pH6.5-6.8為好。發(fā)酵過(guò)程pH值調(diào)節(jié)方法添加碳酸鈣法 (適用于采用酸性銨鹽作為氮源的工藝)尿素流加法(小試或中試)優(yōu)點(diǎn):尿素的分解、利用及pH值的變化具有一定規(guī)律性，易控制。依據(jù)時(shí)期外觀表現(xiàn)菌種避免波動(dòng)，力求穩(wěn)定。液氨或氨水添加法(主流)作用快而明顯易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)流加。供氧對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響臨界溶解氧濃度好氣微生物對(duì)

36、培養(yǎng)液中溶解氧濃度的最低要求，在某一濃度以下，微生物的呼吸速率隨溶解氧降低而顯著下降，此溶解氧濃度稱為臨界溶解氧濃度。在臨界氧濃度以下，氧成為微生物的限制性基質(zhì)，微生物的耗氧速率符合Michaelis-Menfen方程。從微生物生理學(xué)考察發(fā)酵供氧問(wèn)題氨基酸代謝氧的重要性：經(jīng)過(guò)好氣性能量代謝產(chǎn)生菌體生長(zhǎng)和氨基酸生物合成的所需的ATP氨基酸生物合成過(guò)程中產(chǎn)生的還原性輔酶需氧來(lái)氧化。各種氨基酸生物合成時(shí)需要的ATP與產(chǎn)生的還原性輔酶的量不同，以此數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，推斷氨基酸發(fā)酵通風(fēng)量很有意義。不同的代謝途徑產(chǎn)生不同數(shù)量的NAD(P)H，再氧化所需要的溶氧量不同。供氧大小是與產(chǎn)物的生物合成途徑有關(guān)。第一類包

37、括谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和脯氨酸等谷氨酸系氨基酸，它們?cè)诰w呼吸充足的條件下，產(chǎn)量才最大，如果供氧不足，氨基酸合成就會(huì)受到強(qiáng)烈的抑制，大量積累乳酸和琥珀酸。這類氨基酸經(jīng)過(guò)乙醛酸循環(huán)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化系統(tǒng)兩個(gè)途徑形成的，產(chǎn)生的NADH量最多。第二類包括異亮氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸等天冬氨酸系氨基酸，供氧充足可得最高產(chǎn)量，但供氧受限，產(chǎn)量受影響并不明顯；其合成途徑是產(chǎn)生NADH的乙醛酸循環(huán)或消耗NADH的磷酸烯醇式丙酮酸羧化系統(tǒng)，產(chǎn)生的NADH量不多，因而與供氧量關(guān)系不明顯。第三類有亮氨酸、纈氨酸和苯丙氨酸 ，不經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)，NADH產(chǎn)量很少，過(guò)量供氧，反而起到抑制作用。肌苷發(fā)酵也有

38、類似的結(jié)果。不同發(fā)酵階段的供氧需求P96在菌體生長(zhǎng)期，供氧不足時(shí)，菌體生長(zhǎng)受到抑制，積累乳酸，菌體收率少；但過(guò)高氧水平會(huì)造成浪費(fèi)，抑制菌體生長(zhǎng)，在高氧水平下生長(zhǎng)的菌體不能有效地合成谷氨酸。谷氨酸生成期，在細(xì)胞最大呼吸速率時(shí)，谷氨酸產(chǎn)酸量最大。因此，在谷氨酸生成期要求充分供氧，以滿足最大呼吸的需氧量。供氧與其他發(fā)酵工藝條件的關(guān)系培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，糖濃度高，生物素含量高，需氧量大。培養(yǎng)基濃度大，氧的傳遞阻力大，需要增加供氧。生物素濃度濃度增加，耗糖速度增大，需要增加供氧。采用間斷或連續(xù)測(cè)定排氣中CO2濃度的方法調(diào)節(jié)通氣量，滿足供氧需求。以13%為分界點(diǎn)。有利于發(fā)現(xiàn)噬菌體感染 發(fā)現(xiàn)雜菌污染利用溶氧變化

