（1）灭菌条件 实罐培养基灭菌条件：105~110 ℃，灭菌5min 连续灭菌条件：连消塔灭菌温度为110~115 ℃, 维持罐温度在105~110℃约6min。 （2）冷却：至30℃左右。
3.种子的扩大培养 3.种子的扩大培养
接种量：1% 两级扩大培养的方法，其工艺流程为： 保藏菌种 斜面活化 摇瓶种子培养（一 级种子） 种子罐（二级种子） 发酵 罐
4.谷氨酸产生菌的生化特征 4.谷氨酸产生菌的生化特征
（1）CO2固定能力强。 （2）α-酮戊二酸氧化能力微弱: α-酮戊二酸 脱氢酶丧失或活性低。 （3）异柠檬酸裂解酶活力微弱。 （4）谷氨酸脱氢酶活性强。 （5）还原性辅酶Ⅱ(NADPH+H+)进入呼吸链能力 缺陷或微弱。 （6）不利用谷氨酸。 （7）耐高糖耐高谷氨酸。 （8）解除谷氨酸反馈抑制。 （9）具有向胞外分泌谷氨酸的能力。
发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。 发酵前期如果pH偏低，则菌体生长旺盛，长菌而不产酸；如 果pH偏高，则菌体生长缓慢，发酵时间拉长。在发酵前期将 pH值控制在7.5~8.0左右较为合适。 而在发酵中、后期将pH值控制在7.0~7.6左右对提高谷氨酸 产量有利。
（3） 通风
在谷氨酸发酵过程中，发酵前期以低通风量为宜； 发酵中、后期以高通风量为宜。 实际生产上，以气体转子流量计来检查通气量， 即以每分钟单位体积的通气量表示通风强度。另 外发酵罐大小不同，所需搅拌转速与通风量也不 同。
2.形态上共同特点（芽孢杆菌除外） 2.形态上共同特点（芽孢杆菌除外）: 形态上共同特点
（1）革兰氏阳性 菌体为球形、 （2）菌体为球形、短杆至棒状 （3）不形成芽孢 没有鞭毛， （4）没有鞭毛，不能运动 （5）都是生物素缺陷型 （6）都是需氧型微生物
三、谷氨酸合成途径
1.谷氨酸合成的方式
（1）氨基转移作用
（一）糖蜜的预处理
原因：糖蜜（特别是甘蔗糖蜜）中含有过 量的生物素，会导致光长菌体，不产谷氨 酸的后果，影响谷氨酸的积累。 目的：降低生物素的含量 方法： 1.活性炭处理法：吸附 2.水解活性炭处理法：用盐酸水解糖蜜后 再吸附 3.树脂处理法：通过脱色树脂交换柱
（二）淀粉的糖化
淀粉 水解 葡萄糖
控制细胞膜通透性的方法： 控制细胞膜通透性的方法： 1.控制磷脂的合成； 2.控制细胞壁的合成：选育温敏突变株
1.控制 1.控制磷脂的合成
①生物素营养缺陷型
突变株
作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键 酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与了脂肪酸的合成,进而 影响脂肪酸的合成。当磷脂合成量少到正常的1/2左 右时,细胞变形,Glu向膜外漏出，积累于发酵液中。 控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生 物素亚适量(5-10g/L).在发酵初期(0-8小时),细胞 正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始 出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型 转换.
谷氨酸理论转化率
如果草酰乙酸全部由CO2固定获得，则1摩尔葡萄 糖生成1摩尔的谷氨酸。 C6H12O6+NH3+1.5O2→C5H9O4+CO2+3H2O 理论转化率=147/180=81.7%
四、谷氨酸代谢的调控
谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径 的特异，而是： 的特异，而是： （一）菌体代谢调节控制 （二）细胞膜通透性的特异调节 （三）发酵条件的适合
味精的发酵工艺
味精的产品特性 商品味精 味精的安全性 正确食用味精的方法
中国味精业空间巨大
2001年东南亚地区味精人均消费量： 台湾：2000克 韩国：1200克 日本：1020克 香港：1000克 中国大陆：500克 中国味精消费每年至少有160万吨 160万吨 160万吨的空间
味精生产工艺流程
概述 氨基酸发酵
1.氨基酸的作用： 1.氨基酸的作用： 氨基酸的作用
组成蛋白质的基本成分； 可作为调味料； 提高食品的营养价值。 生产氨基酸的大国为日本和德国。
2.氨基酸生产方法 氨基酸生产方法
发酵法 化学合成法 酶法 抽提法
3.氨基酸发酵 3.氨基酸发酵
概念：利用微生物生长和代谢活动生产各种氨基酸 作用的过程。
酸解法
酶解法 酸酶法 酶酸法
酸酶（或酶酸）结合法
淀粉糖化的方法
1.酸解法 淀粉 酸 高温高压 葡萄糖 2.酶解法（双酶法） 淀粉 a-淀粉酶 糊精和低聚糖 糖化酶 葡萄糖 (液化) （糖化） 3.酸酶法 淀粉 酸解法 糊精和低聚糖 糖化酶 葡萄糖 4.酶酸法 淀粉 a-淀粉酶 糊精和低聚糖 酸解法 葡萄糖
α-酮戊二酸 + 氨基酸 谷氨酸 + α-酮酸
（2）还原氨基化作用
α-酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2 谷氨酸+ 谷氨酸+ NADPH + H2O
2、谷氨酸合成途径
