味精生产工艺

1、味精生产工艺味精生产工艺2020145145Bed2020145145Beda-淀粉酶糖化酶液化糖化淀粉 葡萄糖 5-羟基糠醛羟基糠醛有机酸、有色物质复合二糖复合低聚糖淀粉水淀粉水解反应解反应分解分解反应反应复合复合反应反应7%，a1.6异麦芽糖1.6龙胆二糖9192%1%聚合度3035聚合度46葡萄糖聚合度与碘液的呈色表葡萄糖聚合度与碘液的呈色表碳酸钠调pH、CaCl2 、 酶水碳酸钠调pH、CaCl2 、 酶a-淀粉酶活力与pH值值的关系a-淀粉酶活力与温温度度的关系液化温度与保护剂保护剂有关 CaCl2 、Ca2+ 0.01mol/L(浓度），8u/g淀粉 国产7658淀粉酶85-87

2、活力最高 国外报道淀粉酶110 、5-10分钟液化程度控制： 低黏度大、淀粉易老化 高不利于糖化酶作用 掌握在DE值10-20之间调pH4.2-4.5温度60加糖化酶60保温无水酒精检验pH4.8-5加热90保温30分钟降温60-70温度35左右 接种发酵 糖液量L 糖液中葡萄糖含量% 投入淀粉量Kg 原料淀粉中含纯淀粉的量%100% 糖液量L 糖液中葡萄糖含量%投入淀粉量Kg原料淀粉中含纯淀粉的量%111%100%还原糖含量干物质含量葡萄糖含量干物质含量（四）谷氨酸生产菌的分纯、保藏（四）谷氨酸生产菌的分纯、保藏和代谢控制育种和代谢控制育种n1.定期分纯n一般12个月分纯一次，把产酸高、生长

3、快、无噬菌体感染的菌株挑出来。（四）谷氨酸生产菌的分纯、保藏（四）谷氨酸生产菌的分纯、保藏和代谢控制育种和代谢控制育种n2.菌种保藏n斜面菌种的保藏法n石蜡油封存法n真空冷冻干燥保藏方法在一定时间内使菌种不死、不变、不乱在一定时间内使菌种不死、不变、不乱基本要求：基本方法：生活态休眠态培养基传代培养寄主传代培养冷冻干燥斜面、平板液氮、低温冰箱沙土管、冷冻真空干燥微生物菌种保藏微生物菌种保藏3.谷氨酸生产菌的代谢控制育种谷氨酸生产菌的代谢控制育种n(1)选育耐高渗透压菌株n(2)选育不分解利用谷氨酸的突变株n(3)选育细胞渗透性好的突变株n(4)选育强化CO2固定反应的突变株谷氨酸生产菌的代谢控

4、制育种谷氨酸生产菌的代谢控制育种(续续)（五）谷氨酸生产菌种的扩大培养（一）谷氨酸发酵机制（一）谷氨酸发酵机制n1.谷氨酸的生物合成途径n谷氨酸的生物合成包括酵解途径(EMP)、磷酸己糖途径(HMP)、三羧酸循环(TCA)、伍德-沃克曼反应（CO2的固定反应）等。在谷氨酸发酵中，生成谷氨酸的主要酶反应有以下三种：n(1)谷氨酸脱氢酶（GHD）所催化的还原氨基化反应n-酮戊二酸NH3NADPHH+L-谷氨酸 2ONADP+n(2)转氨酶(AT)催化的转氨反应n-酮戊二酸RCH(NH2)COOHL-谷氨酸RCOCOOHn(3)谷氨酸合成酶（GS）催化的反应n-酮戊二酸谷氨酰胺NADPH+H+2谷氨

5、酸NADP+n在这三个反应中，还原氨基化是主导性反应，-酮戊二酸由三羧酸循环产生。四碳二羧酸的供给四碳二羧酸的供给n如果在菌体生长后，四碳二羧酸100通过CO2固定反应供给，那么理想的发酵按如下反应进行：C6H12O6NH31/2O2谷氨酸CO23H2O，谷氨酸对葡萄糖的理论产率为81.7。n如果四碳二羧酸完全通过乙醛酸循环供给，则由葡萄糖生成谷氨酸的总反应为：n3C6H12O62NH39O22谷氨酸8CO212H2O理论产率仅为54.4。n实际谷氨酸发酵时，由于菌体的形成，微量副产物和生物合成消耗的能量等，收率处于中间值。四碳二羧酸的来源在生产菌中检出CO2固定反应酶活性磷酸烯醇丙酮酸(PE

