【正文】 通常發(fā)酵中期控制流加糖以后的殘?zhí)菨舛仍?3060g/L，并且使殘?zhí)菨舛扔兄鸩较陆档内厔?shì)，到發(fā)酵后期控制流加糖以后的殘?zhí)菨舛仍?2030g/L，注意最后一次流加的時(shí)間和流加的量，確保發(fā)酵放罐時(shí)殘?zhí)窃?4g/L 以下，才有利于谷氨酸提取和不會(huì)造成葡萄糖的浪費(fèi)。 發(fā)酵前期，采用低風(fēng)量較宜；發(fā)酵中期以高風(fēng)量為宜；發(fā)酵后期又適當(dāng)減少風(fēng)量，以促進(jìn)產(chǎn)生的 α酮戊二酸還原氨基轉(zhuǎn)化成谷氨酸，當(dāng)殘?zhí)墙档?1%，可將通風(fēng)量降到最低，以促進(jìn)中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成谷氨酸。谷氨酸在發(fā)酵不同階段對(duì) pH 值的要求不同，發(fā)酵前期幼齡菌對(duì)氮的利用率高，pH 值變化大。培養(yǎng)基中的硫已經(jīng)在硫酸鎂中供給，不必另加；谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)物生長(zhǎng)所需要的鉀鹽比菌體生長(zhǎng)需要量高。 谷氨酸發(fā)酵 一般認(rèn)定的為無(wú)論是 野生株還是突變株，在增值旺盛，進(jìn)行正常代謝的微生物培養(yǎng)液中不存在特生物合成代謝中間產(chǎn)物大量分泌積累的現(xiàn)象。 (1)斜面培養(yǎng)基的組成：葡萄糖 %，牛肉膏 %，蛋白胨 %，氯化鈉%，瓊脂 %， ~。 谷 氨酸的發(fā)酵機(jī)理 谷氨酸發(fā)酵機(jī)理主要有糖酵解途徑（ EMP 途徑）、磷酸己糖途徑（ HMP 途徑）、三羧酸循環(huán)（ TCA）、乙醛酸循環(huán)、伍德 沃克曼反應(yīng)（ CO2 的固定反應(yīng)）等。 從全球范圍來(lái)看，味精的消費(fèi)主要集中在日本、東南亞、非洲等地，最近幾年歐洲的南美洲等地的味精需求量開(kāi)始逐年增長(zhǎng)，尤其是國(guó)外市場(chǎng)對(duì)味精的消費(fèi)不僅僅限于調(diào)味，而是廣泛的作為一種原材料或香料表面活性劑應(yīng)用于醫(yī)藥和化妝品行業(yè)。 用甘蔗和甜菜制糖后的糖蜜，也可發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，但糖蜜中生物素含量較高，會(huì)導(dǎo)致代謝途徑不向谷氨酸方向進(jìn)行，并使細(xì)菌細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸和磷脂增高，阻礙谷氨酸向體外分泌。 從增進(jìn)人體健康的角度出發(fā)，選購(gòu)時(shí)可從產(chǎn)品名稱 、 配料表和谷氨酸鈉含量來(lái)判定產(chǎn)品是純味精（無(wú)鹽味精） 、 含鹽味精還是特鮮（強(qiáng)力）味精 。 1973 年，聯(lián)合國(guó)食品法規(guī)委員會(huì)（ CAC）把谷氨酸鈉歸入推薦的食品添加劑的 A（ I）類（安全型類） 。 醫(yī)藥方面 谷氨酸在體內(nèi)具有重要的生理功能 。于 100℃的溫度下加熱 3h，分解率為 %，在 120℃時(shí)失去結(jié)晶水， 150~160℃或長(zhǎng)時(shí)間受熱，失水而發(fā)生吡咯烷酮化，生成焦谷氨酸鈉，其呈味力降低； 240℃開(kāi)始熱分解， 280℃炭化。 (4)符合國(guó)家和地方的環(huán)境保護(hù)法規(guī)，按照工業(yè)生態(tài)學(xué)減少原料和能量的使用，物料的多層多級(jí)綜合利用和廢棄物資源化循環(huán)利用的“ 3R”原則，達(dá)到清潔生產(chǎn)。H 2 O異構(gòu)體，兩者相等時(shí)為 DL，比旋光度 ? ? 2 0 2 4 .8 ~ 2 5 .3aD ? ? ? ? ?。甘氨酸具有甜味，和味精（谷氨酸鈉）協(xié)同作用能顯著提高食品的風(fēng)味。