谷氨酸的生物合成过程中的几个途径 主要有： （1）糖酵解途径（EMP途径） （2）磷酸己糖途径（HMP途径） （3）三羧酸循环途径（TCA循环） （4）乙醛酸循环途径（DCA循环） （5）伍德-沃克反应（CO2固定反应） （6）α-酮戊二酸的还原氨基化反应 这6条途径之间是相互联系和相互制约的，如 图所示：
原料的预处理及淀粉水解糖的制取 谷氨酸生产菌种子的扩大培养 谷氨酸发酵 谷氨酸的提取与分离 由谷氨酸制成味精及味精成品加工
味精的发酵工艺
主要内容： 主要内容：
第一节： 第一节：谷氨酸生产 第二节： 第二节：谷氨酸的提取 第三节： 第三节：谷氨酸制味精
第一节 谷氨酸生产
概述： 概述：氨基酸发酵 一. 谷氨酸生产原料及其处理 二. 谷氨酸产生菌 三. 谷氨酸的合成途径 四、谷氨酸代谢的调控 五. 谷氨酸的发酵工艺
不同的谷氨酸产生菌对糖的浓度要求也不一样， 其发酵时间也有所差异。 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。
五、谷氨酸发酵工艺
整个过程可简单的分为2 个阶段: 1.菌体生长阶段; 2.产酸阶段,谷氨酸得以大量积累。
谷氨酸发酵的工艺流程简图
培养基的配制 上罐实消 冷却接种 三角瓶培养 固体斜面培养 OD值 发 酵 发酵过程参数的控制 pH 温度 搅拌速度 还原糖的测定 发酵过程 参数测定 发 酵 液 菌体形态观察 菌体浓度测定 谷氨酸的测定
1.发酵培养基 1.发酵培养基
主要成分 （1）碳源 （2）氮源 （3）无机盐 （4）生长因子
2.培养基灭菌 2.培养基灭菌
（二）细胞膜通透性的特异调节
用能积累谷氨酸菌株做如下实验: 实验: 实验 1. 生物素充足时,细胞内含大量谷氨酸,但培养液里 几乎不含谷氨酸 2. 用溶菌酶消化细胞壁得到的原生质体仍不分泌谷 氨酸 3. 当把原生质体放入低渗溶液里,将其涨破,谷氨酸 才排出 4. 生物素亚适量时,培养液里含大量谷氨酸,细胞里 含量少 结论:谷氨酸的分泌是由细胞膜控制 结论:
④添加表面活性剂
其他
添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸 (C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨酸。 机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗 拮抗作用, 拮抗 导致磷脂合成不足,形成不完整的细胞膜。 关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度, 必须在药剂加入后,在这些药剂存在下进行分裂, 形成产酸型细胞。
（三）发酵条件的控制
（1）发酵温度 发酵温度
谷氨酸发酵前期(0~12h):30-32℃。 对数生长期:菌体浓度迅速增大（12h），糖 耗快，维持温度30-32℃ 在发酵中、后期:是谷氨酸大量积累的阶段， 而催化谷氨酸合成的谷氨酸脱氢酶的最适温 度在32-36℃。
pH值 （2） pH值
1） pH值对谷氨酸产生菌生长的影响 2） pH值对谷氨酸积累的影响
二、谷氨酸产生菌
1.种类： 1.种类： 种类
谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、 嗜氨小杆菌、硫殖短杆菌。 我国使用的生产菌株是北京棒杆菌AS1.299、北京 棒杆菌D110、钝齿棒杆菌AS1.542、棒杆菌S-914 和黄色短杆菌T6~13等。 谷氨酸棒杆菌
呈一端膨大的棒状，折断分裂形成“八”字状排 列
Байду номын сангаас
谷氨酸发酵的主要原料
淀粉： 淀粉：玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯的淀 粉最为常用。 糖蜜： 糖蜜：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜 醋酸 乙醇 正烷烃（液体石蜡） 正烷烃（液体石蜡） 氮源料：尿素或氨水。 氮源料
国内： 国内：
淀粉（多数厂家） 淀粉（多数厂家） 糖蜜（少数厂家） 糖蜜（少数厂家）
淀粉 水解 葡萄糖 谷氨酸生产菌 谷氨酸 糖蜜 预处理 去除生物素的糖蜜 谷氨酸生产菌 谷氨酸
葡萄糖 ②HMP 3-磷酸甘油醛 ①EMP 乳酸 丙酮酸 乙酰辅酶A 乙酰辅酶
过 程 中 的 几 个 途 径
谷 氨 酸 的 生 物 合 成
3.
CO2
⑤CO2固定 草酰乙酸
乙酰辅酶
柠檬酸
酸
乙醛酸
柠檬酸
TCA
乙醛酸
酸 α-酮 酮 酸
NADPH
酸
NADPH
透 过 细 胞 膜
α-酮
酸
NH4+
酸
酸
三 羧 酸 循 环 （ TCA TCA ）
（一）菌体代谢调节控制 1.谷氨酸生物合成的调节机制 谷氨酸生物合成的调节机制
琥珀酸
α-酮戊二酸脱氢酶（弱）
α-酮戊二酸 谷
（ 强 ） 脱 氢 酶 酸 氨
谷氨酸
谷氨酸
谷氨酸生物合成的调节机制
1. 优先合成与反馈调节 2.糖代谢的调节 （1）能荷控制 （2）能荷控制生物素对糖代谢的调节 3.氮代谢的调节 4.其他调节（如Cu 2+的调节）
谷氨酸发酵过程中,生产菌种的特性、 生物素、发酵温度、pH值、通风和 发酵产生的泡沫都是影响谷氨酸积 累的主要因素。在实际生产中,只有 针对存在的问题,严格控制工艺条件 严格控制工艺条件, 严格控制工艺条件 才能达到稳产、高产的目的。