39、自動(dòng)控制補(bǔ)糖速率，間接控制供氧速率和pH值，實(shí)現(xiàn)菌體生長(zhǎng)、溶氧和pH值三位一體的控制體系。除控制補(bǔ)料速度外，在工業(yè)上，還可采用調(diào)節(jié)溫度(降低培養(yǎng)溫度可提高溶氧濃度)、液化培養(yǎng)基、中間補(bǔ)水、添加表面活性劑等工藝措施，來(lái)改善溶氧水平。 泡沫對(duì)發(fā)酵的影響泡沫過(guò)多會(huì)引起大量逃出發(fā)酵液而造成浪費(fèi)和污染泡沫上升到罐頂時(shí)，可能從軸封滲漏，造成浪費(fèi)和污染泡沫過(guò)多就會(huì)降低發(fā)酵罐的裝填系數(shù)，降低設(shè)備利用率泡沫過(guò)多影響通氣攪拌效果當(dāng)泡沫穩(wěn)定時(shí)，代謝氣體不能及時(shí)排出，影響菌體的正常呼吸作用，甚至使菌體自溶形成：氣液兩相共存(泡沫的分散相是空氣和二氧化碳，連續(xù)相是發(fā)酵液)，有能降低液體表面張力的物質(zhì)存在。具體包括： 物

40、質(zhì)條件：蛋白，黏度增大可使之更穩(wěn)定。操作：通氣、攪拌泡沫的穩(wěn)定性取決于液體表面張力，粘度。泡沫表面積、溫度、pH、溶液濃度。分類表面泡沫內(nèi)部泡沫：出現(xiàn)在粘稠的發(fā)酵液中，當(dāng)谷氨酸發(fā)酵感染雜菌和噬菌體等不正常發(fā)酵時(shí)就形成這種泡沫。泡沫的消除方法物理方法(通過(guò)改變溫度使泡沫破裂)機(jī)械消泡：耗式消泡器，離心式、刮板式、蝶片式優(yōu)點(diǎn)：不城在發(fā)酵液中加其它物質(zhì)缺點(diǎn)：不能從根本上消除引起泡沫穩(wěn)定的原因，消泡效果不如這消泡劑迅速可靠，需一定的設(shè)備和消耗動(dòng)力?；瘜W(xué)消泡：優(yōu)點(diǎn)：消泡效果好，作用快缺 點(diǎn)：需消泡劑 ，存在影響菌體生長(zhǎng)或代謝產(chǎn)物積累的可能，增加了染菌機(jī)會(huì)，影響氧的傳遞。消泡劑消泡的機(jī)理破泡：降低表面張力

41、抑泡：抑泡劑分子優(yōu)先被吸附，除去發(fā)泡劑的吸附層，使表面粘度局部地方顯著降低。選用原則：消泡劑必須是表面活性劑，具有較低的表面張力消泡劑對(duì)氣-液界面的鋪展系數(shù)必須足夠大，具有一定親水性在水中的溶解度極小，保持持久的消泡或抑泡作用無(wú)毒不干擾溶解氧、pH等測(cè)定儀表使用，不影響氧的傳遞具有良好的熱穩(wěn)定性來(lái)源方便，價(jià)格便宜常用的消泡劑天然油脂(消泡活性差、用量多，一般為發(fā)酵液的0.1-0.2%).種類：花生油最好，米糠油最差新鮮程度：油脂新鮮，所含天然抗氧化劑多，過(guò)氧化物少，酸價(jià)低，消泡能力強(qiáng)。生物素含量聚醚類醇類(十八醇)硅酮類谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中主要變化及中間代謝控制方法以糖蜜為原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，可省

