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氨基酸工艺学

1、味精是L-谷氨酸单钠的商品名称,含有一分子的结晶水,其分子式为NaC5H8O4N·H2O2、国内味精厂所使用的谷氨酸生产菌株主要有北京棒杆菌AS1.299、钝齿杆菌AS1.542和天津短杆菌T 6-13三类。

3、谷氨酸发酵中,谷氨酸产生菌只有一条生物合成途径中,生成谷氨酸的前体物为α-酮戊二酸。

而在赖氨酸发酵中,存在两条不同的生物合成途径,即二氨基庚二酸途径和α-氨基己二酸途径4、谷氨酸制味精过程中,中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱,否则会发生消旋化,生成DL-谷氨酸钠。

5、在谷氨酸发酵中,溶解氧的大小对发酵过程有明显的影响。

若通气不足,会生成乳酸或琥珀酸,若通气过量,会生成ɑ-酮戊二酸6、从发酵液中提取赖氨酸,目前一般采用离子交换方法。

影响提取得率最大的是菌体和钙离子7、谷氨酸的晶型分为α-型结晶和β-型结晶两种,等电点提取谷氨酸时,首先必须形成一定数量的晶核,然后才能进行育晶。

谷氨酸起晶有自然起晶和加晶种起晶两种方法。

8在谷氨酸发酵中,生成谷氨酸的主要酶有谷氨酸脱氢酶(GHD)、转氨酶(AT)和谷氨酸合成酶(GS)三种。

9、L–谷氨酸在水溶液中的等电点是3.22,L–赖氨酸的等电点是6.9610、在谷氨酸发酵过程中,对生物素的要求是亚适量,而在赖氨酸发酵生产中要求生物素过量。

11、游离的赖氨酸具有很强的呈盐性,因此,一般工业制造产品是以赖氨酸盐酸盐形式存在,其化学性质相当稳定。

二、单项选择题(共10小题,每小题2分,共20分)得分评卷人1、下列菌株中,_C_属于赖氨酸产生菌。

A.Hu7251 B.FM84-415 C.AS1.563 D.WTH-12、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高?(D )A.精氨酸B.赖氨酸C.苏氨酸D.亮氨酸3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为(C )。

A.30℃~32℃B.32℃~34℃C.34℃~37℃D.38℃~40℃4、在谷氨酸(AS1.299菌)发酵中后期,为有利于促进谷氨酸合成,pH值维持在___C__范围为好。

A.pH6.2~6.4 B.pH6.8~7.0C.pH7.0~7.2 D.pH7.3~7.65、谷氨酸发酵培养基中碳氮比的控制,哪一个更合理(C )。

A.1:1 B.100:2 C.100:25 D.100:406、谷氨酸发酵中后期,一般pH值控制在( B ),若pH过低,会使ɑ-酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。

A.6.5~6.8 B.7.0~7.4 C.7.3~7.7 D.8.0以上7、谷氨酸全中和操作中,谷氨酸一钠的pH值应控制(C )为宜?A.2.4 B.3.22 C.6.96 D.9.598、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中,下列____D___物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响?A.NH4+ B.乳酸C.残糖D.酮酸9、赖氨酸发酵需要丰富的生物素和有机氮,应用____B___来制备淀粉水解糖。

A.酸解法B.双酶法C.酶酸法D.酸酶法10、在实际生产中,当发酵液谷氨酸含量在()之间,温度在(A )范围时,可避免出现β-型结晶,等电点提取容易,收率高。

A.4.5%~6.5%;25℃~30℃B.4.5%~6.5%;30℃~60℃C.10%~15%;25℃~30℃D.10%~15%;30℃~60℃得分评卷人三、解释概念题(共4小题,每小题3分,共12分)1、强力味精:又称新味精或特鲜味精。

