第一章文献综述1.1谷氨酸简介谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。

目前，我国许多工厂采用多种方法来提高谷氨酸产率，如选育高产菌种、改进发酵工艺、搞好发酵控制、引进微机控制、增加控制参数等。

这些方法对于提高谷氨酸产率非常有效。

谷氨酸是生产味精的主要原料，随着发酵法生产谷氨酸技术的发展，我国味精生产始于1923年，至今已有80多年历史，随着科学技术的不断进步，味精生产技术也在不断变革，由创建之初的以面筋、豆粕为原料水解法生产工艺，改变为现在以淀粉为原料发酵法生产工艺，发酵法生产工艺从1964年在上海味精厂首次投入生产以来，发酵法生产谷氨酸的生产技术进步较大，尤其是近几年随着菌种的突破以及新技术，新设备的应用进展更快，进入九十年代，尤其九五年后，技术进步较快，目前行业最好水平时（仅少数厂家）制糖收率99%以上，发酵产酸11-12%，转化率59-62%，提取收率96-98%精制收率96%，与80年代比较全行业平均制糖收率提高了10%，发酵产酸率提高了117%，转化率提高了43%，提取收率提高了20%，精制收率提高了8.8%，综合技术指标淀粉消耗下降了166%1.2谷氨酸的生产工艺流程1.2.1液化和糖化因为大米涨价, 目前大多数味精厂都使用淀粉作为原材料。

淀粉先要经过液化阶段。

然后再与β- 淀粉酶作用进入糖化阶段。

首先利用α- 淀粉酶将淀粉浆液化, 降低淀粉粘度并将其水解成糊精和低聚糖, 应为淀粉中蛋白质的含量低于原来的大米, 所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段, 而不用像以大米为原材料那样液化后需经过板筐压滤机滤去大量蛋白质沉淀。

液化过程中除了加淀粉酶还要加氯化钙，整个液化时间约30min。

一定温度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐内进一步水解为葡萄糖。

淀粉浆液化后, 通过冷却器降温至60℃进入糖化罐, 加入糖化酶进行糖化。

糖化温度控制在60℃左右, pH 值4.5, 糖化时间18～32h。

糖化结束后, 将糖化罐加热至80～85℃, 灭酶30min。

过滤得葡萄糖液, 经过压滤机后进行油水分离( 一冷分离, 二冷分离) , 再经过滤后连续消毒后进入发酵罐。

1.2.2谷氨酸发酵消毒后的谷氨酸培养液在流量监控下进入谷氨酸发酵罐, 经过罐内冷却蛇管将温度冷却至32℃, 接入菌种, 氯化钾、硫酸锰、消泡剂及维生素等, 通入消毒空气, 经一段时间适应后, 发酵过程即开始缓慢进行。

谷氨酸发酵是一个复杂的微生物生长过程, 谷氨酸菌摄取原料的营养, 并通过体内特定的酶进行复杂的生化反应。

培养液中的反应物透过细胞壁和细胞膜进入细胞体内, 将反应物转化为谷氨酸产物。

整个发酵过程一般要经历3个时期, 即适应期、对数增长期和衰亡期。

每个时期对培养液浓度、温度、pH 值及供风量都有不同的要求。

因此, 在发酵过程中, 必须为菌体的生长代谢提供适宜的生长环境。

经过大约34 小时的培养, 当产酸、残糖、光密度等指标均达到一定要求时即可放罐。

1.2.3谷氨酸提取与谷氨酸钠生产工艺该过程在提取罐中进行。

利用氨基酸两性的性质, 谷氨酸的等电点在为pH3.0 处, 谷氨酸在此酸碱度时溶解度最低, 可经长时间的沉淀得到谷氨酸。

粗得的谷氨酸经过干燥后分装成袋保存。

1.2.4谷氨酸钠的精制谷氨酸钠溶液经过活性碳脱色及离子交换柱除去Ca2+、Mg2+、Fe2+离子, 即可得到高纯度的谷氨酸钠溶液。

将纯净的谷氨酸钠溶液导入结晶罐, 进行减压蒸发, 当波美度达到295时放入晶种, 进入育晶阶段, 根据结晶罐内溶液的饱和度和结晶情况实时控制谷氨酸钠溶液输入量及进水量。