42、去淀粉水解工藝，降低成本，節(jié)約能源,常采用大種量（10%左右）、添加青霉素或表面活性劑，低糖流加發(fā)酵，有利于產(chǎn)酸和轉(zhuǎn)化率的提高。甜菜糖蜜添加吐溫發(fā)酵工藝工藝特點(diǎn)：高生物素、大接種量、添加表面活性劑(吐溫-60)，產(chǎn)谷氨酸高、轉(zhuǎn)化率高?；驹戆l(fā)酵期間，向發(fā)酵培養(yǎng)基中添加吐溫-60，高級(jí)飽和脂肪酸(C16-18)及其親水醇酯類，對(duì)脂肪酸的合成有拮抗作用，控制磷脂合成，形成不完全的細(xì)胞膜，谷氨酸向膜外泄漏能力增強(qiáng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，必須控制好添加吐溫-60、飽和脂肪酸等拮抗物質(zhì)的時(shí)間與濃度，一般在發(fā)酵階段的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的早期(4-5h)添加。發(fā)酵工藝控制要點(diǎn)添加吐溫-60的時(shí)間與添加量：4.5h,添加0

43、.2%接種量：接種量少，菌體增殖緩慢，吐溫添加時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)酵周期長(zhǎng)；接種量過(guò)多，菌體繁殖迅速，營(yíng)養(yǎng)消耗快，產(chǎn)酸期縮短，后期產(chǎn)酸速度不高。4%-5%pH的控制：整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中pH不低于6.4,控制在6.5以上。若低于6.4產(chǎn)酸率、產(chǎn)酸速率明顯下降；發(fā)酵后期，pH若高于7.0，OD值下降，菌體發(fā)生自溶。溫度控制：WTH-1發(fā)酵過(guò)程中溫度控制條件為：0-12h，30-33； 12-24h，33-34； 24-36h，34-35。發(fā)酵前期溫度必須穩(wěn)定，否則菌體生長(zhǎng)受影響。風(fēng)量控制：采用梯形通風(fēng)控制，分3級(jí)或4級(jí)提風(fēng)，達(dá)最高風(fēng)量后維持10h，再分3級(jí)4級(jí)降風(fēng)。生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)生產(chǎn)菌在發(fā)酵過(guò)程中的代謝特點(diǎn)

44、及其變化，由排氣中CO2含量，反饋控制通氣強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)排氣中CO2含量恒定(13%左右)。放罐處理：添加吐溫60發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，細(xì)胞有較好的滲透性，殘?zhí)墙抵?.3%-1.4%時(shí)，采用適當(dāng)工藝條件，充分發(fā)揮殘余酶活，使糖的氧化中間產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化。在放罐前1-2h，采用低通風(fēng)（或停攪拌保壓）、適當(dāng)溫度、適當(dāng)pH，可取得較好的效果添加青霉素可抑制糖肽轉(zhuǎn)肽酶，阻止細(xì)胞壁肽聚糖的生成，使谷氨酸生產(chǎn)菌形成不完全的細(xì)胞壁，導(dǎo)致細(xì)胞膜不完全。甘蔗糖蜜添加青霉素流加糖發(fā)酵添加青霉素的時(shí)間與濃度是關(guān)鍵，因菌種、接種量、培養(yǎng)基的組成和發(fā)酵條件而異。發(fā)酵控制劑：發(fā)酵3.5-5h，添加3-5U/mL青霉素之后，視OD值凈增

