【文章內容簡介】 度可提高溶氧濃度)、液化培養(yǎng)基、中間補水、添加表面活性劑等工藝措施，來改善溶氧水平。 泡沫對發(fā)酵的影響泡沫過多會引起大量逃出發(fā)酵液而造成浪費和污染泡沫上升到罐頂時，可能從軸封滲漏，造成浪費和污染泡沫過多就會降低發(fā)酵罐的裝填系數，降低設備利用率泡沫過多影響通氣攪拌效果當泡沫穩(wěn)定時，代謝氣體不能及時排出，影響菌體的正常呼吸作用，甚至使菌體自溶形成：氣液兩相共存(泡沫的分散相是空氣和二氧化碳，連續(xù)相是發(fā)酵液)，有能降低液體表面張力的物質存在。具體包括： 物質條件：蛋白，黏度增大可使之更穩(wěn)定。操作：通氣、攪拌泡沫的穩(wěn)定性取決于液體表面張力，粘度。泡沫表面積、溫度、pH、溶液濃度。分類表面泡沫內部泡沫：出現在粘稠的發(fā)酵液中，當谷氨酸發(fā)酵感染雜菌和噬菌體等不正常發(fā)酵時就形成這種泡沫。泡沫的消除方法物理方法(通過改變溫度使泡沫破裂)機械消泡：耗式消泡器，離心式、刮板式、蝶片式優(yōu)點：不城在發(fā)酵液中加其它物質缺點：不能從根本上消除引起泡沫穩(wěn)定的原因，消泡效果不如這消泡劑迅速可靠，需一定的設備和消耗動力。化學消泡：優(yōu)點：消泡效果好，作用快缺 點：需消泡劑 ，存在影響菌體生長或代謝產物積累的可能，增加了染菌機會，影響氧的傳遞。消泡劑消泡的機理破泡：降低表面張力抑泡：抑泡劑分子優(yōu)先被吸附，除去發(fā)泡劑的吸附層，使表面粘度局部地方顯著降低。選用原則：消泡劑必須是表面活性劑，具有較低的表面張力消泡劑對氣液界面的鋪展系數必須足夠大，具有一定親水性在水中的溶解度極小，保持持久的消泡或抑泡作用無毒不干擾溶解氧、pH等測定儀表使用，不影響氧的傳遞具有良好的熱穩(wěn)定性來源方便，價格便宜常用的消泡劑天然油脂(消泡活性差、用量多，%).種類：花生油最好，米糠油最差新鮮程度：油脂新鮮，所含天然抗氧化劑多，過氧化物少，酸價低，消泡能力強。生物素含量聚醚類醇類(十八醇)硅酮類谷氨酸發(fā)酵過程中主要變化及中間代謝控制方法以糖蜜為原料發(fā)酵生產谷氨酸，可省去淀粉水解工藝，降低成本，節(jié)約能源,常采用大種量（10%左右）、添加青霉素或表面活性劑，低糖流加發(fā)酵，有利于產酸和轉化率的提高。甜菜糖蜜添加吐溫發(fā)酵工藝工藝特點：高生物素、大接種量、添加表面活性劑(吐溫60)，產谷氨酸高、轉化率高?；驹戆l(fā)酵期間，向發(fā)酵培養(yǎng)基中添加吐溫60，高級飽和脂肪酸(C1618)及其親水醇酯類，對脂肪酸的合成有拮抗作用，控制磷脂合成，形成不完全的細胞膜，谷氨酸向膜外泄漏能力增強。在生產過程中，必須控制好添加吐溫60、飽和脂肪酸等拮抗物質的時間與濃度，一般在發(fā)酵階段的對數生長期的早期(45h)添加。發(fā)酵工藝控制要點添加吐溫60的時間與添加量：,%接種量：接種量少，菌體增殖緩慢，吐溫添加時間延長，發(fā)酵周期長；接種量過多，菌體繁殖迅速，營養(yǎng)消耗快，產酸期縮短，后期產酸速度不高。4%5%pH的控制：,。