谷氨酸发酵工艺培训课件(共34页).ppt

1、任务1-4-1谷氨酸发酵工艺1、工艺流程2、发酵工艺参数控制3、发酵异常现象及处理一、谷氨酸的生产工艺流程谷氨酸菌种的扩大培养 普遍采用二级种子培养流程: 即保藏菌种斜面种子摇瓶种子培养种子罐发酵罐 一级种子培养1000ml三角瓶中 二级种子培养种子发酵罐种子发酵罐摇瓶种子制备流程摇瓶种子制备流程斜面培养基组成：葡萄糖 0.1 蛋白胨 1.0牛肉膏 1.0 氯化钠 0.5琼脂 2.02.5 pH 7.07.2传代和保藏斜面不加葡萄糖，为了利于菌体生长而不产酸培养条件：7338、B9类菌种3032，培养1824h；T613类菌种3334，培养1824h。检查：培养完成后，要仔细观察菌苔生长情况，

2、菌苔的颜色和边缘等特征是否正常，有无感染杂菌和噬菌体的征象。1、菌种斜面培养种子的扩大培养培养基培养基：葡萄糖 2.5 ，尿素 0.5，硫酸镁 0.04， 磷酸氢二钾 0.1，玉米浆 2535(按质增减) 硫酸亚铁、硫酸锰各2ppm，PH 6.56.8 (培养基成分可因菌种不同酌情增减) 。培养条件培养条件 ：培养温度7338和B9类菌30一32、T613类菌种3334，摇床上振荡培养12小时。2、一级种子培养一级种子一级种子质量要求质量要求种龄：12hpH值：6.401光密度：净增OD值0.5以上残糖：0.5以下无菌检查： (一)噬菌体检查：无镜检: 菌体生长均匀粗壮，排列和整齐革兰氏染色：

3、阳性 根据菌体生长情况，酌情增减生物素等用量，随时调整培养基组成。3、二级种子培养接种量O810培养温度 32(T613菌为3334)培养条件培养条件培养时间78h通风量50L种子罐1：0.5搅拌转速250L种子罐搅拌转速300500L种子罐搅拌转速340 rmin1 : 0.3rmin1：0.25230 rmin二级种子的质量要求二级种子的质量要求种龄：78hpH ：72左右OD值：净增0.5左右无菌检查： (一)噬菌体检查：无残糖：消耗1% 左右镜检：生长旺盛，排列整齐革兰氏染色：阳性二、原料处理1、原料的来源 谷氨酸发酵以糖蜜和淀粉为主要原料。 糖蜜：是制糖工厂的副产物，分为甘蔗糖蜜和甜

4、菜糖蜜两大类。 淀粉：来自薯类、玉米、小麦、大米等 也可使用醋酸、乙醇、正烷烃液体石蜡等 2 2、原料及处理、原料及处理 谷氨酸发酵以糖蜜和淀粉为主要原料。 一 糖蜜 1 糖蜜：是制糖工厂的副产物，分为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜两大类，其中含较多的可发酵性糖，总糖含量：甘蔗糖蜜54.8%，甜菜糖蜜49.4%；总糖中主要是可发酵性糖。 目的： 降低生物素的含量。 方法： 活性炭吸附法：用量为糖蜜的30%40% 水解活性碳处理法：盐酸+活性碳 树脂处理法：3、 糖蜜的处理(1)糖蜜中糖浓度高，必须进行稀释，一般稀释至1820%。(2)糖蜜中杂质很多，如黑色素、灰分等，必须进行澄清、过滤。一般采用加酸静置，

5、加酸调pH 3.03.8，并定时通风，除溶液中的SO2、NO2等有害性挥发成分。(3)糖蜜中的含氮物质较少，应补充营养盐，如硫酸氨，磷酸钙等物质。(4)调pH 7.07.5。(5)灭菌：8090。3、糖蜜的处理4、淀粉的预处理 淀粉的水解原料原料 粉碎粉碎 加水加水 液化液化 糖化糖化 淀淀粉水解糖粉水解糖 三、谷氨酸发酵的控制1 温度的控制 国内常用菌株的最适生长温度最适生长温度为30-34， 产生谷氨酸产生谷氨酸的最适温度为3436。 012h的发酵前期，主要是长菌阶段； 发酵12h后，菌体进入平衡期，增殖速度变得缓慢； 温度提高到3436，谷氨酸的生成量就增加。 2 pH的控制 一般发酵