经过十几小时的蒸发结晶, 当结晶形体达到一定要求、物料积累到80%高度时, 将料液放至助晶槽, 结晶长成后分离出味精, 送去干燥和筛选。

1.3谷氨酸提取工艺重结晶是常用的提纯物质的方法，谷氨酸生产工艺条件变化会引起结晶晶型的变化，不同晶型的谷氨酸晶体在结晶转换时可以析出杂质提纯谷氨酸，重新结晶的谷氨酸纯度较高，利谷氨酸重结晶提纯技术可以提高谷氨酸质量。

从谷氨酸发酵液中提取谷氨酸的方法有：等电点法、离子交换法、金属交换法、渗透膜分离法等等。

其中，带菌体浓缩冷冻等电点法是目前较先进且经济效益较高的方法，但其主要缺点是：发酵液中含有菌体、蛋白质、胶体和其他固形物，干扰和妨碍了谷氨酸的结晶，影响了结晶的纯度和收率。

若先采用膜过滤技术去除发酵液中的菌体等物质，再用浓缩冷冻等电点法提取，就更先进，经济效益更高。

[3]第二章实验材料2.1药品LB培养基配方表成分含量胰蛋白胨(Tryptone)10g/L 酵母提取物(Yeast extract)5g/L氯化钠(NaCl) 10g/L pH值（用5mol/LNaOH调节）7.0一级种子培养基配方表成分配比葡萄糖 2.5％尿素0.5％硫酸镁0.04％磷酸二氢钾0.1％D-生物素 2.8 mg／L硫酸亚铁2×10-6g／L硫酸锰2×10-6g／L发酵培养基配方表成分浓度葡萄糖250 g/L尿素40g/L磷酸二氢钾 2.82 g/L硫酸镁0.72 g/L硫酸亚铁2×10-6g／L硫酸锰2×10-6g／LD-生物素0.6mg／L 2.2器材锥形瓶(500ml) 小烧杯玻璃棒发酵罐温度计(1-100) 试管架标签纸分光光度计移液管量筒接种环磁力搅拌机精密试纸恒温培养箱滤纸酒精灯量筒移液管试管架标签纸电子天平高压抽滤机高压蒸汽灭菌锅超净工作台电热恒温水浴锅离心机第三章实验方法3.1斜面菌种的制备无菌条件下，从冷藏的天津棒杆菌的斜面上，挑取适量菌体涂在LB培养基的斜面上，然后置37℃的恒温箱培养20—24h。

我们采用LB培养基制作固体试管斜面，它是一种常用培养基，具体配方如下：表1 LB培养基配方表成分含量胰蛋白胨（Tryptone）10g/L酵母提取物（Yeast extract）5g/L氯化钠（NaCl）10g/LpH值（用5mol/LNaOH调节）7.0LB培养基的灭菌条件：在高压蒸汽灭菌锅内保持121℃,0.14Mpa下，20min即可，分装试管，每试管约5—10ml（视试管大小而定）。

3.2种子培养基的制备与灭菌表2 一级种子培养基配方表成分配比葡萄糖 2.5%尿素0.5%硫酸镁0.04%磷酸二氢钾0.1%D-生物素 2.8mg/L硫酸亚铁2⨯106-g/L硫酸锰2⨯106-g/L调pH值7.0，121℃,0.14Mpa下，灭菌20min即可。

一级扩培：32℃,180—200r/min，培养10—12h。

3.3发酵培养基的配制与灭菌表3 发酵培养基配方表成分浓度葡萄糖250g/L尿素40g/L磷酸二氢钾 2.82g/L硫酸镁0.72g/L硫酸亚铁2⨯106-g/L硫酸锰2⨯106-g/LD-生物素0.6mg/L按发酵培养基成分配比，配制培养基，调节pH值至6.5，进行灭菌。

