山东大学硕士学位论文谷氨酸发酵工艺研究姓名：王勇申请学位级别：硕士专业：生物化学与分子生物学指导教师：王玉萍2002.5.8摘要Ｌ．谷氨酸又叫麸酸，化学名称为Ｌ－ｃｔ．氨基戊二酸，是制造味精的前体物质。
谷氨酸有着广泛的用途，最主要的就是用来制造作为食品风味增强剂的一水谷氨酸一钠。
／谷氨酸的生产方法主要有三种：一是水解提取法：二是化学合成法；三是微生物发酵法。
目前，世界上谷氨酸生产厂商主要采用微生物发酵法来生产谷氨酸。
微生物发酵法比其它两种方法更具优点。
当前，国内的谷氨酸发酵与国际水平相比还有一定差距，主要表现为菌种培养、发酵产酸率、糖酸转化率等方面，其实质是谷氨酸发酵工艺水平的落后。
卟本论文实验主要对一级种子的培养和发酵条件及其控制进行了优化。
力图通过这些实验，找出更适合谷氨酸生产菌Ｓ９１１４的菌种培养条件和发酵环境，来提高发酵过程中的产酸率和糖酸转化率，以达到提高经济效益的目的。
（种子培养的质量好坏是谷氨酸发酵的重要因素。
谷氨酸发酵一级种子的培养过程是：分纯后的谷氨酸生产菌划斜面一传二代斜面一传三代即用有糖斜面对谷氨酸生产菌进行活化一接入摇瓶培养获得生产用一级种子。
笔者对菌种活化进行了大胆改进，用肉汤培养基替代有糖斜面。
从而使菌种活化缩短了时间，减少了工作量。
又对一级种子的培养基进行了优化，调整了葡萄糖和尿素的用量，增加了酵母粉、蛋白胨等成分，得到的一级种子形态均匀、活力旺盛。
杖谷氨酸发酵是一个复杂的生化过程，发酵法生产谷氨酸的基本要素之一就是选择适宜的发酵工艺，控制最佳的工艺条件。
培养基是提供谷氨酸生产菌生长繁殖及其代谢生产谷氨酸的营养物质，培养基的各组分对产酸影响很大。
通过多次实验，确定了双酶水解糖、尿素、混合生物索、无机盐、金属离子对发酵过程中菌体增殖和产酸的影响情况。
还对种龄、种量等影响谷氨酸发酵的因素进行了研究，确立了大种量有利于缩短发酵时间，提高设备利用系数。
（本实验论文结合生产实际，深入工厂车间，对谷氨酸发酵过程中酌一些实际问题进行了仔细研究，得出了一些结论性的东西，对发酵生产有现实指导意义。
＋、关键词：谷氨酸；一级种子；培养基；发酵工艺ＡＢＳＴＲＡＣＴＬ－ｇｌｕｔａｍａｔｅ，ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｃａｌｌｅｄＬｘｔ—ａｍｉｎｏｇｌｕｔａｒｉｃａｃｉｄ，ｉｓｔｈｅｐｒｅｃｕｒｓｏｒｏｆｇｏｕｒｍｅｔｐｏｗｄｅｒ．Ｌ－ｇｌｕｔａｍａｔｅｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｏｕｒｌｉｆｅ，ａｎｄｉｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅｍｏｎｏｓｏｄｉｕｍｇｌｕｔａｍａｔｅ（ＭＳＧ）．ＴｈｅｒｅｆｉｆｅｔｈｒｅｅｗａｙｓｔｏｐｒｏｄｕｃｅＬ—ｇｌｕｔａｎａｔｅ：１．ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｔｒａｃｔ；２．ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎ；３．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｖｅｒｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓ．ＳｏｉｔｉｓａｄｏｐｔｅｄｂｙｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｐａｒｔｏｆＭＳＧｐｒｏｄｕｃｅｒｓｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｗｏｒｌｄ’ｓａｄｖａｎｃｅｄｌｅｖｅｌ，ｇｌｕｔａｍａｔｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙｓｔｉｌｌｈａｓａｌｏｎｇｗａｙｔｏｇｏａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｅｉｔｈｅｒｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｓｔｒａｉｎｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｏｒａｃｅｔｉｃｙｉｅｌｄｒａｔｅａｎｄｇｌｕｃｏｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｒａｔｅ．Ｉｎｆａｃｔ．