45、、菌體有否變形、耗糖等情況，考慮是否需再補(bǔ)加一次或兩次青霉素發(fā)酵過(guò)程中用液氨控制pH6.7-7.0添加青毒素的時(shí)間與量青霉素必須在細(xì)胞對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的早期加入，確保在加入青霉素后，菌體培增，由長(zhǎng)菌型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞轉(zhuǎn)化。生產(chǎn)過(guò)程中，在添加青霉素前u半小時(shí)，每隔5min測(cè)一次OD、粘度、菌體重，當(dāng)為.35-0.4時(shí)加入，最終的為0.8左右。當(dāng)接種量為10%時(shí)，在發(fā)酵3-4.5h加入，當(dāng)接種量為20%時(shí)，在發(fā)酵2.5-3.5h加入。加入劑量為3-5U/mL。有時(shí)需要補(bǔ)加1-2次適量的青霉素。通風(fēng)控制通過(guò)測(cè)定溶解氧、排氣中CO2、排氣中O2等參數(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)通氣量、攪拌轉(zhuǎn)速等?？捎每刂婆艢釩O2為12%-1

46、3%來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。梯形控制通風(fēng)，分3-4次提風(fēng)，最高風(fēng)量維持10h左右，再分3-4次降風(fēng)。最高風(fēng)量比一次糖發(fā)酵法高50%-100%.溫度控制開(kāi)始控制溫度30-32，之后每隔5-6h升一度。發(fā)酵前期溫度不能過(guò)高。pH控制用液氨調(diào)節(jié)pH6.7-7.0，停止流加糖后，殘?zhí)墙抵?%左右，pH不低于6.7，不再加液氨。流加糖發(fā)酵初糖8%，接種量10%，發(fā)酵3.5-5h后添加青霉素3-5U/mL；發(fā)酵8-10h，當(dāng)殘?zhí)墙抵習(xí)r，開(kāi)始流加含糖50%的甘蔗糖蜜，至總糖濃度達(dá)20%（發(fā)酵時(shí)的糖濃度始終保持在4%左右），產(chǎn)酸10%以上，轉(zhuǎn)化率50%-55%，發(fā)酵周期30h左右。工藝特點(diǎn)發(fā)酵穩(wěn)定，較粗放，不易染菌，產(chǎn)酸

47、時(shí)間提前，發(fā)酵周期縮短(30h左右)初糖8%，滲透壓低，粘度小，氧傳遞系數(shù)大，有利于菌體生長(zhǎng)和胞內(nèi)谷氨酸向胞外滲透，且谷氨酸合成酶系的酶活均顯著提高，直到發(fā)酵終了時(shí)仍能保持較高水平低糖流加工藝，接種量大，縮短了長(zhǎng)菌期和發(fā)酵周期。產(chǎn)酸率、轉(zhuǎn)化率和設(shè)備利率高甘蔗糖蜜預(yù)處理水解脫除、脫鈣：含糖分45%-55%的糖蜜稀釋蒸汽加熱泥渣分離機(jī)或沉淀槽分離雜質(zhì) 蒸汽間接殺菌 冷卻入罐發(fā)酵低糖流加工藝及后期補(bǔ)糖工藝要點(diǎn)：流加入發(fā)酵罐的糖濃度必須是高濃度提高流加糖占總糖的比例；將攝氧率（通風(fēng)）與補(bǔ)料速率關(guān)聯(lián)；經(jīng)驗(yàn)：時(shí)間選擇發(fā)酵中前期，即在12-14h時(shí)開(kāi)始流加，此時(shí)殘?zhí)?%-5%，盡可能使流加糖與耗糖速率保持平

48、衡。采用溫度敏感突變株發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸機(jī)理堿基置換 對(duì)應(yīng)的酶在稍高溫度下易失活 不能生成細(xì)胞膜合成所需物質(zhì)較低溫度菌體正常生長(zhǎng)，當(dāng)溫度提高到一定程度時(shí)，菌體便停止生長(zhǎng)而大量產(chǎn)酸。提高發(fā)酵產(chǎn)酸率的主要措施選育高產(chǎn)菌種，改良菌種性能改進(jìn)發(fā)酵工藝一次高濃度糖發(fā)酵降低發(fā)酵糖濃度，連續(xù)流加糖發(fā)酵混合碳源發(fā)酵自動(dòng)化通電發(fā)酵法固定化連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸一次高濃度糖發(fā)酵一次性投糖濃度達(dá)180200g/L進(jìn)行發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)：操作方便，設(shè)備利用率高，谷氨酸濃度高，容易提取。缺點(diǎn)及解決措施：糖濃度高，滲透壓大，菌體不適應(yīng)。同時(shí)糖濃度高，氧傳遞阻力增大，應(yīng)強(qiáng)化供氧。選育耐高滲透壓的菌種，并控制發(fā)酵工藝條件。降低發(fā)酵糖濃度，連

