【正文】 和酪氨酸缺陷型，切斷通向苯丙氨酸和酪氨酸的代謝支路，但只能微量積累色氨酸（因色氨酸對(duì)自身合成分支途徑第一個(gè)酶鄰氨基苯甲酸合成酶有反饋抑制和阻遏作用）。（3）選擇好的晶種，在適宜溫度即攪拌速度下結(jié)晶，得到顆粒大而整齊的晶體。 n 化學(xué)合成法：此法工藝復(fù)雜，成本高，安全性低。采用固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。研究檸檬酸溢出代謝的最好的例子無疑是黑曲霉。順烏頭酸酶活性的控制n 該酶的喪失或失活是阻斷TCA循環(huán)，大量生成檸檬酸的必要條件。隨著檸檬酸積累，pH降低到一定程度時(shí)，使順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫酶失活(順烏頭酸酶、)，更有利于檸檬酸的積累及排出細(xì)胞外。例如，產(chǎn)酸菌株的順烏頭酸酶活力比非產(chǎn)酸菌株低，產(chǎn)酸期比生長期低，生長在產(chǎn)酸培養(yǎng)基上菌株的順烏頭酸酶活比生長在非產(chǎn)酸培養(yǎng)基上的低。n 為了解釋這種現(xiàn)象，有人提出了一種假設(shè)：該菌體內(nèi)存在一條側(cè)系呼吸鏈，NAD(P)H經(jīng)過該呼吸鏈，可以正常的傳遞H+，將其氧化為H2O，但是并沒有氧化磷酸化生成ATP，能夠正常產(chǎn)生ATP的呼吸鏈稱之為標(biāo)準(zhǔn)呼吸鏈n 實(shí)驗(yàn)證明，在某些微生物體內(nèi)確實(shí)存在側(cè)系呼吸鏈，該側(cè)系呼吸鏈中的酶系強(qiáng)烈需氧，如在檸檬酸的發(fā)酵中，發(fā)酵液的溶氧濃度在很低水平維持一段時(shí)間，或中斷供氧一段時(shí)間（20分鐘），則這一側(cè)系呼吸鏈不可逆的失活，其結(jié)果是菌體不再產(chǎn)酸，而是產(chǎn)生了大量的菌體。3)順烏頭酸水合酶在催化時(shí)建立以下平衡：檸檬酸∶順烏頭酸∶異檸檬酸＝90：3：7；4)控制Fe2+含量，順烏頭酸酶活力低，使檸檬酸積累；5)一旦檸檬酸濃度升高到某一水平就抑制異檸檬酸脫氫酶活力，從而進(jìn)一步促進(jìn)了檸檬酸自身積累；6)檸檬酸積累使pH值降低，在低pH值下，順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫酶失活，就更有利于檸檬酸的積累并排出體外。，尤其抗較高濃度Mn2+、Zn2+、Cu2+。，此側(cè)系呼吸鏈不產(chǎn)生ATPn 黑曲霉檸檬酸生產(chǎn)菌的分離選育收集相當(dāng)數(shù)量的現(xiàn)有菌種，經(jīng)分離純化，從中挑選出合適的菌株；采集大量的含菌樣品，分離篩選出優(yōu)良菌種。由于所用的菌種、原料和其他生產(chǎn)條件的不同，生產(chǎn)方法也不一樣。最簡(jiǎn)單的辦法是投料后將α淀粉酶直接加入料液中，在一定溫度下(80～105℃，視酶的耐熱程度而定)作用一定時(shí)間。n (2)糖蜜原料的預(yù)處理 國外檸檬酸生產(chǎn)主要以糖蜜為原料。n 檸檬酸發(fā)酵培養(yǎng)基的營養(yǎng)要求q 檸檬酸發(fā)酵培養(yǎng)基主要有兩方面的作用：一是在發(fā)酵初始階段提供黑曲霉生長繁殖的營養(yǎng)需要和維持生命活動(dòng)的能量；二是作為生物合成檸檬酸的基質(zhì)。