6.1 概述
一、提取谷氨酸的方法：
⑴等电点法：利用谷氨酸是两性电解质，在等电点时 其溶解度最小的性质，将发酵液加硫酸或盐酸调pH 至谷氨酸的等电点，使谷氨酸沉淀析出的方法。
⑵离子交换法：先将谷氨酸稀释至一定浓度，用盐酸 将发酵液调至一定pH，采用阳离子交换树脂吸附谷 氨酸，然后用洗脱剂将谷氨酸从树脂上洗脱下来， 达到浓缩和提纯的目的。
6.3.2 谷氨酸的溶解度
①pH对谷氨酸溶解度的影响
谷氨酸在pH1附近或碱性情况下，溶解度很高，但在等电点 pH3.22和在30%以上高浓度盐酸下，溶解度便显著减少到最 低点。
②温度对谷氨酸溶解度的影响
图 6-1
表6-2 在等电点时，不同温度条件下谷氨酸的溶解度
温度/℃
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
缺点：整个过程酸性强，腐蚀性大，需要耐酸耐压的水 解和浓缩设备，耗用大量蒸汽和盐酸，操作也比较复 杂。
⑶低温等电点法 关掉冷却水
投晶种0.2%
图6-4 低温等电点法提取谷氨酸工艺流程
通过增加制冷能力，将等电点提取的终点温度，由原来 的15~20℃，降至0~5℃，这样可使母液中的谷氨酸含量由 1.5~2%降低到1.0~1.3%，从而增加等电点一次收率。 特点： 工艺操作简便，设备简单，废水量少，节约酸、碱用 量，成本较低，一次提取收率可达78%左右。
⑶金属盐法：金属盐法包括锌盐法和钙盐法，即利 用谷氨酸与Zn2+、Ca2+等金属离子作用，生成难 溶于水的谷氨酸金属盐，沉淀析出，在酸性环境 中谷氨酸金属盐被分解，重新以谷氨酸形式结晶 析出。
⑷离子交换膜电渗析法：根据渗透膜对各种离子物 质的选择透性不同而将谷氨酸分离，如电渗析和 反渗透法。
二、选择谷氨酸提取工艺的原则
6.3.1等电点法提取谷氨酸原理
⑴谷氨酸的两性解离与等电点
表6-1 溶液pH与谷氨酸电离平衡关系
酸性
等电点
中性
碱性
谷氨酸 离子 存在 形式
COOH CHNH3+ CH2 CH2 COOH
COO CHNH3+ CH2 CH2 COOH
COO CHNH3+ CH2 CH2 COO -
COO-
CHNH2 CH2 CH2 COO-
⑷低温浓缩等电点法
图6-5 低温浓缩等电点法提取谷氨酸工艺流程
特点：工艺稳定，操作方便，收率高，生产周期短， 节约酸、碱，减少环境污染等优点，但浓缩时要求 真空度高，内温控制在45℃以下，不使菌体蛋白质 凝固。
6.3.4 谷氨酸的结晶
溶解度 0.341 0.50 0.72 1.04 1.51 2.19 3.17 4.59 6.66 9.66 14
/(g/10谷0g氨) 酸溶解度受温度影响较大，温度越低，溶解度越小。
③杂质对谷氨酸溶解度的影响
发酵液中有其他氨基酸存在时，会导致谷氨酸溶 解度的增加，当发酵液在 23.5℃时，纯谷氨酸的溶 解度为0.818g/100g，倘若有其它氨基酸存在时(按 0.097%计)，则谷氨酸的溶解度增加到1.412g/100g， 是纯谷氨酸溶解度的172.6%,严重影响谷氨酸的收率。
料截留菌体。
6.2.4 发酵液的综合利用
⑴从谷氨酸发酵废母液中提取菌体蛋白。
⑵谷氨酸废母液回收核糖核酸(RNA)。 ⑶菌体中含有丰富的蛋白质和脂肪等物质，是动物良
好的饲料
⑷废母液生产有机复合肥
⑸废母液还可生产饲料酵母，制取单细胞蛋白，作饲 料，又可减少环境污染。
6.3 等电点法提取谷氨酸
6.3.1 等电点法提取谷氨酸原理 6.3.2 谷氨酸的溶解度 6.3.3 等电点工艺的类型 6.3.4 谷氨酸的结晶
第六章 谷氨酸提取
【教学目的与要求】了解谷氨酸提取的方法，掌 握等电点提取、离子交换法提取法。
【教学重点与难点】等电点提取、离子交换法提 取
【教学内容】
6.1 概述 6.2 谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的综合利用 6.3 等电点法提取谷氨酸 6.4 离子交换法提取谷氨酸 6.5 等电点-离子交换法提取谷氨酸 6.6 浓缩连续等电点法提取谷氨酸
表示符号
Glu+
Glu±
Glu-
Glu=
⑵谷氨酸等电点的性质 谷氨酸的等电点是它呈电中性时所处的环境pH
值，即谷氨酸解离成兼性离子时所处环境的pH值， 习惯上常以pI代表。
pI=(pK1+pK2)/2=(2.19+4.25)/2=3.22
在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。工业生产中等 电点法提取谷氨酸就是根据这一特性提取谷氨酸的。
工艺简单，操作方便，分离后能够保持产物原有 的性质；
所用原材料价格低廉，来源丰富； 提取收率高，产品纯度高； 劳动强度小，成本低。 在提取过程中，还要注意尽量减少环境污染，并
有利于副产物的综合利用。
6.2 谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的 综合利用
6.2.1 发酵液的特征 6.2.2 发酵液的主要成分 6.2.3 菌体分离的方法 6.2.4 发酵液的综合利用
6.3.3 等电点工艺的类型
注意观察晶核
⑴常温等电点法 形成情况。
若发酵不正常
图6-2 常温等电点法提取谷氨酸的工艺
特点：设备简单，操作容易，生产周期短，酸、碱用 量省等。
⑵ 水解等电点法
图6-3 水解等电点法提取谷氨酸工艺流程
优点：菌体蛋白质中的谷氨酸得到了利用，并且发酵液 中的谷氨酰胺和焦谷氨酸都变成了谷氨酸，所以谷氨 酸的提取收率比较高。
6.2.1 发酵液的特征
从外观上看，发酵结束时整个发酵液呈
浅黄色浆状，表面浮有少许泡沫，温度一 般为34~36℃，pH为6.5~7.5，有谷氨酸发
酵的特殊气味。
6.2.2 发酵液的主要成分
⑴ 发酵液大部分是水，含量一般在80%以上； ⑵谷氨酸 含量一般在10% ⑶发酵液中悬浮固体物主要含有菌体和蛋白质胶状物。 ⑷发酵液含有培养基残留的各种成分，包括糖类、无
机盐类、有机色素物质以及消泡剂等。 ⑸发酵副产物
6.2.3菌体分离的方法
⑴高速离心法 ⑵加热沉淀法：将发酵液加热至70~80℃，静置使
菌体和蛋白质凝固沉淀而除去 ⑶絮凝沉淀法：在发酵液中加入适量的絮凝剂如聚
丙烯酰胺，使菌体凝聚一起，加助滤剂过滤除去。 (4)膜分离法：采用膜孔为 800-1000nm的高分子膜材