49、續(xù)流加糖發(fā)酵降低發(fā)酵糖濃度，可降低滲透壓，有利于菌體生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物的排泄。同時(shí)提高氧的傳遞速率，提高溶氧水平。特別是對(duì)采用高生物素、大接種量，添加青霉素破壁的發(fā)酵工藝更為重要?；旌咸荚窗l(fā)酵采用葡萄糖和醋酸混合碳源比單一葡萄糖為碳源的發(fā)酵谷氨酸對(duì)糖轉(zhuǎn)化率提高30%。即使是全部為糖質(zhì)原料也可選用不同種原料混合使用，既可用部分廉價(jià)原料又能提高產(chǎn)酸。谷氨酸的提取發(fā)酵液中不僅有目的產(chǎn)物谷氨酸，還有菌體、殘?zhí)?、色素、膠體物質(zhì)及其他副產(chǎn)物工藝選擇原則：簡(jiǎn)單、操作方便、原料價(jià)格低廉、來(lái)源豐富、產(chǎn)品純度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、設(shè)備簡(jiǎn)單、造價(jià)低、盡量不造成或減少對(duì)環(huán)境的污染谷氨酸發(fā)酵液的性質(zhì)發(fā)酵液呈淺黃色漿體、表面浮有少

50、許泡沫、發(fā)酵溫度一般為34-36,pH為6.57.5，近中性。等電點(diǎn)法提取谷氨酸特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便分類：除菌或不除菌、濃縮或不濃縮、常溫或低溫下加鹽酸調(diào)至谷氨酸等電點(diǎn)3.22，使谷氨酸呈過(guò)飽和狀態(tài)析出。直接常溫等電點(diǎn)法常溫下等電點(diǎn)母液含谷氨酸1.52%，一次提取收率僅6070%。（發(fā)醇醪中谷氨酸含量為5%左右）水解等電點(diǎn)法低溫等電點(diǎn)法一次冷凍等電點(diǎn)法提取工藝，收率達(dá)7882%母液谷氨酸含量為1.2%左右。低溫提取谷氨酸）等電離交法等電點(diǎn)離子交換、等電點(diǎn)鋅鹽法總回收率可達(dá)85%。濃縮連續(xù)等電點(diǎn)法等電點(diǎn)提取谷氨酸的原理谷氨酸的兩性解離與等電點(diǎn)谷氨酸在等電點(diǎn)時(shí)，正負(fù)電荷相等，總靜電荷等于0，形

51、成偶極離子，在直流電場(chǎng)中即不向陽(yáng)極移動(dòng)，也不向陰極移動(dòng)，易聚集沉淀。即在等電點(diǎn)時(shí)，谷氨酸的溶解度最小。酸性AA等電點(diǎn)為最小兩個(gè)pk值平均值，堿性AA等電點(diǎn)為最大的兩個(gè)pK值平均值。谷氨酸的溶解度pH對(duì)Glu溶解度的影響溫度對(duì)Glu溶解度的影響其他雜質(zhì)的影響：有其他氨基酸會(huì)導(dǎo)致谷氨酸溶解度增加雜質(zhì)對(duì)Glu溶解度的影響在等電點(diǎn)操作過(guò)程中，溶液中g(shù)lu逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)飽和狀態(tài)，過(guò)量的溶質(zhì)便結(jié)晶析出。介穩(wěn)區(qū)時(shí)產(chǎn)生微細(xì)的晶核；然后進(jìn)行養(yǎng)晶，育晶，使晶粒不斷增大，通過(guò)控制晶核形成與晶體增長(zhǎng)，獲得滿意的結(jié)晶晶型：斜六方晶體，特點(diǎn)：純度高、顆粒大、質(zhì)量重，易沉降，易與母液分離。晶型：粉狀或針狀、鱗片狀，晶粒微細(xì)，