6、前期pH控制在左右，发酵中、后期pH控制在7.07.2，调低pH的目的在于提高与谷氨酸合成有关的酶的活力。 谷氨酸发酵在中性和微碱性条件下可积累谷氨酸，而在酸性条件下那么容易形成谷酰胺和N-乙酰谷酰胺。 尿素被谷氨酸生产菌细胞的脲酶所分解放出氨，因而发酵液的pH会上升。 发酵过程中，由于菌体不断利用氨，以及有机酸和谷氨酸等代谢产物进入发酵液，使N源缺乏和发酵液pH下降，需再次流加尿素 。 3 溶解氧的控制 谷氨酸产生菌是兼性好氧菌谷氨酸产生菌是兼性好氧菌在实际生产中，搅拌转速固定不变，通常用调节在实际生产中，搅拌转速固定不变，通常用调节通风量来改变供氧水平。通风量来改变供氧水平。原那么：发酵前

7、期，以低通风量为宜；原那么：发酵前期，以低通风量为宜； 发酵中、后期，以高通风量为好。发酵中、后期，以高通风量为好。通风比通风比 m3 /m3 .min ：每分钟向：每分钟向1m3的发酵的发酵液中通入液中通入0.1cm3无菌空气，用无菌空气，用1:0.1表示。表示。 4.流加糖控制 流加时间 流加速度 流加量5 种龄和种量的控制 微生物的生长大致可分为适应期、对数期、稳定期、衰老期 种龄：一级种子菌龄控制在1112h，二级种子菌龄为78h。 种量：指接入发酵罐内种子的量占发酵罐内发酵培养基量的百分比。接种量的多少对适应期的延续时间也有很大的影响。接种量一般以1为好。 种量过多，使菌体生长速度过

8、快，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸不高；如果接种量过少，那么菌体增长缓慢，会导致发酵时间延长，容易染菌。 6 OD值的控制 OD值是细菌个数、菌体大小和发酵液色泽深浅的综合反响。 以B9和T6-13菌株为例，当初糖为12.514%时，长菌期的OD净增值在0.70.9。 当细胞进入平衡期后，OD值已到达最大值，此时细胞数不再增加，但因为细胞个体还会继续伸长增大，所以OD值会略有上升。6 OD值的控制 生物素是谷氨酸生产菌不可缺少的生长因子。当培养基的生物素将被耗尽时，细菌就停止增殖。 提高生物素的含量，OD值会上升，但一方面细胞的膜通透性会变差，影响谷氨酸从胞内往胞外渗出；另一方面，在

9、高生物素环境下，菌体只进行增殖并不生成谷氨酸。 因此，控制OD值的增长，是保证菌体在胞外大量蓄积谷氨酸的重要手段。7 泡沫的控制 生产上为了控制泡沫，除了在发酵罐内安装机械消泡器外，还在发酵时参加消泡剂。 目前谷氨酸发酵常用的消泡剂有： 花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敌和硅酮等。 天然油脂类的消泡剂的用量较大，一般为发酵液的0.1%0.2%(体积分数)， 泡敌的用量为0.02%0.03%(体积分数)。 发酵罐发酵罐四、发酵异常现象及处理1.污染杂菌和感染噬菌体引起的发酵异常1污染杂菌 污染杂菌后，OD值增长快，糖耗也快，且发酵液泡沫增多，但谷氨酸生成量少。处理： 如果发酵前期发现杂菌污染，可

10、将培养基重新灭菌，并酌加培养基成分，重新接种后再发酵。 如果发酵中期发现染菌，而pH、OD值和糖耗等尚属正常，此时可加大风量，按常规继续发酵。 如果发酵后期染菌，一般对发酵影响不大。2感染噬菌体 感染噬菌体后，OD值不上升甚至下跌，因此发酵液pH上升且变得粘稠，泡沫也增多。发酵液中很少有谷氨酸蓄积。 处理：如果发酵前期发现感染噬菌体，可将培养基重新灭菌，或采用并罐法。如果发酵中期发现感染噬菌体，将培养基在70加热10min杀死噬菌体，补料补种，重新发酵。 如果发酵后期染菌，一般对发酵影响不大。2.种子质量差引起的发酵异常 将种龄过长或活力弱的种子接入发酵罐后，在发酵中、后期，糖耗就变得缓慢，pH不下降、波动不活泼，谷氨酸生成量少。 处理： 停止搅拌或减小通风量，追加生物素、磷盐和镁盐。 3.培养基配比过失引起的发酵异常 1生物素 生物素是谷氨酸生产菌不可缺少的生长因子。 生物素缺乏，长菌慢，糖耗慢，菌体生长缺乏。 生物素过量，葡萄糖的消耗被用于菌体增殖。生物素生物素 2磷盐。磷在微生物细胞中含量较高，它是合成核酸、核蛋白、磷脂、各种核苷酸和辅酶的重要元素。 如果培养基中不加或少加磷酸盐，那么菌体生长缓慢，糖耗慢，最终菌体生长缺乏。