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微生物发酵生产谷氨酸工艺综述 摘要：谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异，而是菌体代谢调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及发酵条件的适合。谷氨酸发酵的工艺流程 菌种的选育培养基配制斜面培养一级种子培养二级种子培养发酵发酵液从发酵液中提取谷氨酸基本方法有：等电点结晶法特殊沉淀法离子交换法溶剂萃取法液膜萃取法。[1] 一、谷氨酸简介： 谷氨酸（Glutamic acid）作为一种酸性氨基酸，由里索逊于1856年发现。谷氨酸大量存在于谷类蛋白质及动物脑中，在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，并参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应，是构成蛋白质的20种常见α-氨基酸之一，与我们的生活息息相关。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发功效。用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改进维持大脑机能。谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。在工业上，聚谷氨酸可降解塑料，是环境友好材料。[] 谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异，而是菌体代谢调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及发酵条件的适合。二、谷氨酸发酵的工艺流程菌种的选育培养基配制斜面培养一级种子培养二级种子培养发酵（发酵过程参数控制通风量、pH、温度、泡沫）发酵液。[3] 优良生产菌种的选育一直是氨基酸发酵工业中的重要研究课题。国内的谷氨酸生产菌可分为棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属和节杆菌属等。与国外所用菌属相比，种类较少，产量也较少。选育优良的生产菌种是国内谷氨酸发酵的一项重要课题，与国外相比，国内在通过基因工程手段构建基因工程菌方面较为欠缺，而这一技术恰恰是谷氨酸生产菌种选育的新兴点。国内用于谷氨酸生产的菌种多为天津短杆菌、钝齿棒杆菌、北京棒杆菌及它们的突变株。这些菌株具有良好的性状以及稳定的遗传性，往往得到的谷氨酸产量较稳定。用于谷氨酸生产的菌种一般要求具有的特征如下： （1）棒状、椭圆、短杆； （2）革兰氏阳性，无芽孢，不运动； （3）生物素缺陷型； （4）脲酶强阳性； （5）细胞膜渗透缺陷型； （6）二氧化碳固定反应强； （7）异柠檬酸裂解酶弱，乙醛酸循环弱，α-酮戊二酸继续氧化能力弱； （8）不分解利用谷氨酸； （9）还原型辅酶Ⅱ进入呼吸链能力弱等。 基于以上菌种特点谷氨菌种选育主要有构建新型基因工程菌、诱变育种、原 生质体融合育种、通过改变或阻断代谢途径的育种方法。 2.2种子扩大培养 斜面培养，谷氨酸生产菌适用于糖质原料，需氧，以生物素为生长因子，32培养18-24h。一级种子在摇瓶机上振荡培养，培养基1000ml装200-250ml振荡，32，培养12h。二级种子用种子罐培养，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7-10h。二级种子培养过程中，pH的变化有一定规律，从pH6.8上升到pH8左右，然后逐步下降。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，活力旺盛处于对数生长期。2.3谷氨酸发酵 在发酵罐中进行。 适应期，尿素分解氨使pH上升糖不利用2-4h。接种量和发酵条件控制使期缩短。 对数生长期，糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形，不产酸，12h。采取流加尿素办法及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH在7.5-8.0，维持温度30-32。 菌体生长停止期，谷氨酸合成，糖和尿素分解产生α-酮戊二酸和氨用于合成谷氨酸。及时流加尿素以提供足够的氨并使pH维持在7.2-7.4。大量通气，控制温度34-37。 发酵后期，菌体衰老糖耗慢，残糖低。营养物耗尽酸浓度不增加时，及时放罐。 不同的谷氨酸生产菌其发酵时间有所差异。低糖（10%～12%）发酵，其发酵时间为36～38h中糖（14%）发酵，其发酵时间为45h。发酵后期菌体衰老，糖耗慢，残糖低。当营养物耗尽