52、純度低，晶體無(wú)光澤，質(zhì)量輕，難沉降，結(jié)晶時(shí)常與發(fā)酵液中膠體特質(zhì)粘結(jié)，形成魚(yú)子狀，懸浮在母液中或攪拌軸周圍，不易沉淀分離，常稱為輕質(zhì)氨基酸。影響谷氨酸晶型的主要因素1谷氨酸含量（48%）室溫自然冷卻條件下，隨溶液谷氨酸含量升高， 晶型增多，水分增加，母液難分離。在4%以上，等電提取容易，收率高；若含量在1.53.5%常溫下不易達(dá)過(guò)飽和狀態(tài)，結(jié)晶生成速度慢，難形成晶核或晶核數(shù)量極少。（加高流分、投晶種）2溫度與降溫速度（超過(guò)30晶型明顯增加）為避免形成晶型，在等電點(diǎn)法提取谷氨酸時(shí)必須把發(fā)酵液溫降到30以下再進(jìn)行晶體析出。3加酸速度（加酸中和到pH5左右可快些，pH5以下，起晶前后，加酸要慢，發(fā)現(xiàn)晶

53、核應(yīng)立即停止加酸，育晶2h，使晶核成長(zhǎng)，緩慢加酸中和到pH3.2，攪拌育晶）常用硫酸而不用鹽酸中和，終pH要準(zhǔn)，常調(diào)節(jié)終點(diǎn)到3.03.2，停酸半小時(shí)，取樣復(fù)測(cè)pH。 4投晶種與育晶結(jié)晶理論表明，溶液為過(guò)飽和時(shí)，經(jīng)歷介穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)兩個(gè)區(qū)域。介穩(wěn)區(qū)決定晶核的成長(zhǎng)，不穩(wěn)區(qū)決定晶核的形成，故投種要注意時(shí)間。育晶：pH中和至4.5時(shí)，要仔細(xì)觀察晶核生成情況，當(dāng)能目視晶核時(shí)，說(shuō)明晶核不少，可作為第一步pH終點(diǎn)值，停酸育晶，過(guò)2h后，逐步把pH調(diào)到結(jié)晶點(diǎn)，使晶核成長(zhǎng)，形成結(jié)晶顆粒。攪拌的影響（25rpm）5攪拌有利于晶體成長(zhǎng)，避免晶簇生成，但攪拌太快，液體翻動(dòng)劇烈，會(huì)引起晶體磨損，對(duì)晶體成長(zhǎng)不利，結(jié)晶細(xì)小攪

54、拌太慢，液體翻動(dòng)不大，晶體易下沉，pH和溫度不均勻，引起局部pH過(guò)低，形成過(guò)多微細(xì)晶核，結(jié)晶顆料大小不一，不易與菌體分離，影響收率。6菌體7殘?zhí)?L谷氨酰胺9雜菌和噬菌體10水解糖液質(zhì)量11不同谷氨酸產(chǎn)生菌種對(duì)谷氨酸結(jié)晶晶型的影響12玉米漿膠體過(guò)多時(shí)對(duì)結(jié)晶的影響13某些氨基酸、多肽類物質(zhì)及雜質(zhì)的影響：天冬氨酸、苯丙氨酸，酪氨酸，亮氨酸及胱氨酸能促進(jìn)晶型的生成。在相同條件下，影響谷氨酸晶型的關(guān)鍵因素是加酸速度等電點(diǎn)工藝類型帶菌體直接常溫等電點(diǎn)法帶菌體冷凍低溫一次等電點(diǎn)法除菌體常溫等電點(diǎn)法濃縮水解等電點(diǎn)法低溫濃縮等電點(diǎn)法從結(jié)晶方法分類：逐步起晶法和連續(xù)結(jié)晶法（即當(dāng)量中和法）離子交換法提取谷氨酸的基