谷氨酸為天然植物成分，由世界上最先進(jìn)的生物酶工程技術(shù)提取，以護(hù)發(fā)生發(fā)、護(hù)膚類化妝品為日用化妝品的發(fā)展方向，用谷氨酸合成生物表面活性劑具有較大的市場(chǎng)。 味精的 ADI 值 0～ 120 mg，即攝入量每天每千克人體體重不得超過(guò) 120 mg，但味精在 pH5 以下的酸性條件長(zhǎng)時(shí)間受熱，都會(huì)發(fā)生分子內(nèi)脫水生成焦性谷氨酸，導(dǎo)致鮮味消失，還會(huì)產(chǎn)生輕微毒性，所以食用味精一定要注 意食用量的限制。 (3)發(fā)酵法 1956 年，日本木下祝郎發(fā)表了用細(xì)菌發(fā)酵葡萄糖生成的論文， 1958 年利用菌種生產(chǎn)味精的發(fā)酵技術(shù)開(kāi)發(fā)成功，由此開(kāi)創(chuàng)了味精生產(chǎn)的新時(shí)代。 1908年日本池田菊苗在研究海 帶汁的鮮味時(shí)，證實(shí)此鮮味物質(zhì)即為L(zhǎng)谷氨酸一鈉。污水處理采用離交流出液等高濃度污水，提取菌體蛋白后做復(fù)合肥，其余污水做厭氧 好氧處理后，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)排放。淀粉水解方法有：酸水解法，酶水解法，酸酶水解法和酶酸水解法。 培養(yǎng)條件：二級(jí)種子是在種子罐里培養(yǎng)的培養(yǎng)二級(jí)種子的接種量為~%，溫度為 32~34℃，培養(yǎng)時(shí)間為 6~8h。因此，谷氨酸 發(fā)酵需要的氮源比一般的發(fā)酵工業(yè)高。一般掌握在發(fā)酵 ～ 、 OD 凈增 ～ 時(shí)，加入青霉素 3～ 5 國(guó)際單位 / ml 發(fā)酵液，加入后 OD 值再凈增一倍，菌體經(jīng)過(guò)繁殖保持穩(wěn)定。 （ 6） 定容的控制 開(kāi)始定容 45～ 50%，以便留出較大的流加糖空間，最后定容至 80%。在 發(fā)酵過(guò)程中，采用中間流加消泡劑的方法。其工藝流程圖見(jiàn)圖 35。通常采用基礎(chǔ)料中加入消泡劑與中間流加消泡劑相結(jié)合的方法來(lái)控制泡沫。一般控制在發(fā)酵開(kāi)始的溫度上，每隔 56h 升 1℃ 即可。 （ 2） 青霉素添加的時(shí)間和濃度的控制 青霉素添加的時(shí)間和濃度是影響產(chǎn)酸的關(guān)鍵。在一定的范圍內(nèi)，谷氨酸產(chǎn)量隨糖濃度的增加而增加，但是糖濃度過(guò)高，由于滲透壓增大，對(duì)菌體生長(zhǎng)和發(fā)酵都不利。 旋轉(zhuǎn)式搖床偏心距為 5cm，轉(zhuǎn)速為 220r/min。 淀粉水解糖的制備 在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱為淀粉的糖化，所制得的糖液稱為淀粉水解糖?，F(xiàn)在全國(guó)味精行業(yè)近百家生產(chǎn)廠所用的生物素亞適量菌種為 S9114 和 FM415 兩種，基本各占 50%。 1872年赫拉西維茨等用酪蛋白也制得谷氨酸。這是因?yàn)樘鸩颂且褐泻泄劝滨０?，在制糖過(guò)程中變成吡咯烷酮羧酸，與堿供熱即水解為 L谷氨酸。 高血壓患者若食用味精過(guò)多，會(huì)使血壓更高 。谷氨酸可用于生發(fā)劑，能被頭皮吸收，預(yù)防脫發(fā)并使頭發(fā)新生，對(duì)毛乳頭、毛母細(xì)胞有營(yíng)養(yǎng)功能，并能擴(kuò)張血管，增強(qiáng)血液循環(huán)，有生發(fā)防脫落功效。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 味精的應(yīng)用價(jià)值 食品方面 味精廣泛用于食品調(diào)味劑，既可單獨(dú)使用，又能與其它氨基酸等并用。 味精的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 結(jié)構(gòu) 味精（谷氨酸鈉）是 α 氨基戊二酸（ L谷氨酸）的鈉鹽的一水化合物 。 (6)保證系統(tǒng)能適應(yīng)和抑制外部 擾動(dòng)的影響，達(dá)到整套系統(tǒng)的可能性。 ① 與酸、堿反應(yīng) 與鹽酸作用生成顧氨鹽酸鹽： C5H8NO4Na + HCl = C5H9O4N + NaCl C5H9O4N + HCl = C5H9O4N?HCl 與堿作用生成谷氨酸二鈉鹽： C5H8NO4Na + NaOH = C5H7O4NNa2 + H2O ② 味精等電點(diǎn)： pI= 谷氨酸鈉的水溶性很好，在 100 毫升水中可以溶解 74 克谷氨酸鈉。 （ 2）能與體內(nèi)血氨結(jié)合成無(wú)毒的谷氨酰氨，使血氨下降，從而減輕肝昏迷癥狀 。 美國(guó)食品藥品管理局（ FDA）在搜集了9000 種以上的文獻(xiàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，又追加以新的動(dòng)物試驗(yàn)，得出了 “ 在現(xiàn)在的使用 量 、 使用方法條件下，長(zhǎng)期食用味精對(duì)人體沒(méi)有任何障礙 ” 的結(jié)論 [4]。 味精的生產(chǎn)方法 (1)化學(xué)水解法 蛋白質(zhì)原料 (如面筋 )加鹽酸水解，利用谷氨酸鹽在鹽酸溶 液中溶解度最小的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)濾、中和、脫色、結(jié)晶而制得。用石油或醋酸為原料也能發(fā)酵生產(chǎn)味精，但消費(fèi)者擔(dān)心石油殘留物會(huì)致癌，未能投產(chǎn)。 第三章 味精的生產(chǎn)工藝 概述 味精生產(chǎn)全過(guò)程可劃分為四個(gè)工藝階段 ： (1)原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備； (2)種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵； (3)谷氨酸的提??； (4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。葡萄糖經(jīng)過(guò)EMP 和 HMP 途徑生成丙酮酸，其中一部分氧化脫羧生成乙酰輔酶 A 進(jìn)入 TCA循環(huán)，另一部分固定二氧化碳生成草酰乙酸或蘋(píng)果酸，草酰乙酸與乙酰輔酶 A在檸檬酸合成酶催化下，所合成檸檬酸，再經(jīng)過(guò)還原共軛的氨基化反應(yīng)生成谷氨酸。 (2)一級(jí)種子培養(yǎng)：種子擴(kuò)大培養(yǎng)的目的是為了獲得大量健壯的細(xì)胞。谷氨酸產(chǎn)生菌之所以能夠在體外大量積累谷氨酸，首先是菌體的代謝異?；淳哂幸欢ㄉ硖匦缘木晔巧a(chǎn)谷氨酸的內(nèi)因和依據(jù)。生物素的作用主要影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜的通透性，同時(shí)也影響菌體的代謝途徑。故谷氨酸發(fā)酵在正常情況下，為了保證足夠的氮源，發(fā)酵前期控制 pH 值 左右，發(fā)酵中期控制 pH 值 左右，發(fā)酵后期控制 pH值 ，放罐時(shí) pH 值 ～ 。如不能實(shí)現(xiàn)，隨時(shí)測(cè)定排氣 CO2， CO2 宜控制在12～ 13%左右， 發(fā)酵后期可降到 10%，最后放罐前也要控制在 8%，決不能降到0，不能太低，否則通氣量過(guò)大 而影響產(chǎn)酸 。連續(xù)流加法可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。 流加的方法有間歇流加法和連續(xù)流加法。只要根據(jù)細(xì)胞繁殖數(shù)量的增加適當(dāng)增加供氧即可。在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中， pH 的變化是發(fā)酵的重要指標(biāo)。磷酸鹽對(duì)谷氨酸發(fā)酵影響很大，磷濃度過(guò)高時(shí)，菌體的代謝轉(zhuǎn)向合成纈氨酸，但磷含量過(guò)低，菌體生長(zhǎng)不好；鎂是某些細(xì)菌的葉綠素的組成成分，它的離子狀態(tài)是許多重要的酶的激活劑?？