、產酸速率明顯下降；發(fā)酵后期，OD值下降，菌體發(fā)生自溶。溫度控制：WTH1發(fā)酵過程中溫度控制條件為：012h，3033℃； 1224h，3334℃； 2436h，3435℃。發(fā)酵前期溫度必須穩(wěn)定，否則菌體生長受影響。風量控制：采用梯形通風控制，分3級或4級提風，達最高風量后維持10h，再分3級4級降風。生產過程中，根據生產菌在發(fā)酵過程中的代謝特點及其變化，由排氣中CO2含量，反饋控制通氣強度，實現排氣中CO2含量恒定(13%左右)。放罐處理：添加吐溫60發(fā)酵生產谷氨酸，細胞有較好的滲透性，%%時，采用適當工藝條件，充分發(fā)揮殘余酶活，使糖的氧化中間產物繼續(xù)轉化。在放罐前12h，采用低通風（或停攪拌保壓）、適當溫度、適當pH，可取得較好的效果添加青霉素可抑制糖肽轉肽酶，阻止細胞壁肽聚糖的生成，使谷氨酸生產菌形成不完全的細胞壁，導致細胞膜不完全。甘蔗糖蜜添加青霉素流加糖發(fā)酵添加青霉素的時間與濃度是關鍵，因菌種、接種量、培養(yǎng)基的組成和發(fā)酵條件而異。發(fā)酵控制劑：，添加35U/mL青霉素之后，視OD值凈增、菌體有否變形、耗糖等情況，考慮是否需再補加一次或兩次青霉素添加青毒素的時間與量青霉素必須在細胞對數生長期的早期加入，確保在加入青霉素后，菌體培增，由長菌型細胞向產酸型細胞轉化。生產過程中，在添加青霉素前u半小時，每隔5min測一次OD、粘度、菌體重，當△，最終的△。當接種量為10%時，當接種量為20%時。加入劑量為35U/mL。有時需要補加12次適量的青霉素。通風控制通過測定溶解氧、排氣中CO排氣中O2等參數，來調節(jié)通氣量、攪拌轉速等。可用控制排氣CO2為12%13%來調節(jié)風量。梯形控制通風，分34次提風，最高風量維持10h左右，再分34次降風。最高風量比一次糖發(fā)酵法高50%100%.溫度控制開始控制溫度3032℃，之后每隔56h升一度。發(fā)酵前期溫度不能過高。pH控制，停止流加糖后，殘?zhí)墙抵?%左右，不再加液氨。流加糖發(fā)酵初糖8%，接種量10%，；發(fā)酵810h，當殘?zhí)墙抵粒矗r，開始流加含糖50%的甘蔗糖蜜，至總糖濃度達20%（發(fā)酵時的糖濃度始終保持在4%左右），產酸10%以上，轉化率50%55%，發(fā)酵周期30h左右。工藝特點發(fā)酵穩(wěn)定，較粗放，不易染菌，產酸時間提前，發(fā)酵周期縮短(30h左右)初糖8%，滲透壓低，粘度小，氧傳遞系數大，有利于菌體生長和胞內谷氨酸向胞外滲透，且谷氨酸合成酶系的酶活均顯著提高，直到發(fā)酵終了時仍能保持較高水平低糖流加工藝，接種量大，縮短了長菌期和發(fā)酵周期。產酸率、轉化率和設備利率高甘蔗糖蜜預處理水解脫除、脫鈣：含糖分45%55%的糖蜜稀釋224。蒸汽加熱224。泥渣分離機或沉淀槽分離雜質224。 蒸汽間接殺菌224。 冷卻入罐發(fā)酵低糖流加工藝及后期補糖工藝要點：流加入發(fā)酵罐的糖濃度必須是高濃度提高流加糖占總糖的比例；將攝氧率（通風）與補料速率關聯；經驗：時間選擇發(fā)酵中前期，即在1214h時開始流加，此時殘?zhí)?