我國獨(dú)創(chuàng)的薯粉直接深層發(fā)酵法工藝處于世界先進(jìn)水平，且自行開發(fā)的黑曲霉菌產(chǎn)酸效率與國外接近，但在提取率、機(jī)械化程度和勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面比較落后，因而在國內(nèi)研究從發(fā)酵液中高效、低能耗地提取檸檬酸是一個(gè)極有意義的課題n 檸檬酸發(fā)酵液成分復(fù)雜，并且因原料和發(fā)酵工藝不同而各不相同。n 1）酸解的主要目標(biāo)q (1)把檸檬酸鈣完全分解為檸檬酸和石膏；q (2)石膏渣中的檸檬酸含量減少到允許程度；q (3)盡可能提高酸解液中檸檬酸含量；q (4)控制酸解液中的SO42在適當(dāng)范圍之內(nèi)；q (5)酸解液中的石膏微粒要降低到最低限度。n 離子交換樹脂是用來去除檸檬酸液中各種雜質(zhì)離子的。超過70%的很少，對(duì)以薯干為原料的生產(chǎn)工藝收率更低(我國主要以薯干為原料)；q 三是在提取過程中檸檬酸經(jīng)歷了多次相變，消耗化工原料多，固液分離量大，能耗高；q 四是環(huán)境污染嚴(yán)重，產(chǎn)生大量的固體廢棄物，~ t廢物/t檸檬酸，在環(huán)境問題日益突出的今天，這種方法越來越不適應(yīng)環(huán)保的要求。20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外對(duì)離子交換吸附法提取檸檬酸的研究很多。216。 采用誘變、細(xì)胞工程、基因工程的手段選育出從遺傳角度解除了反饋調(diào)節(jié)和遺傳性穩(wěn)定的更理想菌種,提高產(chǎn)酸。216。 純度：99%或80%l 味精廠的主要生產(chǎn)車間216。 精制車間淀粉→藍(lán)糊精→紅糊精→無色糊精→葡萄糖藍(lán)色→紫 色→紅 色→無 色→酒精反應(yīng)淀粉的生產(chǎn)l 原理 不溶于冷水，相對(duì)密度大于1。l 目的：去除可溶性雜質(zhì)l 采用離心機(jī)。糖液的脫色一般采用粉末活性炭脫色，具體工藝條件如下： 用量：% 溫度：6580℃ 時(shí)間：30min pH：l 雙酶法工藝特點(diǎn)1）副產(chǎn)物少，糖液純度高；2）生產(chǎn)工藝條件溫和；3）淀粉濃度高，可以使用粗原料；4）糖液質(zhì)量高；5）周期長，設(shè)備多。 控制關(guān)鍵：生物素亞適量（510μg/L）l 控制細(xì)胞膜通透性的方法1）生物素缺陷型 生物素（維生素H、輔酶R）作為輔酶參與脂肪酸的合成，進(jìn)而影響磷脂合成。 影響種子質(zhì)量的主要因素l 培養(yǎng)基 氮源豐富、生物素充足、碳源較少。一級(jí)種子質(zhì)量要求種齡：12h，pH值：177。過高抑制生長。216。 谷氨酸是發(fā)酵的目的物,它溶解在發(fā)酵液中,而在發(fā)酵液中還存在菌體、殘?zhí)恰⑸?、膠體物質(zhì)以及其他發(fā)酵副產(chǎn)物。 菌體216。 起晶方式216。 溫度216。 提取工藝的選擇原則: 工藝簡(jiǎn)單,操作方便,提取收率高,產(chǎn)品純度高,勞動(dòng)強(qiáng)度小,設(shè)備簡(jiǎn)單,造價(jià)低,使用的原材料、藥品價(jià)廉,來源容易l 主要提取方法簡(jiǎn)介 (1)等電點(diǎn)法(2)離子交換法 (3)等電離交法 (4)連續(xù)等電點(diǎn)法(5)金屬鹽法 (6)鹽酸水解等電點(diǎn)法 (7)離子交換膜電滲析法提取谷氨酸l 等電點(diǎn)法提取谷氨酸的原理 等電點(diǎn)法是谷氨酸提取方法中最簡(jiǎn)單的一種方法,由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、投資少等優(yōu)點(diǎn),谷氨酸發(fā)酵液不經(jīng)除菌或除菌、不經(jīng)濃縮或濃縮處理、,使谷氨酸呈過飽和狀態(tài)結(jié)晶析出。 