谷氨酸發(fā)酵主要影響因素及其控制.ppt

谷氨酸發(fā)酵主要影響因素 及其控制,目錄,1,味精工業(yè)的發(fā)展,一 味精工業(yè)的發(fā)展,味精（分子式C5H8NO4Na)，也稱味素，因起源于小麥，俗稱麩酸鈉、谷氨酸鈉。 1907年，日本東京帝國大學(xué)的研究員池田菊苗發(fā)現(xiàn)了一種昆布（海帶）湯蒸發(fā)后留下的棕色晶體，即谷氨酸，并在1908年開始制造商品-味精。,池田菊苗,味精,我國在1965年實(shí)現(xiàn)谷氨酸發(fā)酵法生產(chǎn)味精。 我國現(xiàn)已有200余家企業(yè)生產(chǎn)味精，年產(chǎn)量達(dá)近200萬噸，居世界首位。,二 味精的生產(chǎn)工藝,三 谷氨酸的發(fā)酵途徑,影響因素,環(huán)境因素 流加糖濃度 流加糖速度 生物素 發(fā)酵溫度 溶氧 泡沫,內(nèi)在因素 生物素缺陷型菌株 各種酶的影響,四 谷氨酸發(fā)酵影響因素及其控制,內(nèi)在因素 生物素缺陷型菌株,生物素是不飽和脂肪酸合成過程中所需的乙酰CoA羧化酶的輔基。 生物素缺陷型菌種不能合成生物素，抑制不飽和脂肪酸的合成。磷脂合成量減少，細(xì)胞膜的通透性增大，提高谷氨酸的產(chǎn)量。,我國使用的谷氨酸生產(chǎn)菌株有： 北京棒桿菌AS1.299、北京棒桿菌D110、鈍齒棒桿菌AS1.542、棒桿菌S-914、 黃色短桿菌T613等。,黃色短桿菌,內(nèi)在因素 各種酶的影響,環(huán)境因素,發(fā)酵溫度,泡沫,溶氧,流加糖濃度,在流加糖速度為12ml/h的情況下， 隨著流加糖濃度的增加，其產(chǎn)酸水平有所提高； 隨著濃度的增加，轉(zhuǎn)化率有所下降，糖的未利用率增加； 從設(shè)定的12ml/h的流速來看，選擇3035g/dl的流加糖濃度最佳。,趙二紅.谷氨酸發(fā)酵流加糖濃度對發(fā)酵的影響J.發(fā)酵科技通訊,2004,33(2):3.,流加糖濃度與GA、糖轉(zhuǎn)化率的關(guān)系*,流加糖速度,在流加糖濃度為40g/dl的情況下， 隨著流加糖流加速度的增加，其產(chǎn)酸水平有增高的趨勢，當(dāng)速度達(dá)到一定值時(shí)產(chǎn)酸不再提高； 隨著流加速度的增加，轉(zhuǎn)化率的變化趨勢是先升后降； 流加糖的流加速度在1316ml/h最為合適，其轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸相對來說都較高。,流加速度與GA、糖轉(zhuǎn)化率的關(guān)系*,趙二紅.流加糖流加速度對谷氨酸發(fā)酵的影響J.發(fā)酵科技通訊,2004,33(3):1.,13,異檸檬酸裂解酶活性加強(qiáng)，乙醛酸循環(huán)活躍，-酮戊二酸生成量減少；,生物素過量時(shí)，促進(jìn)菌體生長，但谷氨酸產(chǎn)量低。,轉(zhuǎn)氨酶活力增強(qiáng)，谷氨酸轉(zhuǎn)變成其它氨基酸；,使菌體細(xì)胞膜通透性降低，谷氨酸不能及時(shí)排出，其合成途徑受阻。,生物素,使胞內(nèi)代謝產(chǎn)物迅速排出的方法,Text,Text,當(dāng)培養(yǎng)液中生物素含量較高時(shí)采用適量添加青霉素的方法。 原因：青霉素可抑制肽聚糖合成中的轉(zhuǎn)肽酶活性，引起肽聚糖結(jié)構(gòu)中肽橋無法交聯(lián)，造成細(xì)胞壁缺損。,油酸缺陷型菌株，并在培養(yǎng)過程中，有限制地添加油酸，合成有缺損的膜。 甘油缺陷型菌株的細(xì)胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸大量滲漏。,Text,Text,生理學(xué)手段,利用膜缺損突變株,從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來看，溫度的控制在38-39之間為最佳，該溫度 下，轉(zhuǎn)化率較高，低于37轉(zhuǎn)化率受較大的影響，而高于40的 培養(yǎng)溫度也使菌體受到傷害，影響轉(zhuǎn)化率。,發(fā)酵溫度,溫度與GA、糖轉(zhuǎn)化率的關(guān)系*,趙二紅.谷氨酸發(fā)酵最佳溫度實(shí)驗(yàn)J.發(fā)酵科技通訊.2004,33(1):1-2.,溶氧,郜培,陸靜波.溶氧濃度對谷氨酸發(fā)酵關(guān)鍵酶的影響J.食品與發(fā)酵工業(yè).2005,31(10):73.,溶氧濃度與GA濃度的關(guān)系*,低溶氧(DO= 10%)控制條件下，谷氨酸生成速度明顯比高溶氧(DO=50%)條件下要高，并且最終谷氨酸濃度也比高溶氧條件下的高。,從左圖可以看出，高溶氧條件下，產(chǎn)酸中后期GDH的酶活下降很快，這可能是由于在高溶氧條件下，劇烈的通氣和攪拌加劇了菌體的死亡速度和發(fā)酵活性的衰減。,不同溶氧條件下谷氨酸脫氫酶酶活變化曲線*,郜培,陸靜波.溶氧濃度對谷氨酸發(fā)酵關(guān)鍵酶的影響J.食品與發(fā)酵工業(yè).2005,31(10):73.,谷氨酸發(fā)酵是好氣性發(fā)酵，因通風(fēng)和攪拌產(chǎn)生泡沫是正常的，但泡沫過多會帶來一系列問題：,泡沫形成泡蓋時(shí)，代謝產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)排出，妨礙菌體呼吸作用，影響菌體的正常代謝。,泡沫過多，發(fā)酵液會外溢，造成浪費(fèi)和污染。,泡沫過多，易沖上罐頂，造成染菌。,泡沫,泡沫的控制,機(jī)械消泡 耙式 離心式 刮板式 蝶式消泡器,化學(xué)消泡 天然油脂 聚酯類 醇類 硅酮等化學(xué)消泡劑,消泡方法,谷氨酸產(chǎn)生菌的發(fā)酵條件與產(chǎn)物的關(guān)系,五 結(jié)束語,谷氨酸發(fā)酵過程中，生產(chǎn)菌種的特性、生物素、發(fā)酵溫度、NH4+濃度、通風(fēng)和發(fā)酵產(chǎn)生的泡沫都是影響谷氨酸積累