它是由味精以适量的5’-肌苷酸钠(G)、5’-鸟苷酸钠(I)或各占一半的5’-肌苷酸钠和5’-鸟苷酸钠的混合物精制而成。

2、尿素中毒:就是在以尿素为氮源的谷氨酸发酵中,菌体长时间处在pH8.0以上,严重影响到菌体的生长和谷氨酸的积累。

3、连续等电点:是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下,一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐溶液)与盐酸(或硫酸),使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4),一边连续从底部打出谷氨酸结晶液,送入育晶罐(池)继续育晶的工艺。

4.代谢控制发酵就是用遗传学或其它生物化学的方法,人为的改变、控制微生物的代谢,使有用产物大量生成、积累的发酵。

得分评卷人四、简答题(共5小题,每小题6分,共30分)1、发酵液pH值过低或过高对谷氨酸发酵过程有什么危害?答:发酵前期由于幼龄细胞对PH值较敏感,如果控制PH值过低,菌体生长旺盛,营养成分消耗大,发酵转入正常代谢,长菌不产酸;如果发酵前期PH值过高,虽有利于抑制杂菌生长,但对菌体生长不利,糖代谢缓慢,发酵时间延长。

由于谷氨酸脱氢酶最适PH为7.0-7.2,转氨酶最适PH值为7.2-7.4,所以在发酵中后期,为了促进谷氨酸的生长,应尽可能保持发酵液PH值7.2左右。

2、什么叫“双酶法”?该方法有什么优缺点?答:双酶法是用淀粉酶和糖化酶将淀粉水解成葡萄糖的工艺。

双酶法水解可分为两步:第一步是液化过程,利用ɑ-淀粉酶将淀粉液化,转化为糊精及低聚糠,使淀粉的可溶性增加。

第二步是糖化,利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解,转变为葡萄糖。

优点:①酶专一性高,副产物少,糖液纯度高;②反应条件温和,不需要耐高温高压、耐酸的设备;③可在较高的淀粉浓度下水解;④制取的水解糖液营养丰富,可简化培养基,提高糖酸转化率,利于后道提取;⑤糖液质量高,可被充分利用;⑥适用于大米或粗淀粉原料,避免淀粉大量流失,减少粮耗。

缺点:是生产周期长,夏天糖液容易变质,发酵生产不正常时,给生产调度带来困难。

3、简述由谷氨酸制味精的工艺流程。

无离子水↓纯碱或液碱→谷氨酸→谷氨酸中和液→脱色→除铁→过滤→活性炭柱→浓缩结晶→离心分离→湿味精→干燥→筛分→味精成品↓母液回收4、怎样计算淀粉水解糖转化率和谷氨酸发酵糖酸转化率?答:①淀粉水解的化学反应(C 6H 10O 5)n + nH 2O ─→ nC 6H 12O 6162 18 180 淀粉水解的理论转化率162180×100%=111%②葡萄糖生成谷氨酸的总化学反应式C 6H 12O 6 + NH 4+ + 23O 2 ─→C 5H 9O 4N + CO 2 ↑+3H 2O180 147.13 糖酸理论转化率18013.147×100%=81.7%五、论述题(共1小题,共10分)1. 试述当前我国氨基酸生产行业存在的问题和解决对策,并说明氨基酸发酵工业发展的趋势如何?答:一、存在的问题:①菌种性能较差,产酸水平低;②工艺与过程控制相对落后,发酵周期长;③粮耗大,成本高,原料受限;④分离提纯技术落后,产品收率低,产品质量不高。

二、解决的对策:①寻找开发新菌种,提高糖质发酵的产酸率;②开发新资源;③开发新工艺;④优化操作控制;⑤有关分离提取氨基酸新技术的研究。

三、发展趋势:①新技术和工艺的开发应用:A、遗传工程B、生物化工技术②新产品的开发,新应用领域的拓展:A、医药中间体B、肽类(乳链菌肽、谷胱甘肽)C、多聚氨基酸D、氨基酸系表面活性剂生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷B1、氨基酸除了在饲料、食品、医药等方面的应用之外,近年来又拓展了新应用领域、开发出了新产品,主要有医药中间体、多聚氨基酸、肽类、氨基酸系表面活性剂等。

