学习情境1调味品-味精生产

1、 接受工作任务1.1 工作任务介绍1.1.1 味精的理化性质1.1.2 味精的起源1.1.3 味精的用途l1.2 接收生产任务书l 本学习情景的工作任务是以北京棒杆菌 AS1.299为菌种，以玉米淀粉、葡萄糖为碳源，以豆饼粉、尿素为氮源，以MgSO4.7H2O 、 KH2PHO4等为无机盐，以玉米浆为生长素，各成分按一定比例混合作培养基，通过菌种的扩大培养，把扩大培养的合格种子液接种到已经灭菌的通风搅拌发酵罐中进行发酵，发酵醪液通过预处理后，再经过等电点和不溶盐法提取谷氨酸，谷氨酸再用 Na2CO3中和制成谷氨酸钠，通过脱色、浓缩结晶精制、产品气流干燥等生产过程，制得产品味精。生产任务书产 品名称调 味品 味精 任 务 下达人 教 师生 产责 任人 学生 组长 交 货 日期 年 月 日需求 单 位 发货 地址产 品数量 产 品 规 格 谷氨酸 钠 99一般 质 量要求（注意：如有客 户 特殊要求，按其 标 注生产 ）GB/T 89672000 谷氨酸 钠质 量 标 准 进 度 备 注：2 工作任务分析味精成分为谷氨酸单钠盐，带有 分子的结晶水，学名叫 -氨基戊二酸 钠，分子式为 C5H8O4NNaH2O， CAS号 142-47-2，是一种无嗅无色的晶体，熔点 225 。谷氨酸钠的水溶性很好，在100毫升水中可以溶解 74克谷氨酸钠。所以，我们首先了解谷氨基酸。2.1 生产原料谷氨酸生产原料有碳源、氮源、无机盐和生长因子等 。 如玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯和淀粉最为常用 培养基l1、碳源：是构成菌体和谷氨酸的碳骨架和能源。有淀粉（玉米、甘薯）、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃碳源浓度过高时，对菌体生长不利，氨基酸的转化率降低。菌种性质、生产氨基酸种类和所采用的发酵操作决定碳源种类。2、氮源：是合成菌体蛋白质、核酸及谷氨酸的原料。 85用来合成谷氨酸。碳氮比（ 100： 20），主要有铵盐、尿素、氨水；尿素一般作为氮源流加，同时调整 pH值。尿素灭菌时形成磷酸铵镁盐，须单独灭菌。可分批流加。l 氨水用 pH自动控制连续流加。3、无机盐：是微生物维持生命活动不可缺少的物质。l 磷酸盐：对发酵有显著影响。不足时糖代谢受抑制，转向缬氨酸。l 镁：是已糖磷酸化酶、柠檬酸脱氢酶和羧化酶的激活剂，并促进葡萄糖 -6-磷酸脱氢酶活力。l 钾：促进糖代谢。谷氨酸产酸期钾多利于产酸，钾少利于菌体生长。l钠：调节渗透压作用，一般在调节 pH值时加入。l锰：是许多酶的激活剂。l铁：是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的活性基的组成分，可促进谷氨酸产生菌的生长。l铜离子：对氨基酸发酵有明显毒害作用。4、生长因子：谷氨酸发酵需生物素作为生长因子。因产酸菌几乎都是生物素缺陷型。作用：影响细胞膜透性和代谢途径。浓度：过多促进菌体生长，氨基酸产量低。过少菌体生长缓慢，发酵周期长。一般在 “ 亚适量 ” 利于产酸与其它培养条件的关系：氧供给不足，生物素过量时，发酵向其它途径转化种类：玉米浆、麸皮水解液、甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜为来源。谷氨酸的生产原理及工艺l 谷氨酸生产菌以葡萄糖为碳源，经过EMPH途径和 TCA循环生成谷氨酸，在与碱中和而成。总的过程分为五部分：1淀粉水解糖的抽取 2种子的扩大培养3谷氨酸发酵 4谷氨酸提取 5由谷氨酸制味精。味精是谷氨酸的单钠盐。l 氨基酸生产菌都不能直接利用淀粉和糊精作碳源，必须把淀粉变成葡萄糖。淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉糖化。淀粉水解糖制备方法：1酸水解法：酸作催化剂，经高温、高压把淀粉转化为葡萄糖。2酶水解法：利用 淀粉酶将淀粉转化成糊精及低聚糖，增加淀粉溶解性，再用糖化酶将糊精、低聚糖转化为葡萄糖。3酸酶结合水解法：将淀粉先酸化成糊精、低聚糖，再用糖化酶水解成葡萄糖。谷氨酸发酵的工艺控制lpHl 温度l 溶氧pH对氨基酸发酵的影响及其控制l 作用机理：主要影响酶的活性和菌的代谢l 控制 pH方法：流加尿素和氨水l 流加方式：根据菌体生长、 pH变化、糖耗情况和发酵阶段等因素决定。l 发酵前期 PH为 7.5-8.0。如 PH低长菌不产酸；如 PH高菌体生长慢，发酵周期长。