提高谷氨酸發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和提取收率的方法

提高谷氨酸發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和提取收率的方法摘要：谷氨酸的發(fā)酵過程是一個復(fù)雜的生化過程，生化過程的變化實際上是糖和發(fā)酵酸轉(zhuǎn)化率的變化，許多因素影響發(fā)酵的結(jié)果，本文研究了谷氨酸發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和提取效率的分析方法。關(guān)鍵詞：谷氨酸發(fā)酵；轉(zhuǎn)化率；提取收率；方法谷氨酸發(fā)酵中提取的谷氨酸的高產(chǎn)量和高質(zhì)量的關(guān)鍵因素是谷氨酸發(fā)酵中提取的谷氨酸質(zhì)量的優(yōu)缺點。特別是對于發(fā)酵過程中難以提取的發(fā)酵液，它直接關(guān)系到如何有效地保證和提高產(chǎn)量。同時，發(fā)酵過程中必須提取谷氨酸的問題也一直是許多專家、技術(shù)人員和學者關(guān)注的問題。一、谷氨酸發(fā)酵液提取谷氨酸的有效處理方法谷氨酸發(fā)酵液冷凍等電提取的優(yōu)化。采用等電冷凍法提取谷氨酸的主要方法是增加谷氨酸的結(jié)晶顆粒，使谷氨酸晶體快速完全沉淀，減少結(jié)晶谷氨酸的存在，便于離心脫水。具體控制點如下：（1）谷氨酸發(fā)酵液放入等電罐，通常先冷卻至-30°C以下酸調(diào)pH加入、谷氨酸的最好起點溫度控制在25°C左右。3.1是終點加酸調(diào)pH、溫度最好在20C以下。溫度越高，谷氨酸的晶粒越大，聚晶越強，谷氨酸的純度越低，廢液中的谷氨酸含量越高。在低溫下，谷氨酰胺型晶體更容易獲得，也更強，但谷氨酰胺晶體顆粒更小，更難以沉淀，通過離心完全回收，產(chǎn)量更低。溫度控制在2至5C。當溫度低于0C，冰粒易出現(xiàn)。在等電罐冷凝器中，水在混合后凝結(jié)成顆粒，然后緩慢沉淀形成冰粒。將微小的谷氨酸困在冰粒之間，讓它們漂浮在液體之上。通過這種方式，當液體廢物被處理時，冰粒被少量的谷氨酰胺處理，導(dǎo)致更大的損失。在等電冷卻過程中，應(yīng)避免溫度升高，防止谷氨酸結(jié)晶再次溶解。（2）為了控制添加酸度以調(diào)節(jié)pH的速度，采用三速法。對于第一級，PH值為5,0是首選。最好是10分鐘左右。第二級次，直到產(chǎn)生少量谷氨酸晶體，通常在發(fā)酵液中含有5%到7%的谷氨酸，起結(jié)晶時pH在4.4到3.8之間。第三級次，大約使用2-3小時，加入酸以使ph達到3.1為終點。如果酸化速度太慢，結(jié)晶量大，但多晶，谷氨酸純度低，液體廢物中谷氨酸含量高。酸化是過快，雖然結(jié)晶固體谷氨酸和純度高，結(jié)晶是精致和劣質(zhì)產(chǎn)品，這使得離心脫水最難，剩余溶液和谷氨酸含量較高，這就造成巨大的浪費。用于上述ph混合物的酸是鹽酸。如果PH值是解決與硫酸，硫酸濃度非常高，由于與硫酸中和余熱，應(yīng)當放慢時間跨度pH內(nèi)，同時在冷卻。（3）谷氨酸在電液固體晶體時，有時出現(xiàn)少量的谷氨酸，這時應(yīng)立即停止酸性pH值、加速冷卻至常溫15-10C的谷氨酸晶體晶才慢慢結(jié)實，2個小時育晶，pH加酸調(diào)3.1。（4）以谷氨酸為基礎(chǔ)的發(fā)酵液，泡沫含量特別高，應(yīng)采用連續(xù)等電法中和，避免蛋白樣蛋白的等電點，防止泡沫從容器中溢出。