2、现有谷氨酸生产菌的细胞形态多为球形、棒型或短杆形。

3、D110菌株是一种耐高糖谷氨酸生产菌,该菌种适合于以甜菜糖蜜为原料的生产。

5、葡萄糖生成谷氨酸的理论转化率为81.7%,葡萄糖生成赖氨酸盐酸盐的理论转化率为67.65%。

6、利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵时,影响产酸的关键是在生长的什么阶段转换温度7、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中,酮酸物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响。

在pH=6.3下,生成谷氨酸锌沉淀,然后在酸性条件下溶解沉淀,调pH到2.4,谷氨酸析出。

8、在谷氨酸发酵过程中,溶解氧大小主要由通气量和搅拌两大因素决定。

9、强力味精又称新味精或特鲜味精,它的鲜味相当于味精鲜味的5倍。

它是由味精配以适量的5’-肌苷酸钠和5’-鸟苷酸钠或两种物质各占一半的混合物精制而成。

10、糖蜜原料发酵生产谷氨酸应添加青霉素或表面活性剂,其最适添加时间在生长对数期的初期。

12、在赖氨酸的提取精制过程中,对洗脱液进行真空浓缩的目的是提高赖氨酸浓度和浓缩驱氨。

得分评卷人二、判断题(共10小题,每小题1分,共10分)1、菌株FM84-415属于赖氨酸产生菌。

()2、如果培养条件不适宜,会出现“发酵转换”现象。

若谷氨酸形成过程中NH4+过量,则生成的谷氨酸又会转变为乳酸。

()3、谷氨酸制味精过程中,中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱。

()4、大多谷氨酸生产菌其ɑ-酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。

()5、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为30℃~32℃。

()6、谷氨酸菌都是需氧型微生物,因此在长菌阶段应加大通气量。

()7、赖氨酸结晶具有多晶型性质,分为α-型结晶和β-型结晶。

其中是α-型结晶等电提取的理想结晶。

()8、谷氨酸发酵中后期,一般pH值控制在7.0~7.4,若pH过低,会使ɑ-酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。

()9、赖氨酸、异亮氨酸和苏氨酸等天冬氨酸族氨基酸在供氧不足的情况下,菌呼吸受抑制,产酸能力显著下降。

()10、糖浓度对赖氨酸发酵的影响不大,可以采用高糖发酵。

()四、简答题(共5小题,每小题7分,共35分)1、什么叫“连续等电点法”?其工艺有什么特点?答:连续等电点结晶,是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下,一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐溶液)与盐酸(或硫酸),使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4),一边连续从底部打出谷氨酸结晶液,送入育晶罐(池)继续育晶。

由于该工艺溶液始终控制在起晶点pH3.0(或2.4),这样使发酵液(或谷氨酸锌盐液)中的谷氨酸突然变为过饱和状态,即将析出的谷氨酸可被原有的大量晶种表面所吸附,这样在同样的结晶速率下,单位时间内总结晶量就会使溶液浓度降低,而形成的新晶核就相对地减少,使结晶处于稳定状态,这样就能获得良好的型谷氨酸结晶。

由于连续等电点,溶液pH值始终比较稳定越过某些蛋白质的等电点,减少某些蛋白质的析出,提高谷氨酸质量。

归纳起来,连续等电点有其溶液中谷氨酸浓度变化不大,温度变化小,pH 变化小,罐内溶液pH保持3.0(或2.4),生产周期短,成本低,操作简单,谷氨酸质量好等优点,是目前比较理想的提取工艺。

2、以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时,添加青霉素或头孢霉素C的作用是什么?答:以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时,因原料生物秦已过量,不能再用控制生物素亚适量的方法来调节细胞膜的渗透性,但通过添加青霉素或头孢霉素C也可改变细胞的通透性,使谷氨酸能够从胞内渗透到胞外。

其作用机制是,添加青霉素或头孢霉素C来抑制谷氨酸生产菌细胞壁的后期合成,主要抑制糖肽转肽酶,影响细胞壁糖肽的生物合成。

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