在提取車間和精制車間完成。l 二氧化碳對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響 排風(fēng)中二氧化塘控制在13%三節(jié) 泡沫的消除l 泡沫對(duì)發(fā)酵的影響，設(shè)備利用率降低0時(shí)pH值高(1)初尿過多(2)尿素滅菌溫度過高、時(shí)間過長停攪拌,小通風(fēng),待菌體生長,pH下降后再按正常發(fā)酵進(jìn)行 發(fā)酵前期pH值過高1)初尿過多(2)菌種被燒死(3)種子感染噬菌體(4)培養(yǎng)基缺乏或抑制菌體生長 (1)按第1項(xiàng)方法處理(2)補(bǔ)種(3)按感染噬菌體處理 (4)根據(jù)情況補(bǔ)料,補(bǔ)種(5)均先停攪拌、小通風(fēng)菌體生長緩慢或不長 )感染噬菌體 (2)培養(yǎng)基貧乏(3)菌種老化 (4)前期風(fēng)量過大,或初尿過多抑制生長(1)按感染噬菌體處理(2)補(bǔ)料,并停攪拌(3)換種、補(bǔ)種(4)停攪拌、小通風(fēng)中后期耗糖慢、產(chǎn)酸低1)菌種老化 (2)前期風(fēng)量過大后期無力 (3)種子或發(fā)酵前期溫度過高 (4)生物素不足) 略減風(fēng)量,如殘?zhí)歉呖裳a(bǔ)種,或并罐發(fā)酵(2) 略減風(fēng)量,如殘?zhí)歉呖裳a(bǔ)種,或并罐發(fā)酵(3) 略減風(fēng)量,如殘?zhí)歉呖裳a(bǔ)種,或并罐發(fā)酵(4) 補(bǔ)料 14h后OD值繼上升 (1)生物素過量(2)染菌 (1)生物素過量(2)染菌 耗糖快,pH偏低, 產(chǎn)酸低 (1) 培養(yǎng)基豐富,生物素過量 (2) pH低,流尿不及時(shí)(3) 通風(fēng)不足,空氣短路,攪拌轉(zhuǎn)速低(4) 感染雜菌(1)提高風(fēng)量,提高pH(2)及時(shí)流尿,提高pH(3)提高風(fēng)量,提高pH(4)按染菌處理 發(fā)酵液變紅色 生物素充足,風(fēng)量不足提高風(fēng)量谷氨酸生成后又下跌(1)pH偏低,NH4+過量,谷氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣弱０?2)大量下跌,可能染菌1)及時(shí)流尿,提高pH(2)按染菌處理 泡沫太多(1)水解糖質(zhì)量不好(2)染菌(1)改進(jìn)水解糖質(zhì)量(2)按染菌處理 糖蜜原料強(qiáng)制發(fā)酵工藝l 表面活性劑的添加 %吐溫60l 青霉素的添加 35單位/mL發(fā)酵液l 工藝特點(diǎn)：大接種量（510%）l 高生物素（100μg/L） 高通風(fēng)量（1：）低糖流加工藝l 工藝特點(diǎn) 初糖濃度低、總投糖量多、產(chǎn)酸高。l 供氧對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響葡萄糖氧化的需氧量：徹底氧化1：6合成代謝產(chǎn)物：1：必須連續(xù)向發(fā)酵液通入氧。l 接種量 1%2%l 培養(yǎng)時(shí)間 78小時(shí)一級(jí)種子質(zhì)量要求種齡：12h，pH值：177。 