灭菌条件：在高压蒸汽灭菌锅内保持121℃，0.14Mpa下，灭菌20min即可。

3.4发酵发酵液2.0L装入发酵罐，离座灭菌。

接入电源，将已灭菌的发酵培养基通入无菌空气，调整好发酵罐的各类初始参数：温度为32℃、pH7.5、搅拌180r/min、泡沫和消泡剂（豆油）自动调节等。

12h后观察是否生长杂菌，再将无水乙醇倒入接种口的环槽中，点燃后，进行无菌接种操作，接种量一般为10%。

通气量为0.8—1.0m3/h，搅拌速率为60r/min，全程用消泡剂消泡，发酵过程通氨，当接种后发酵pH低于6.5时就可以开始通氨，通氨量的多少参考pH值，温度采用变温控制，具体过程见表4。

谷氨酸的发酵周期约为30h，每隔2h测一次天津棒杆菌的菌丝浓度，采用721分光光度计在620nm下测发酵液OD值，同时测定pH 值。

在菌体接近衰亡期前放罐，得到谷氨酸发酵液。

表4 发酵过程工艺控制时间/h温度/℃pH搅拌速度/min1-0—6 32 7.5 2506—10 32 7.2 30010—23 34 7.2 30023—30 36 7.0 2003.5谷氨酸提取—等电点法将放罐的发酵液先测定放罐体积、pH、谷氨酸含量和温度。

取400ml发酵液，其余的装入锥形瓶封好放入冰箱中保存待用。

离心（转速为5000r/min）去除菌体。

加入盐酸溶液（1mol/L）,调节发酵液pH值为4～4.5，开搅拌，育晶2h。

之后再加盐酸溶液（1mol/L），调节发酵液pH值为3.5～3.8，育晶2h。

然后再加盐酸溶液（1mol/L），调节发酵液pH值为3.0～3.2，育晶16h，静置沉淀，母液和谷氨酸晶体分离。

在烧杯内按投料比为湿谷氨酸：水：纯碱：活性炭=1:2:0.3—0.34:0.01进行配比，先加入蒸馏水和活性炭，加热升温至62℃左右，开动搅拌，然后将谷氨酸与纯碱缓慢加入，使中和液始终保持pH6.4左右，温度60—65℃，继续搅拌30min。

3.6谷氨酸中和液除铁、锌待中和液的温度降至50℃以下，中和液pH在6.4左右，加入质量为10—12%的硫化钠溶液，搅拌片刻让其自然沉淀8h以上，以除尽铁、锌。

完成上述步骤冷却至室温，用滤纸和漏斗过滤，连续过滤两次。

过滤完成后，将结晶谷氨酸于80℃干燥，称重。

第四章实验结果第五章讨论我们的实验失败了，我分析出以下原因。

（1）谷氨酸发酵生产过程中,最为难的是遇到谷氨酸发酵染菌,发酵罐一旦染菌,就会造成减产或无产现象的发生,预示着谷氨酸发酵生产的失败,而我们也恰恰没有控制好这个关键点。

（2）开始时我们没有控制好工艺过程的酸碱度，也为后来的失败埋下了隐患。

（3）我们每个人都有些疏忽，没有完全严格的按照要求完成。

（4）分工的时候因为们个人跟每个人的操作手法不一样导致实验有所差异。

第六章致谢每次的实验都会让我们在实验中学会很多东西，这在以后的工作中能够为我们提供很好的经验，而且通过跟同学们的学习合作增强了我们团队合作的能力，让我学会了在工作中如何与同事相处合作，同时也特别感谢张欣老师的指导和帮助，感谢学校跟我们提供这样一个机会。

第七章参考文献[1] 赵兰坤.一种谷氨酸清洁生产新工艺[J].山东食品发酵，2010[2] 郭明，任芳，罗勇.谷氨酸提取工艺探讨[J].发酵科技通讯，2009[3] 吕少英, 梁雪等.L一谷氨酸分离提取研究进展.全国发酵行业高峰论坛,2007:66-68[4] 王艳荣，张玉.精制高纯谷氨酸工艺探讨[J].发酵科技通讯，2009[5] 束松坡.发展味精工业再谈保护环境谷氨酸浓缩连续等电提取工艺的发展历程和进步含义[J].发酵通讯科技,2004,33(3):11[6] 杨曼璐.浅谈提高谷氨酸产率的方法[J].大家谈，2010[7] 买文宁.味精发酵母液综合处理工艺技术[J].河南科学,2002。