55、本理論目前味精廠均采用732強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)谷氨酸陽(yáng)離子的選擇性吸附，使發(fā)酵液中妨礙谷氨酸結(jié)晶的殘?zhí)羌疤堑木酆衔?，蛋白質(zhì)、色素等非離子性雜質(zhì)得以分離，后經(jīng)洗脫達(dá)到濃縮提取谷氨酸的目的。雙柱串聯(lián)工藝流程樹(shù)脂預(yù)處理上柱交換的控制上柱發(fā)酵液pH控制（發(fā)酵液在pH55.5上柱）上柱量的控制上柱流速的控制洗脫劑的選擇（氫氧化鈉、氯化鈉、發(fā)酵液）樹(shù)脂再生“結(jié)柱”和上柱“漏吸”原因結(jié)柱：谷氨酸以結(jié)晶形式析出，把樹(shù)脂粘結(jié)成團(tuán)，把樹(shù)粘結(jié)成團(tuán)，使流速困難、走短路洗脫峰拖長(zhǎng)等。漏吸原因等電點(diǎn)離子交換法提取谷酸谷氨酸制味精的基本工藝流程谷氨酸加水溶解,用碳酸鈉或氫氧化鈉中和,經(jīng)脫色,除鐵鈣鎂

56、等離子,再經(jīng)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶分離干燥篩選得到高純度的晶體或粉體味精,這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程統(tǒng)稱為精制.用于谷氨酸提取的樹(shù)脂應(yīng)該具備哪些條件？樹(shù)脂使用應(yīng)該注意哪些問(wèn)題？所有陽(yáng)離子與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換，陰離子與陰離子交換樹(shù)脂交換。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的親和力隨著離子價(jià)數(shù)和原子序數(shù)的增加而增加，而隨水合離子半徑的增加而減少。氫離子的親和力隨樹(shù)脂交換基團(tuán)性質(zhì)而異，取決于樹(shù)脂交換基團(tuán)與H+所形成的酸的酸性強(qiáng)弱在高濃度時(shí)，不同離子的親和力差異顯著減少氨基酸與酸堿兩種樹(shù)脂都能發(fā)生交換離子交換法從復(fù)雜的混合物中，分離性質(zhì)相似大分子的方法之一，依據(jù)的原理是物質(zhì)的酸堿性、極性，也就是所帶陰陽(yáng)離子的不同。電荷不同的物質(zhì)，對(duì)管柱上

57、的離子交換劑有不同的親和力，改變沖洗液的離子強(qiáng)度和pH值，物質(zhì)就能依次從層析柱中分離出來(lái)。 離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與功能(以732樹(shù)脂為例)離子交換樹(shù)脂是由本體(由高分子化合物(苯乙烯)和交聯(lián)劑（二乙烯苯）組成的高分子共聚物母體及磺酸基、羧基、胺基等 活性基團(tuán)兩部分組成。交換基團(tuán)(由能起交換作用的陽(yáng)(陰)離子（）和與交換樹(shù)脂本體聯(lián)結(jié)在一起的陰(陽(yáng))離子（-SO3）兩部分組成（磺酸基）。 直接發(fā)酵法是目前生產(chǎn)賴氨酸的主要方法。采用的生產(chǎn)菌主要有谷氨酸棒桿菌和黃色短桿菌的代謝調(diào)節(jié)突變株賴氨酸生物合成途徑及調(diào)節(jié)機(jī)制二氨基庚二酸途徑細(xì)菌、綠藻、原生蟲(chóng)和高等植物中氨基己二酸途徑酵母、霉菌中賴氨酸生產(chǎn)菌育種途

