第八章氨基酸生产工艺

1、第8章，氨基酸生产技术，第1节，谷氨酸生产技术，第1节。概述：1866年，德国的()博士用H2SO4水解小麦面筋，并分离出一种酸性氨基酸谷氨酸。1910年，日本味之素公司首次通过麸质水解生产谷氨酸。1956年，日本协和发酵有限公司分离并培育出一种新的细菌谷氨酸棒杆菌，并进行工业化生产研究。1957年，谷氨酸通过发酵产生。此后，其产量逐年增加，在各种氨基酸产量中居首位。中国的味精生产始于1923年，上海楚天味精厂是第一个水解生产味精的工厂。1958年，筛选出生产谷氨酸的菌株。1969年，从中国分离选育出北京棒杆菌AS.1.299和钝齿棒杆菌AS.1.542两个菌株，同年在上海建立，并在全国范围内

2、投入生产。经过几十年的发展和建设，味精产量居世界第一。年产量为65万吨。目前，我国谷氨酸工业的总体发展趋势是：产量稳步增长，年均增长6.9%，生产技术水平不断提高，综合单耗比10年前下降22.6%，技术水平接近国际先进水平。2001年，联华集团进行大规模技术改造后，谷氨酸钠年生产能力从14万吨扩大到30万吨，超过日本味之素成为世界最大的制造商。同时，这个行业也存在很多问题。与发达国家相比，自动化水平较低，在发酵产酸、转化率和菌种选育方面存在较大差距；企业员工多，但消费大：成本低，技术开发力量不足，品种单一。大多数味精生产企业都增加了经营风险，市场价格竞争的平均成本约为12000元/吨。一些制造

3、商已经处于微功耗或亏损状态。第一节是谷氨酸生产技术，第二节是谷氨酸发酵生产(淀粉质原料)1。流程2。淀粉水解糖的制备在发酵生产中，谷氨酸产生菌不能直接使用淀粉糊精，原料在发酵前必须水解成葡萄糖才能用于发酵。在工业上，这个过程就是糖化。第一部分是谷氨酸生产技术，酸解：淀粉在高温下以酸为催化剂水解成葡萄糖。优点：水解时间短，生产能力大，但设备要求耐酸腐蚀，耐高温高压。淀粉乳的浓度不宜过高，否则淀粉转化率低，淀粉水解副产物多。工艺流程：双酶法采用特异性强的淀粉酶和糖化酶将淀粉水解成葡萄糖。优点：水解条件温和，不需要耐酸、高压和高温设备。酶的特异性强，副产物少。淀粉转化率高。缺点：需要更多的设备，酶解

4、时间长，糖液过滤困难。工艺流程：首先，淀粉乳的浓度比酸法高，易于控制生产。水解时间短。酸水解的酸碱度可以稍高，从而减少副产物的形成。如果酸碱度太低。虽然水解时间短，糖溶液的颜色加深了工艺过程：第三，谷氨酸发酵机理，谷氨酸生化合成途径(1)糖代谢途径。在发酵过程中，微生物代谢产生谷氨酸。首先要形成谷氨酸碳架，而糖作为主要碳源产生碳架代谢，这主要是通过两种途径实现的，即糖发酵途径5mp和己糖单磷酸分支HMP。(2)氨的引入和还原胺化：在发酵过程中，氮，即铵离子，在谷氨酸脱氢酶的参与下被还原胺化，并与糖一起代谢产生-酮戊二酸以产生谷氨酸。4。谷氨酸发酵菌及其扩大培养。生产菌株：北京棒杆菌AS.1.2