（5）谷氨酸中和液中，蛋白膠體和型谷氨酸類型的細菌產(chǎn)生，由pHI~0.5酸溶液可以溶，這種溶液可以接入溶液中結(jié)晶a型抵消了谷氨酸和用作調(diào)pH3.1酸液。因此，型谷氨酸結(jié)晶的重現(xiàn)通常是困難的。pH倒調(diào)法或連續(xù)等電法可避免膠體蛋白的ph4.3-3.8等點，不易產(chǎn)生重復(fù)的細菌樣膠體蛋白。（6）谷氨酸含量低的pH調(diào)到終點3 .1，未起晶溫度20C，可以添加重量發(fā)酵液體體積0.3%數(shù)量的a型谷氨酸，刺激結(jié)晶，再攪拌，冷卻、降水、谷氨酸和較低的表面輕細混合細谷氨酸與酸溶解在PH值0.5中，我又在第二批谷氨酸發(fā)酵的液晶，然后作調(diào)pH3.1的酸液，谷氨酸的再結(jié)晶質(zhì)量更好。從發(fā)酵異氮酸中提取鋅鹽的最佳方法。（1）發(fā)酵液中酮酸含量超過0.1%時，可以利用發(fā)酵液中所含的乳酸脫氫酶，通過休息法自然除去酮酸。如果干燥方法不能有效去除酮酸，可以加入正常發(fā)酵液的2/3，充分攪拌，繼續(xù)干燥方法即可去除酮酸。（2）谷氨酸鋅與細菌的混合較好，不易沉淀分離。在停止攪拌之前，稀釋1/3的自來水，分離并沉淀細菌和谷氨酸鋅。（3）發(fā)酵液，特別是泡沫發(fā)酵液，可采用連續(xù)等電法進行中和。通過噴霧混合不同的液體，加入強制脫脂得到理想的谷氨酸鋅，減少泡沫溢出，提高產(chǎn)量。（4）在生產(chǎn)谷氨酸的過程中，如果存在型結(jié)晶谷氨酸，可以參考等電冷凍法。從噬染、菌染提取發(fā)酵液最優(yōu)化。通過噬染、菌染途徑發(fā)酵液的提取，在冷凍等電解質(zhì)的情況下，溫度通常應(yīng)較低，而不是較高。酸的添加應(yīng)該是緩慢。用于生產(chǎn)型谷氨酸和釋放泡沫。在發(fā)酵過程中谷氨酸含量特別低（低于4%）的情況下，加入優(yōu)質(zhì)的谷氨酸。對于較大的膠體蛋白，沉淀谷氨酸的等電解質(zhì)溶解在ph0.5，然后加入后續(xù)的發(fā)酵液中，用酸來調(diào)ph進行再結(jié)晶，以提高谷氨酸的質(zhì)量。從受污染的容器中提取谷氨酸的效率通常只有40%左右。但是，如果采用上述方法進行，萃取率可以提高到60%左右。在鋅鹽提取過程中，應(yīng)強調(diào)用水稀釋結(jié)晶谷氨酸鋅沉淀，以提高谷氨酸鋅的回收率。同時，在沉淀、洗滌和洗滌的谷氨酸鋅中加水，提高了谷氨酸的質(zhì)量，防止型谷氨酸等電生產(chǎn)過程中結(jié)晶的轉(zhuǎn)變，防止了谷氨酸生產(chǎn)的失敗。二、溫敏型谷氨酸菌種發(fā)酵工藝研究溫度敏感型谷氨酸菌多為基因突變型菌株，突變發(fā)生在與谷氨酸分泌有關(guān)的細胞膜結(jié)構(gòu)的基因上。由于突變導(dǎo)致DNA分子遺傳密碼的轉(zhuǎn)換，由該基因譯出的酶對溫度的變化非常敏感，在高溫下極易失活，在低溫下保持正常的催化作用。因此，在低溫時菌體大量生長，正常代謝，在高溫時生長微弱。由于高溫使突變菌株的酶失去活性，導(dǎo)致細胞膜結(jié)構(gòu)的變化，轉(zhuǎn)變成有利于谷氨酸滲透的樣式，使細胞內(nèi)產(chǎn)生的谷氨酸不斷地排放到細胞體外，細胞內(nèi)谷氨酸不能積累到引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，而不斷合成谷氨酸，在培養(yǎng)基中大量積累，谷氨酸濃度一般可達17%以上。