谷氨酸生產(chǎn)菌在發(fā)酵過程中形態(tài)的變化（1）不同發(fā)酵階段的形態(tài)l 長菌期 發(fā)酵08h，正常狀態(tài)l 轉(zhuǎn)移期 發(fā)酵818h，細(xì)胞開始伸長、膨大l 產(chǎn)酸期 1620h以后，伸長、膨大，不規(guī)則，缺乏八字排列。一、生成谷氨酸的主要酶反應(yīng)l 谷氨酸脫氫酶(GHD)所催化的還原氨基化反應(yīng) l 轉(zhuǎn)氨酶(AT)催化的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)l 谷氨酸合成酶(GS)催化的合成反應(yīng)l 控制谷氨酸合成的重要措施216。l 谷氨酸發(fā)酵水解糖的要求、色澤淺質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）色澤：淺黃、杏黃通明液體；（2）糊精反應(yīng)：無；（3）還原糖含量：18%左右（4）DE值：90%以上；（5）透光率：60%以上（6）pH：酸解法（1）工藝流程： 淀粉、水、鹽酸→調(diào)漿→進(jìn)料→水解→冷卻、中和→脫色→過濾→糖化液（2.）工藝特點(diǎn) 高溫、高壓 糖化時(shí)間短 副產(chǎn)物多、糖化收率低中和、脫色的工藝條件 淀粉水解后，在水解液中尚含有少量蛋白質(zhì)等膠體物質(zhì)，除去這些物質(zhì)的方法：以Na2CO3調(diào)整水解液的pH值到這些雜質(zhì)的等電點(diǎn)，這個(gè)過程稱為中和。l 采用篩選法分離。 發(fā)酵車間216。 什么是味精？ L谷氨酸一鈉一水化合物 HOOC—CH2—CH2—CH—COONa 采用過程控制,進(jìn)行最優(yōu)化控制,連續(xù)化、自動(dòng)化,穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。 氨基酸發(fā)酵為好氣性發(fā)酵216。 氨基酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵,由發(fā)酵所生成的產(chǎn)物——氨基酸,都是微生物的中間代謝產(chǎn)物,它的積累是建立于對(duì)微生物正常代謝的抑制。q 4)防止母液被污染和稀釋。如果檸檬酸液中含有較多的陰離于，可用陰離子交換樹脂除去，用AgNO3試劑檢測(cè)流出液的Cl作為陰離子交換柱進(jìn)料的控制終點(diǎn)。若用粉末活性炭，可直接加到酸解液中，用量為檸檬酸的1%～3%，然后隨抽濾時(shí)除去活性炭。n 從檸檬酸發(fā)酵液中提取檸檬酸的方法主要有以下幾種：鈣鹽法、萃取法、離子交換吸附法、電滲析法、超濾膜法。q 目前國內(nèi)所用的檸檬酸發(fā)酵培養(yǎng)基主要原料足各種含淀粉的農(nóng)副產(chǎn)品，它們既含豐富(主要成分)的碳水化合物，也含有一定的蛋白質(zhì)之類的氮源和微量元素等物質(zhì)，因此以農(nóng)副產(chǎn)品為原料時(shí)就不必添加無機(jī)鹽。雖然糖蜜的組分隨品種、產(chǎn)地及制糖工藝而異，但是糖蜜中的金屬離子都將明顯影響黑曲霉產(chǎn)生檸檬酸，如果直接用糖蜜培養(yǎng)黑曲霉，將難以獲得滿意的產(chǎn)酸效果。液化作用除與淀粉漿濃度有關(guān)外，還與淀粉酶的性質(zhì)、加酶量、作用溫度、作用時(shí)間、介質(zhì)pH以及鈣的存在與否有關(guān)。