ｔｈｅｇｌｕｔａｍａｔｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｌｅｖｅｌｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙｉｓｓｏｍｅｈｏｗｂｅｈｉｎｄｔｈｅｔｉｍｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｒｅｐｏｒｔｓｔｈｅｗｏｒｋｏｆｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ１“一ｓｃａｌｅｓｔｒａｉｎｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｍｅｄｉｕｍａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｅａｒｅｌｏｏｋｉｎｇｆｏｒｔｈｅｂｅｓｔｓｔｒａｉｎｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒＬｇｌｕｔａｍａｔｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇｓｔａｉｎ￥９１１４ｓｏａｓｔｏｐｒｏｍｏｔｅａｃｅｔｉｃｙｉｅｌｄｒａｔｅａｎｄｇｌｕｃｏｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄａｒｒｉｖｅａｔｔｈｅａｉｍｏｆｉｎｃｒｅａｓｅｅｃｏｎｏｍｉｃｒｅｔｕｒｎｓ．Ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｔｒａｉｎｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｇｌｕｔａｍａｔｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆ１５‘ｓｃａｌｅｓｔｒａｉｎｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｉｓ：ｓｔｒａｉｎ——＋３ｒｄｓｃａｌｅｐｕｒｉｆｉｅｄｔｕｂｅｓｔｒａｉｎ——◆２删ｓｃａｌｅｔｕｂｅｔｕｂｅｓｔｒａｉｎ，ｔｏａｃｔｉｖａｔｅｇｌｕｔａｍａｔｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｆｉａｔｈｅｎａｄｄｉｎｔｏｆｌａｓｋｓｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｌｉｑｕｉｄｍｅｄｉｕｍ，ａｆｔｅｒｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｗｅｇｏｔ１５‘ｓｃａｌｅｓｔｒａｉｎｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｉｈａｖｅｍａｄｅａｄｖａｎｃｅｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｒｅｐｌａｃｉｎｇｔｕｂｅｓｔｒａｉｎｗｉｔｈｌｉｑｕｉｄｍｅｄｉｕｍ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｔｉｍｅｏｆｓｔｒｍｎ５山东大学硕士学位论文ａｃｔｉｖａｔｉｎｇａｎｄｗｏｒｋｌｏａｄａｒｅｂｏｔｈｓｃａｌｅｓｔｒａｉｎｍｅｄｉｕｍ，ｒｅｖｉｓｅｄｔｈｅｒｅｄｕｃｅｄ．ＡｎｄＩｈａｖｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ１５‘ａｍｏｕｎｔｏｆｇｌｕｃｏｓｅａｎｄｕｒｅａａｎｄａｄｄｅｄｙｅａｓｔｐｏｗｅｒａｎｄｐｅｐｔｏｎｅ，ＳＯｗｅｇｏｔｅｖｅｎｓｈａｐｅｄａｎｄａｃｔｉｖｅ１“ｓｃａｌｅｓｔｒａｉｎｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ．Ｇｌｕｔａｍａｔｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓａｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ，ｏｎｅｏｆｔｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｓｏｆｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉＳｔｏｃｈｏｏｓｅａｗｅｌｌ．ｓｕｉｔｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｇｅｔｔｈｅｂｅｓｔｃｏｎｔｒ０１．Ｍｅｄｉｕｍｐｒｏｖｉｄｅｇｌｕｔａｍａｔｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｗｉｔｈａｌｌｔｈｅｎｕｔｒｉｔｉｏｎｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｇｒｏｗｔｈａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｇｌｕｔａｍａｔｅ．ｎｌｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｍｅｄｉｕｍｈａｖｅｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｇｌｕｔａｍａｔｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｍａｎｙｔｉｍｅｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，Ｉｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｒｎｓｕｇａｒ，ｕｒｅａ，ｃｏｍｐｏｕｎｄｂｉｏｔｉｎ，ｉｎｏｒｇａｎｉｃｓａｌｔ，ｍｅｔａｌｌｉｃｉｏｎｏｎｂａｃｔｅｒｉａｌｇｒｏｗｔｈａｎｄｙｉｅｌｄｏｆｇｌｕｔａｍａｔｅ．ＡｌｓｏＩｈａｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｏｎｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｓｅｅｄ・ａｇｅａｎｄｓｅｅｄｑｕａｎｔｉｔｙｔｈａｔｈａｖｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｇｌｕｔａｍａｔｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ＡｎｄＩａｒｒｉｖｅｄａｔｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎｗｉｌｌｓｈｏｒｔｅｎｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｉｍｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｕｓａｇｅｒａｔｅ．Ｔｌｌｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｐｒａｃｔｉｃｅ．ａｎｄｈａｓｇａｖｅｉｎｔｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｇｌｕｔａｍａｔｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｌｓｏａｒｒｉｖｅｄａｔｓｏｍｅｃｏｎｃｌｕｓｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓｗｈｉｃｈｉｓｄｉｒｅｃｔｉｖｅｆｏｒｇｌｕｔａｍａｔｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌ－ｇｌｕｔａｍａｔｅ；１缸－ｓｃａｌｅｓｔｒａｉｎ；Ｍｅｄｉｕｍ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ６山东大学硕士学位论文ＧＡＲｇＭＳＧＰ——ＧｌｕＰＬＧＰＧＡ—ＮａＡＤＩＡＧＳＧＤＨ符号说明谷氨酸残糖味精焦谷氨酸聚谷氨酸焦谷氨酸钠每日容许摄入量Ｎ一月桂酰基谷氨酸钠谷氨酸脱氢酶前言～、谷氨酸的结构及其理化性质谷氨酸（Ｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ）又叫麸酸，是制造味精的前体物质。
谷氨酸有Ｌ．型和Ｄ．型之分，只有Ｌ．型谷氨酸具有生理活性。
Ｌ．谷氨酸的化学名称为Ｌ．ａ一氨基戊二酸。
其化学结构式为：ＮＨ２Ｈ００Ｃ—ＣＨ２一ＣＨ２一ＣＨ—Ｃ００Ｈ谷氨酸的分子式为ｃ５Ｈ９０４Ｎ，分子量为１４７．１３，含氮９．５２％，为无色斜方晶系，密度为１．５３８９／ｍｌ。
谷氨酸与其它氨基酸一样，熔点很高，超过２０００Ｃ，并且在接近熔点温度时开始熔化并立即分解。
因此，要想准确测得其熔点是很困难的。
有人认为，谷氨酸的熔点应在２０８０Ｃ左右。
谷氨酸在水中的溶解度很低，但谷氨酸钠在水中的溶解度却很高，谷氨酸在酒精中的溶解度比在水中的还要低，谷氨酸不溶于乙醚。
谷氨酸晶体或在水中主要以兼性离子亦即偶极离子的形式存在。
谷氨酸。
位碳原子具有手性，能够将偏振光的偏振面旋转一定角度。
Ｌ．谷氨酸在水溶液的比旋光度为【ａ】”Ｄ＝＋１２．０，在５ｍｏｌ／ＬＨＣＩ中的比旋光度为［ｎ】”Ｄ＝＋３１．８…。
Ｌ．谷氨酸有酸味１２］，其阈值为５ｒａｇ／１００ｍｌ，Ｄ一型谷氨酸无味。
Ｌ．谷氨酸的一钠盐即味精（ＭＳＧ）有强烈的肉鲜味，常用作烹调和食品鲜昧剂。
谷氨酸一钠为带一分子结晶水的无色具有光泽的针状结晶，属斜方晶系，是八面柱状体，有Ｕ、Ｂ两种晶形ｐＪ。
谷氨酸含有一个碱性基团氨基和两个酸性基团羧基，它可以和酸生成盐也可以和碱生成盐，是一个两性物质。
在碱性溶液中，氨基被抑制，谷氨酸的酸性基团便与碱结合成盐并成负离子解离出来。
在强碱性溶液中，还会生成谷氨酸的二钠盐【４Ｊ，但用酸中和会立即生成谷氨酸一钠或谷氨酸。
若在酸性溶液中，羧基解离被抑制，氨基与酸基结合成盐，并成正离子解离出来。
据测定谷氨酸的等电点为ｐＩ＝３．２２【５】。
谷氨酸能使水的介电常数增高，而一般的有机化合物如乙醇、丙酮却使水的介电常数降低。
一氨基酸的水溶液遇水合茚三酮生成紫蓝色产物。
这种颜色反应常被用于ａ一氨基酸的比色测定和色层分析的显色。
谷氨酸与金属盐在一定ｐＨ下反应生成难溶于水的复盐，这种性质在一段时间内被用于提取发酵液中的谷氨酸。
谷氨酸或谷氨酸钠在水溶液中长时间加热（１２００Ｃ，３小时）会引起完全失水生成焦谷氨酸【６】或焦谷氨酸钠１７－９］。