根據(jù)菌種這一特性，依據(jù)不同的工藝條件來控制最適菌種生長的溫度，大量培養(yǎng)菌株，在適當?shù)臅r間提高溫度，使菌株停止生長而開始產(chǎn)酸。溫度轉(zhuǎn)換后剩余生長對產(chǎn)酸及轉(zhuǎn)化率的影響。表1.轉(zhuǎn)換溫度后。不同剩余生長情況下發(fā)酵產(chǎn)酸情況從表1可以看出，溫度轉(zhuǎn)換后，菌體剩余生長的多少對發(fā)酵產(chǎn)酸率、糖酸轉(zhuǎn)化率均有不同程度影響。剩余生長（00值）在0.2以下時，溫度轉(zhuǎn)換時間提前，或者速度過快導(dǎo)致菌體受到劇烈不適條件的影響而使菌體活性受到損害，細胞類型轉(zhuǎn)變得機會減少。而剩余生長在0.4以上時，對發(fā)酵產(chǎn)酸率影響不明顯，但糖酸轉(zhuǎn)化率卻明顯降低，說明菌體的轉(zhuǎn)型效果不好，菌體生長代謝消耗了大量的營養(yǎng)物質(zhì)。初糖濃度的研究。通過大量實驗得到以下曲線：圖1初始葡萄糖濃度對谷氨酸發(fā)酵的影響由圖1可知，當初糖濃度為40g/L時，發(fā)酵進行到4—6h，菌體大量生長結(jié)束進入產(chǎn)酸期（初糖濃度低有利于菌體縮短適應(yīng)期，快速生長），剛好底糖消耗完，這時補充450g9/L以上濃縮糖液，發(fā)酵培養(yǎng)基中的葡萄糖濃度維持在10-20g/L，菌體利用這部分糖大量產(chǎn)酸，相應(yīng)的產(chǎn)酸率、轉(zhuǎn)化率最高，當初糖濃度超過40g/L時，菌體適應(yīng)期延長，菌體后期老化，產(chǎn)酸率、轉(zhuǎn)化率反而下降。因此，確定發(fā)酵培養(yǎng)基中最佳初糖濃度為40g/L。發(fā)酵過程優(yōu)化。通過在小型發(fā)酵罐試驗，定時取樣測定發(fā)酵液的吸光度、殘?zhí)呛彤a(chǎn)酸、繪制出谷氨酸溫度敏感突變株發(fā)酵過程曲線。如圖2所示。圖2發(fā)酵過程曲線采用優(yōu)化工藝，菌體沒有適應(yīng)生長期或適應(yīng)期很短，發(fā)酵0小時或很短時間內(nèi)菌體就開始進入對數(shù)生長期，單位細胞的生長速率達到并保持最大值，具有很高的耗糖速率和一定的谷氨酸積累能力。及時轉(zhuǎn)換溫度后，在保證足夠的流加糖量和充分溶解氧、通氨正常情況下，產(chǎn)酸速率明顯加快。這區(qū)別于以往國內(nèi)傳統(tǒng)的生物素亞適量發(fā)酵工藝，大大縮短了菌體生長的適應(yīng)期，使菌體提前進入產(chǎn)酸期，在發(fā)酵后期菌體仍能保持較強的活力，便于自動化優(yōu)化控制。通過大量的實驗探索，總結(jié)出了較合理的工藝控制參數(shù)：二級種子培養(yǎng)溫度29-30°C，pH6.7,0D值1.15-1.2,周期控制在26-32h；發(fā)酵初糖控制在3-6g/dl，前期菌體適應(yīng)期溫度控制在32-33C，0D值（72分光光度計600nm，lcm光程）0.95-1.05時提溫36.5C，0D值1.1-1.2時提溫37.5-38.5C，產(chǎn)酸期的溫度可根據(jù)生產(chǎn)情況進行適當調(diào)整；培養(yǎng)基糖濃度1.0g/dl左右時連續(xù)流加不低于40g/dl的濃縮糖液，整個發(fā)酵過程pH值維持在7.3。綜上所述，異常谷氨酸發(fā)酵液是如何產(chǎn)生的，影響了提取的產(chǎn)量