n 原料的預(yù)處理q 含淀粉或糖質(zhì)的原料，發(fā)酵前往往需要進(jìn)行預(yù)處理，如去雜質(zhì)、去霉塊、粉碎、液化以及去金屬離子等。孢子長好后，分別接入三角瓶，搖瓶發(fā)酵試驗(yàn)(初篩、復(fù)篩)，從中篩選出產(chǎn)檸檬酸高、糖轉(zhuǎn)化率高、且產(chǎn)酸穩(wěn)定性強(qiáng)的菌種，作為生產(chǎn)用菌株。 檸檬酸發(fā)酵的產(chǎn)率 192 /( 180) == % CO2固定反應(yīng)提供C4二羧酸（無碳原子損失）192 / 180 = %C6H12O6 C6H8O7 (C沒有增加)可見，CO2固定反應(yīng)與檸檬酸發(fā)酵的重要性C6H8O7 H2O理論轉(zhuǎn)化率：%n 黑曲霉檸檬酸高產(chǎn)菌的生理特征(＜15％)，且不利用和分解檸檬酸。檸檬酸的積累機(jī)制總結(jié)1)由于Mn2＋缺乏抑制了蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)NH4＋濃度升高和有一條呼吸活力強(qiáng)的不產(chǎn)生ATP的側(cè)系呼吸鏈，這兩方面的原因分別解除了對(duì)磷酸果糖激酶（PFK）的抑制，促進(jìn)了EMP途徑的暢通；2)由于丙酮酸羧化酶是組成型酶，不被調(diào)節(jié)控制，就源源不斷地提供草酰乙酸（CO2固定）。 鐵為順烏頭酸酶的激活劑，用亞鐵氰化鉀除鐵，可以握高檸檬酸產(chǎn)率。 順烏頭酸酶的活性：從理論上推測(cè)，順烏頭酸酶失活，三羧酸循環(huán)阻斷是累積檸檬酸的必要條件。由于該酶的活性受到Fe2+ 的影響，控制培養(yǎng)基中的Fe2+ 的濃度，可以使該酶失活。q 檸檬酸的溢出代謝是黑曲霉特有的遺傳和生化機(jī)制與培養(yǎng)條件共同起作用的結(jié)果。q 糖經(jīng)EMP途徑，形成丙酮酸，丙酮酸羧化形成C4化合物，丙酮酸脫羧形成C2化合物，兩者縮合形成檸檬酸。工藝過程是：將原料放入煮沸鍋內(nèi)加入水，黃血鹽和EDTA二鈉鹽煮沸滅菌，再加入適量的硫酸銨、磷酸二氫鉀、無菌水配成培養(yǎng)基，將培養(yǎng)基在45～50℃下送入發(fā)酵室內(nèi)裝入淺底的鋁盤或不銹鋼盤中，接入黑曲霉干孢子進(jìn)行發(fā)酵。（5）洗滌晶體（6）重結(jié)晶檸檬酸檸檬酸鈉緩沖溶液由于其蒸氣壓低、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)SO2吸收率高等原因，是極具開發(fā)價(jià)值的脫硫吸收劑。o 選育抗苯丙氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株氨基酸產(chǎn)生菌的穩(wěn)定化o 防止回復(fù)突變o 改善世代時(shí)間o 防噬菌體發(fā)酵條件控制o 氧o 溫度o 微量元素氨基酸的提取及精制o 發(fā)酵液預(yù)處理n 無機(jī)離子、蛋白質(zhì)、菌體等n 過濾、離心o 提取n 離子交換n 沉淀n 吸附n 萃取精制o 濃縮o 干燥：5種干燥方式，P304o 脫色及去除熱原提高晶體純度及質(zhì)量的方法1）發(fā)酵液脫色：通過活性炭吸附等方法去除發(fā)酵液色素。微生物發(fā)酵法包括微生物直接發(fā)酵法、添加中間體（氨茴酸、吲哚等）微生物轉(zhuǎn)化法和微生物酶轉(zhuǎn)化法（將吲哚、絲氨酸轉(zhuǎn)化）芳香族氨基酸的生物合成途徑o 3種芳香族氨基酸的合成途徑有七步共同途