諝? （ 4）發(fā)酵培養(yǎng)：發(fā)酵培養(yǎng)基不僅提供菌體生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)和能量，而且是形成谷氨酸的物質(zhì)來(lái)源。谷氨酸的發(fā)酵過(guò)程為：斜面活化→一級(jí)種子培養(yǎng)→二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)→發(fā)酵培養(yǎng)。從現(xiàn)在的谷氨酸市場(chǎng)考察情況看，谷氨酸的利潤(rùn)空間還是很大的，生物素亞適量型菌種發(fā)酵和提取整體工藝配套成熟、可靠應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟(jì)效益好。 發(fā)展趨勢(shì) 就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)講，隨著我國(guó)人民生活水平提高和膳食結(jié)構(gòu)的改變，以及對(duì)味精認(rèn)識(shí)的普遍提高，味精的需求量不斷增大，人均消費(fèi)水平逐年提高，我國(guó)華東、中南、西南、華南地區(qū)人均年消費(fèi)量已上升為 左右，近年來(lái)西北地區(qū)也從原來(lái)的人均年消費(fèi)水平不足 增長(zhǎng)到現(xiàn)在的人 均 左右。若中和至 以上，則生成完全無(wú)鮮味的谷氨酸二鈉。 市場(chǎng)上銷售的味精，在包裝上都標(biāo)明谷氨酸鈉的含量，一般可分為 99%、 95%、 90%、 80% 4種規(guī)格，除 99%以外，其他 3種分別加 5%、 10%、 20%食鹽 。 1973 年 FAO/WHO 食品添加劑專家聯(lián)合組織一度規(guī)定，味精的 ADI 值0mg~120mg，即攝入量每天每千克人體體重不得超過(guò) 120mg。 因此食用味精不僅能起到調(diào)味增進(jìn)食欲的作用，還能補(bǔ)充人體一定的營(yíng)養(yǎng)素 。其 pH 為 ，氮含量占%。 (2)依據(jù) 相關(guān)資料，對(duì)味精生產(chǎn)工藝進(jìn)行簡(jiǎn)述和論證，對(duì)工藝流程和條件參內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到資金、原材料、公共設(shè)施和人員投入?yún)f(xié)調(diào)，經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。無(wú)臭，有特殊鮮味。味精具有很強(qiáng)的鮮味 (閾值為 ％ )，能夠增加菜肴的色、香、味，促進(jìn)食欲。 由于人們對(duì)味精的營(yíng)養(yǎng)特性缺乏全面 、 科學(xué)的了解，認(rèn)為味精沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)，甚至對(duì)人體有害 。 而使用假冒偽劣味精，不僅影響到人們的正常飲食，而且可能會(huì)危及到人體健康和安全，為此在選購(gòu)味精時(shí)應(yīng)注意識(shí)別真假 、 優(yōu)劣 。所用的細(xì)菌有短桿菌，棒桿菌，小桿菌和節(jié)桿菌。 我國(guó)味精生產(chǎn)已經(jīng)有多年的生產(chǎn)歷史 ， 從 1923年我國(guó)面筋水解法生產(chǎn)味精到1958年利用淀粉糖發(fā)酵法生產(chǎn)味精研究開(kāi)始 ， 我國(guó)利用發(fā)酵法生產(chǎn)味精 ， 已經(jīng)走過(guò)了 50年的歷程 ， 使發(fā)酵產(chǎn)酸發(fā)生了很大變化 ， 味精發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)也在不斷變革 ，80年代以前 ， 我國(guó)大部分味精廠采用淀粉糖發(fā)酵法 ， 