5、99，钝齿棒杆菌AS.1.542，天吉棒杆菌次级种子需要旺盛的生命力。一般来说，细菌在对数生长期具有很强的繁殖能力。4。谷氨酸发酵菌及其扩大培养物，4、种子培养基配方：初级种子培养基葡萄糖22.5%玉米浆0.52%尿素0.5% K2HPO4 0.10.3%硫酸镁0.04% fe2p pm mn2pm pH6.57.2次级种子培养基水解糖22.5%玉米浆0.52.5%尿素0.5% k2hpo 4 0.10.3 % 04% fe2p pm mn2pm pH6.57.2，4。谷氨酸发酵菌及其扩大培养。初级和次级种子培养初级种子培养条件通常是三角瓶中的液体振荡培养。培养条件：振幅76毫米，振荡频率96

6、次/分钟，200-250毫升/1000毫升三角烧瓶，瓶口裹6层砂布。1 kg/cm3蒸汽压力灭菌30分钟，每个斜面菌种连接三个一级种子三角瓶，32培养约12小时。第四章。谷氨酸发酵菌及其扩大培养、次级种子培养条件次级种子在种子罐中培养，次级种子的数量一般按发酵培养基体积的1%确定。二级种子罐的搅拌速度和通气量应根据种子罐的大小和设备来确定，一般培养时间约为710小时。种子成熟后，有必要检查种子的质量。操作简单：显微镜检查观察细胞形态是否正常，种子培养基的酸碱度是否正常，严格无菌。在等待检查时，应采取措施降低温度和压力，以降低细菌的代谢活性，防止细菌变质。只有在检验结果证明没有杂菌污染后，才能连

7、接发酵罐。5.谷氨酸发酵。谷氨酸发酵因素和条件内在因素，即微生物菌株本身的生理特性，生物素缺乏，酮戊二酸氧化能力弱，谷氨酸脱氢酶活性强，缺乏NADPH再氧化能力。外部因素和环境条件的调节溶解氧酸碱度铵离子生物素(控制细胞渗透性)磷酸2。控制谷氨酸发酵的关键：降低完全氧化能力，适当控制生物素，丙酮酸氧化能力减弱，CO2固定反应增强，乙醛酸循环减弱，产酸过程中几乎没有异柠檬酸裂解酶，琥珀酸氧化能力弱。增加细胞膜对谷氨酸的通透性是关键的控制机制。5。谷氨酸发酵。糖在发酵培养基中的水解1012.5%玉米浆0.40.7%初始尿0.62% k2hpo4 0.15%硫酸镁0.06% fe2ppm mn2pp

8、m饲喂尿12.4%氯化钾0.030.05 Na2HPO4 0.17% 4。谷氨酸发酵过程(1)特别是生长因子生物素，它是菌株生长所必需的，需要亚适度，使其处于半饥饿状态，并改变菌株的形态，从而保证谷氨酸的积累。常用生物素配方(T613)玉米浆0.1%，甘蔗糖蜜0.1%，麸皮水解液12%，谷氨酸发酵，(2)最佳酸碱度控制：不同的酸碱度往往导致不同的代谢过程的菌株。代谢物的质量和比例发生了变化。在发酵的早期，酸碱度控制在7.5左右。在发酵过程中，后期的酸碱度控制在7.2左右。在发酵过程中，由于细菌对培养基中营养成分的利用和代谢产物的形成，培养液的酸碱度不断变化，尿素被细菌脲酶分解，阻止氨的释放，从而提高了酸碱度。同时，氨被细菌利用，糖被利用产生有机酸和其他中间代谢物，使酸碱度下降，形成谷氨酸。消耗大量氨使酸碱度下降。因此，需要加入尿素来持续调节酸碱度和补充氮源，然后尿素分解使酸碱度上升，氨被利用并形成谷氨酸，使酸碱度下降。重复这个过程，保持一定的酸碱度，直到发酵结束。一般尿素浓度为0.50.6%，接种后78小时开始第一次投喂，每2小时投喂一次，直至旺盛生长期。5.谷氨酸发酵；(3)发酵温度控制(5)谷氨酸发酵；(4)不同的曝气和搅拌发酵阶段对氧气的要求不同。通常，长细菌阶段的溶解氧由通气和搅拌决定。6.谷氨酸提取工艺：从发酵