58、徑優(yōu)先合成轉(zhuǎn)換降低高絲氨酸脫氫酶活性切斷支路代謝營(yíng)養(yǎng)缺陷型的選育（通過(guò)誘變使高絲氨酸脫氫酶缺失，切斷向蘇氨酸和蛋氨酸的代謝流）抗結(jié)構(gòu)類似物菌株的選育解除代謝互鎖選育亮氨酸缺陷型菌株選育抗亮氨酸結(jié)構(gòu)類似物菌株選育對(duì)苯醌或喹啉衍生物敏感株增加前體物的合成和阻塞副產(chǎn)物的生成切斷或削弱支路代謝流切斷或削弱合成賴氨酸的支路：選育賴氨酸缺陷型（Lys）或賴氨酸滲滲漏型（Lys1）或賴氨酸缺陷型回復(fù)突變株(Lys+)切斷或削弱合成蛋氨酸的支路：選育蛋氨酸缺陷型或蛋氨酸滲滲漏型或蛋氨酸缺陷型回復(fù)突變株切斷由蘇氨酸到異亮氨酸的反應(yīng)：選育異亮氨酸缺陷型解除蘇氨酸生物合成途徑中的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制解除蘇氨酸賴氨酸對(duì)天冬氨

59、酸激酶的反饋抑制解除蘇氨酸對(duì)高絲氨酸脫氫酶的反饋抑制，選育抗蘇氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株選育抗賴氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株增加前體物天冬氨酸的合成和阻塞副產(chǎn)物生成選育丙氨酸缺陷型突變株選育抗天冬氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株選育適宜的CO2固定酶/TCA循環(huán)酶活性比突變株蘇氨酸高產(chǎn)菌株的生物特征二氫吡啶-2,6-二羧酸合成酶活力極弱或欠缺琥珀酰高絲蛋氨酸合成酶活力極弱或欠缺蘇氨酸脫氨酶極弱或欠缺CO2固定反應(yīng)能力強(qiáng)天冬氨酸合成能力強(qiáng)天冬氨酸激酶活力強(qiáng)，對(duì)Thr+Lys的協(xié)同反饋抑制不敏感高絲氨酸脫氫酶活力強(qiáng)，不受蘇氨酸反饋調(diào)節(jié)高絲氨酸菌種的選育途徑切斷或削弱支路代謝切斷高絲氨酸往下的代謝反應(yīng)解除反饋調(diào)節(jié)增加前體物質(zhì)

60、的合成蛋氨酸的育種途徑切斷支路代謝切斷或削弱通向賴氨酸的代謝支路切斷或削弱通往合成蘇氨酸的代謝支路切斷蛋白氨酸生成S腺苷蛋氨酸的反應(yīng)解除反饋調(diào)節(jié)增加前體物質(zhì)的合成高產(chǎn)蛋氨酸菌種應(yīng)具備的生化特征二氨吡啶二羧酸合成酶極弱或欠缺高絲氨酸激酶極弱或欠缺S腺苷蛋氨酸合成酶欠缺二氧化碳固定反應(yīng)強(qiáng)天冬氨酸合成能力強(qiáng)天冬氨酸激酶活力強(qiáng)高絲氨酸脫氫酶活力強(qiáng)，此酶對(duì)蘇氨酸、異亮氨酸的反饋抑制不敏感，也不受蛋氨酸的反饋調(diào)節(jié)。天冬氨酸的育種途徑切斷天冬氨酸進(jìn)一步的代謝流切斷合成丙氨酸的支路解除合成天冬氨酸途徑中的代謝調(diào)節(jié)強(qiáng)化CO2固定反應(yīng)高產(chǎn)天冬氨酸菌株的生化特征天冬氨酸激酶喪失丙酮酸氨基化酶微弱或喪失CO2固定酶系