谷氨酸发酵影响因素及控制111.ppt

谷氨酸发酵主要影响因素及其控制 目录 1 味精工业的发展 味精的生产工艺 2 3 谷氨酸的发酵途径 谷氨酸发酵影响因素及其控制 4 5 结束语 一 味精工业的发展 味精（分子式C5H8NO4Na)，也称味素，因起源于小麦，俗称麸酸钠、谷氨酸钠。 1907年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种昆布（海带）汤蒸发后留下的棕色晶体，即谷氨酸，并在1908年开始制造商品---味精。 池田菊苗 味精 我国在1965年实现谷氨酸发酵法生产味精。 我国现已有200余家企业生产味精，年产量达近200万吨，居世界首位。 二 味精的生产工艺 三 谷氨酸的发酵途径 影响因素 环境因素 流加糖浓度 流加糖速度 生物素 发酵温度 溶氧 泡沫 内在因素 生物素缺陷型菌株 各种酶的影响 四 谷氨酸发酵影响因素及其控制 内在因素 生物素缺陷型菌株 生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA羧化酶的辅基。 生物素缺陷型菌种不能合成生物素，抑制不饱和脂肪酸的合成。磷脂合成量减少，细胞膜的通透性增大，提高谷氨酸的产量。 我国使用的谷氨酸生产菌株有： 北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌D110、钝齿棒杆菌AS1.542、棒杆菌S-914、 黄色短杆菌T6～13等。 黄色短杆菌 1 异柠檬酸裂解酶活力欠缺 菌种的异柠檬酸裂解酶活力欠缺，糖的代谢才能沿着α- 酮戊二酸的方向进行，从而有利于谷氨酸的积累。 2 α- 酮戊二酸脱氢酶能力微弱 谷氨酸产酸菌丧失或仅有微弱的α- 酮戊二酸脱氢酶，使α- 酮戊二酸不能继续氧化，停留在α- 酮戊二酸的生成积累上，为谷氨酸的生成奠定物质基础。 3 L-谷氨酸脱氢酶活性强 在有过量的NH4 +存在下，通过强活性的L - 谷氨酸脱氢酶的作用，α- 酮戊二酸易生成谷氨酸。 内在因素 各种酶的影响 环境因素 发酵温度 泡沫 流加糖速度 生物素 流加糖浓度 溶氧 流加糖浓度 在流加糖速度为12ml/h的情况下， 随着流加糖浓度的增加，其产酸水平有所提高； 随着浓度的增加，转化率有所下降，糖的未利用率增加； 从设定的12ml/h的流速来看，选择30～35g/dl的流加糖浓度最佳。 赵二红.谷氨酸发酵流加糖浓度对发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(2):3. 流加糖浓度与GA、糖转化率的关系* 流加糖速度 在流加糖浓度为40g/dl的情况下， 随着流加糖流加速度的增加，其产酸水平有增高的趋势，当速度达到一定值时产酸不再提高； 随着流加速度的增加，转化率的变化趋势是先升后降； 流加糖的流加速度在13～16ml/h最为合适，其转化率和产酸相对来说都较高。 流加速度与GA、糖转化率的关系* 赵二红.流加糖流加速度对谷氨酸发酵的影响[J].发酵科技通讯,2004,33(3):1. * 异柠檬酸裂解酶活性加强，乙醛酸循环活跃，α-酮戊二酸生成量减少； 生物素过量时，促进菌体生长，但谷氨酸产量低。 转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸； 使菌体细胞膜通透性降低，谷氨酸不能及时排出，其合成途径受阻。 生物素 使胞内代谢产物迅速排出的方法 Text Text 当培养液中生物素含量较高时采用适量添加青霉素的方法。 原因：青霉素可抑制肽聚糖合成中的转肽酶活性，引起肽聚糖结构中肽桥无法交联，造成细胞壁缺损。 油酸缺陷型菌株，并在培养过程中，有限制地添加油酸，合成有缺损的膜。 甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸大量渗漏。 Text Text 生理学手段 利用膜缺损突变株 从实验的数据来看，温度的控制在38-39℃之间为最佳，该温度 下，转化率较高，低于37℃转化率受较大的影响，而高于40℃的 培养温度也使菌体受到伤害，影响转化率。 发酵温度 温度与GA、糖转化率的关系* 赵二红.谷氨酸发酵最佳温度实验[J].发酵科技通讯.2004,33(1):1-2. 溶氧 郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73. 溶氧浓度与GA浓度的关系* 低溶氧(DO= 10%)控制条件下，谷氨酸生成速度明显比高溶氧(DO=50%)条件下要高，并且最终谷氨酸浓度也比高溶氧条件下的高。 从左图可以看出，高溶氧条件下，产酸中后期GDH的酶活下降很快，这可能是由于在高溶氧条件下，剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。 不同溶氧条件下谷氨酸脱氢酶酶活变化曲线* 郜培,陆静波.溶氧浓度对谷氨酸发酵关键酶的影响[J].食品与发酵工业.2005,31(10):73. 谷氨酸发酵是好气性发酵，因通风和搅拌产生泡沫是正常的，但泡沫过多会带来一系列问题： 泡沫形成泡盖时，代谢产生的气