一般發(fā)酵工藝采用生物素亞適量進(jìn)行發(fā)酵控制 ， 發(fā)酵產(chǎn)酸一般在 5~6％ 左右 ， 糖酸轉(zhuǎn)化率在 50％ 左右 ， 70年代開(kāi)始新疆石河子味精廠首先利用甜菜甜蜜 ， 采用高生物素 、 大種量 、 高通風(fēng)的發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn) ， 使發(fā)酵產(chǎn)酸達(dá)到 ％ 左右 ， 糖酸轉(zhuǎn)化率在 60~65％ ， 90年代后期 ， 我國(guó)部分味精廠在淀粉味精發(fā)酵行業(yè)開(kāi)始進(jìn)行以適量高生物素 、 大種量 、 高通風(fēng)的發(fā)酵技術(shù)實(shí)驗(yàn) ， 加上我國(guó)大專院校 、 科研機(jī)構(gòu)對(duì)淀粉制糖工藝 、 發(fā)酵菌種以及工藝控制方法及裝備水平進(jìn)行大量研究和改進(jìn) ,發(fā)酵產(chǎn)酸率和糖酸轉(zhuǎn)化率都發(fā)生了巨大變化 ,發(fā)酵產(chǎn)酸一般 12～ 14%左右 ， 糖酸轉(zhuǎn)化率在 56~60%。 (3)溫度敏感型菌種 溫度敏感型菌種是現(xiàn)在 一種新興的菌種，此菌種的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵產(chǎn)酸率高和糖酸轉(zhuǎn)化率高，但是提取收率低和提取困難是困擾其優(yōu)勢(shì)成果轉(zhuǎn)化的主要原因。 糖化結(jié)束后，將糖化罐加熱至 8085℃ ， 滅酶 30min。種子罐的培養(yǎng)基裝量為罐體積的 70%，種子罐的徑高比為 1∶ 2，攪拌器為二檔六彎葉渦輪型，葉徑比為 1∶（ ~） [7]。氮源有無(wú)機(jī)氮和有機(jī)氮，菌體利用無(wú)機(jī)氮源比較迅速，利用有機(jī)氮比較緩慢。 （ 3） 初糖、接種量和生物素的控制 采用較低初糖（ 8~10%），滲透壓低利于長(zhǎng)菌；接種 量大（ 10%）、高生物素（ 50~100 ug /L），使菌生長(zhǎng)快，發(fā)酵前期菌體多，添加青霉素后，又同步進(jìn)行生產(chǎn)型，故產(chǎn)酸速度很快。供氧量不足，菌體呼吸受到抑制而影響生長(zhǎng)。盡量少加，每次流加量以能夠把泡沫消除為宜。 低溫等電點(diǎn) — 離子交換法 提取谷氨酸是在發(fā)酵液經(jīng)等電點(diǎn)提取谷氨酸以后，將母液通過(guò)離子交換柱進(jìn)行吸附，洗脫回收，使洗脫所得的高流分與發(fā)酵液合并，進(jìn)行等電點(diǎn)提取?？?△ OD 控制在 ~。若長(zhǎng)菌期溫度偏高，菌體在短時(shí)間生長(zhǎng)可能會(huì)快，但容易衰老，表現(xiàn)為 OD 值增長(zhǎng)不高，前期短時(shí)間內(nèi)耗糖快，很快耗糖速度下降，發(fā)酵周期長(zhǎng)，谷氨酸生產(chǎn)少；若長(zhǎng)菌期溫度偏低，菌體生長(zhǎng)緩慢，導(dǎo)致發(fā)酵周期長(zhǎng)。生物素過(guò)量，發(fā)酵向乳酸發(fā)酵轉(zhuǎn)換。 （ 1）發(fā)酵 培養(yǎng)基的控制 與種子培養(yǎng)基不同，發(fā)酵培養(yǎng)基不僅是供給菌體生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)和能內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 源，而且是構(gòu)成谷氨酸的碳架來(lái)源，要 積累大量谷氨酸，就要有足夠多的碳源和氮源，其量大大地高于種子培養(yǎng)基，對(duì)于菌體繁殖所必需的因子 — 生物素卻要控制其用量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 培養(yǎng)條件：在 1000ml 三角瓶中，裝入一級(jí)種子培養(yǎng)基 180200ml，滅菌后接種，然后置搖床上，放于搖床上在 30~32℃振蕩培養(yǎng) 10~12h。