l 发酵中、后期 PH7.O 7.6,对产酸有力。l 控制：l （ 1）菌体生长或耗糖慢时，少量多次流加尿素，避免 pH过高l （ 2）菌体生长或耗糖过快时，流加尿素可多些，以抑制菌体生长。l （ 3）发酵后期，残糖少，接近放罐时，少加或不加尿素，以免造成氨基酸提取困难。l （ 4）氨水对 pH影响大，应采取连续流加。温度对氨基酸发酵的影响及其控制l 菌体 生长达一定程度后再开始产生氨基酸，因此菌体生长最适温度和氨基酸合成的最适温度是不同的。l 前期 32 ，温度过高，则菌体易衰老。l 后期 34 37 ，因菌体生长基本结束，适当提高温度，利于产酸。l 采取措施：少量多次流加尿素，维持最适生长温度，减少风量等，促进菌体生长。氧对氨基酸发酵的影响及其控制供氧量对菌体生长和谷氨酸积累影响较大发酵前期，菌体生长，以低通风量为宜。供氧过量可抑制菌体生长；发酵中后期，以高通风量为宜。此阶段偌供氧量不足，发酵产物有谷氨酸变为乳酸。4.谷氨酸产生菌（全是细菌）棒杆菌属 北京棒杆菌 C. pekinenseCorynebacterium 钝齿棒杆菌 C. crenatum谷氨酸棒杆菌 C. glutamicum短杆菌属 黄色短杆菌 B. flvumBrevibacterium 产 氨短杆菌 B. ammoniagenes 小 杆菌属 嗜氨小杆菌 M. ammoniaphilumMicrobacterium节杆菌属 球形节杆菌 A. globiformis Arthrobacterl 产生菌株特点：l 革兰氏阳性l 不形成芽胞l 没有鞭毛，不能运动l 需要生物素作为生长因子l 在通气条件下才能产生谷氨酸。l 谷氨酸生产菌以葡萄糖为碳源，经过EMPH途径和 TCA循环生成谷氨酸，在与碱中和而成。总的过程分为五部分：1淀粉水解糖的抽取 2种子的扩大培养3谷氨酸发酵 4谷氨酸提取 5由谷氨酸制味精。味精是谷氨酸的单钠盐。谷氨酸生产工艺l 一、淀粉水解糖的制备：酸水解或酶水解l 1、调浆：干淀粉用水调成 10-11Bx的淀粉乳，加盐酸 0.5-0.8至 pH1.5。l 2、 糖化：蒸汽加热，加压糖化 25min。 冷却至 80 下中和。l 3、中和：烧碱中和，至 pH4.0-5.0l 4、 脱色：活性炭脱色和脱色树脂。活性炭用量为 0.6-0.8，在 70 及酸性条件下搅拌后过滤。l酶法 糖化：以大米或碎米为原料时采用l大米进行浸泡磨浆， 调 pH6.0， 加 a-淀粉酶进行液化， 8530min ， 加糖化酶 60 糖化 24h， 过滤后可供配制培养基。l 二、菌种扩大培养l 1、斜面培养：主要产生菌是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属。l 我国各工厂目前使用的菌株主要是钝齿棒杆菌和北京棒杆菌及各种诱变株。l 生长特点：适用于糖质原料，需氧，以生物素为生长因子。l 斜面培养基：蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成的 pH7.0-7.2琼脂培养基， 32 培养 18-24h。 l 2、一级种子培养：由葡萄糖、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸铁及硫酸锰组成。 pH6.5-6.8。 1000ml装 200-250ml振荡， 32 , 一级种的种龄为 1112h。l 3、 二级种子培养：用种子罐培养，料液量为发酵罐投料体积的 1，用水解糖代替葡萄糖，于 32 进行通气搅拌二级种龄控制在 7-10h。l 种子质量要求：二级种子培养结束时，无杂菌或噬菌体污染，菌体大小均一，呈单个或八字排列。活菌数为 108-109 /ml。l 接种量为 1。过多菌体弱，产酸少；l 过少菌体生长慢，发酵周期长。三、谷氨酸发酵l 1、适应期：尿素分解出氨使 pH上升。糖不利用。 2-4h。l 措施：接种量和发酵条件控制使期缩短。l 2、对数生长期：糖耗快，尿素大量分解使 pH上升，氨被利用 pH又迅速下降。溶氧急剧下降后维持在一定水平。菌体浓度迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形。不产酸。 12h。l 措施：及时供给菌体生长必须的氮源及调节 pH，在 pH7.5-8.0时流加尿素；维持温度 30- 32l 3、菌 体 生长停止期：谷氨酸合成。l 措施：提供必须的氨及 pH维持在 7.2-7.4。大量通气，控制温度 34-37 。l 4、发酵后期：菌体衰老，糖耗慢，残糖低l 措施：