6、F)羧化酶和苹果酸酶 谷氨酸对糖的转化率达到81.7% DCA循环标志酶：异柠檬酸裂解酶在谷氨酸发酵中，DCA环一方面可以作为TCA循环有缺陷时C4二羧酸的补充 在谷氨基酸生产菌的生长中提供能量作用谷氨酸生成期中要封闭DCA环？通过DCA环提供C4二羧酸时谷氨酸对糖的转化率仅为54.4%异柠檬酸脱氢酶活力强提供NADPH,用于还原-酮戊二酸生成谷氨酸，形成氧化还原共扼体系氨的导入合成谷氨酸的反应有3种：-酮戊二酸 +NH4+NADPH+谷氨酸H2ONADP+谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸 + 天冬氨酸或丙氨酸谷氨酸转氨酶谷氨酸草酰乙酸+-酮戊二酸+谷氨酰胺NADPH+2谷氨酸NADP+谷氨酸合成酶生产

7、菌中谷氨酸转氨酶活力低，转氨作用可以不考虑谷氨酸合成酶由于不受高浓度谷氨酸抑制，其作用值得重视谷氨酸脱氢酶是合成积累谷氨酸的主要酶氨的导入时生物素缺乏， NH4+影响糖代谢速度：提高糖代谢速度高效合成谷氨酸生物素充足时， NH4+不影响糖代谢速度谷氨酸合成的调节机制Glu比天冬aa优先合成Glu脱氢酶Glu对其反馈抑制和反馈阻遏柠檬酸合成酶TCA的关键酶，受能荷调节，Glu反馈阻遏，乌头酸反馈抑制异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸反馈抑制-酮戊二酸脱氢酶先天丧失或微弱PEP受Asp反馈抑制，受Glu和Asp反馈阻遏细胞膜通透性控制生物素阻断脂肪酸的合成影响细胞膜的合成表面活性剂对生物素有拮抗阻断脂肪酸的

8、合成影响细胞膜的合成在对数生长期添加青霉素抑制细胞壁合成细胞膜损伤甘油缺陷型磷脂的合成受阻影响细胞膜的合成油酸缺陷型阻断不饱和脂肪酸的合成影响细胞膜的合成n(1)化学控制方法n(2)物理控制方法 (1)(1)化学控制方法化学控制方法n通过控制发酵培养基中的化学成分，达到控制磷脂、细胞膜的形成或阻碍细胞壁正常的生物合成，使谷氨酸生产菌处于异常的生理状态，以解除细胞对谷氨酸向胞外漏出的渗透障碍。nA.通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜。n.阻碍谷氨酸生产菌细胞壁的合成，形成不完全的细胞壁，使细胞膜处于无保护状态进而导致细胞膜的物理损伤而增大谷氨酸向胞外的渗透性。n例如在菌体对

9、数生长期的早期添加青霉素或头孢霉素等抗生素可达到此目的。添加青霉素可以抑制谷氨酸生产菌细胞壁的后期合成，主要是抑制糖肽转肽酶，影响细胞壁糖肽的生物合成，结果形成不完全的细胞壁。A 通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜不足的不完全的细胞膜生物素缺陷型n使用生物素缺陷型菌株进行谷氨酸发酵时通过控制生物素的浓度使形成有利于谷氨酸向外渗透的磷脂合成不足的细胞膜。n生物素作为脂肪酸生物合成的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成。当生物素不足而使磷脂合成减少到正常量的1/2左右时，细胞变形，谷氨酸向膜外渗出，积累于发酵液

10、中。A通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜不足的不完全的细胞膜添加表面活性剂（如吐温60）或饱和脂肪酸(C1618)。n使用生物素过量的糖蜜原料发酵生产谷氨酸时，通过添加表面活性剂或高级饱和脂肪酸及其亲水聚醇酯类，同样能改变细胞膜对谷氨酸的渗透性。n在不饱和脂肪酸合成过程中，表面活性剂等作为抗代谢物具有抑制作用，对生物素有拮抗作用，因此也导致磷脂合成不足而形成磷脂不足的细胞膜，提高了细胞膜对谷氨酸的渗透性。n控制的关键是添加表面活性剂等的时间与浓度，加入药剂后让菌再次进行分裂与增殖，形成处于异常生理状态的产酸型细胞。A通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜不足的不完全的细胞膜油酸缺陷型n通过限制发酵培养基中的油酸的浓度来控制细胞膜的渗透性。由于油酸缺陷型菌株丧失了自身合成油酸的能力，必须由外界供给油酸才能生长，故培养基中油酸含量的多少直接影响到磷脂合成量的多少和细胞膜的渗透性。