%5%，盡可能使流加糖與耗糖速率保持平衡?！〔捎脺囟让舾型蛔冎臧l(fā)酵生產谷氨酸機理堿基置換 224。 對應的酶在稍高溫度下易失活224。 不能生成細胞膜合成所需物質224。較低溫度菌體正常生長，當溫度提高到一定程度時，菌體便停止生長而大量產酸。提高發(fā)酵產酸率的主要措施選育高產菌種，改良菌種性能改進發(fā)酵工藝一次高濃度糖發(fā)酵降低發(fā)酵糖濃度，連續(xù)流加糖發(fā)酵混合碳源發(fā)酵自動化通電發(fā)酵法固定化連續(xù)發(fā)酵生產谷氨酸一次高濃度糖發(fā)酵一次性投糖濃度達180－200g/L進行發(fā)酵。優(yōu)點：操作方便，設備利用率高，谷氨酸濃度高，容易提取。缺點及解決措施：糖濃度高，滲透壓大，菌體不適應。同時糖濃度高，氧傳遞阻力增大，應強化供氧。選育耐高滲透壓的菌種，并控制發(fā)酵工藝條件。降低發(fā)酵糖濃度，連續(xù)流加糖發(fā)酵降低發(fā)酵糖濃度，可降低滲透壓，有利于菌體生長和代謝產物的排泄。同時提高氧的傳遞速率，提高溶氧水平。特別是對采用高生物素、大接種量，添加青霉素破壁的發(fā)酵工藝更為重要。混合碳源發(fā)酵采用葡萄糖和醋酸混合碳源比單一葡萄糖為碳源的發(fā)酵谷氨酸對糖轉化率提高30%。即使是全部為糖質原料也可選用不同種原料混合使用，既可用部分廉價原料又能提高產酸。谷氨酸的提取發(fā)酵液中不僅有目的產物谷氨酸，還有菌體、殘?zhí)恰⑸?、膠體物質及其他副產物工藝選擇原則：簡單、操作方便、原料價格低廉、來源豐富、產品純度高、勞動強度小、設備簡單、造價低、盡量不造成或減少對環(huán)境的污染　谷氨酸發(fā)酵液的性質發(fā)酵液呈淺黃色漿體、表面浮有少許泡沫、發(fā)酵溫度一般為3436,－，近中性。等電點法提取谷氨酸特點：設備簡單、操作方便分類：除菌或不除菌、濃縮或不濃縮、使谷氨酸呈過飽和狀態(tài)析出。直接常溫等電點法－2%，一次提取收率僅60－70%。（發(fā)醇醪中谷氨酸含量為5%左右）水解等電點法低溫等電點法一次冷凍等電點法提取工藝，收率達78－82%%左右。低溫提取谷氨酸）等電－離交法等電點－離子交換、等電點－鋅鹽法總回收率可達85%。濃縮連續(xù)等電點法等電點提取谷氨酸的原理谷氨酸的兩性解離與等電點谷氨酸在等電點時，正負電荷相等，總靜電荷等于0，形成偶極離子，在直流電場中即不向陽極移動，也不向陰極移動，易聚集沉淀。即在等電點時，谷氨酸的溶解度最小。酸性AA等電點為最小兩個pk值平均值，堿性AA等電點為最大的兩個pK值平均值。谷氨酸的溶解度pH對Glu溶解度的影響溫度對Glu溶解度的影響其他雜質的影響：有其他氨基酸會導致谷氨酸溶解度增加雜質對Glu溶解度的影響在等電點操作過程中，溶液中glu逐漸轉變?yōu)檫^飽和狀態(tài)，過量的溶質便結晶析出。介穩(wěn)區(qū)時產生微細的晶核；然后進行養(yǎng)晶，育晶，使晶粒不斷增大，通過控制晶核形成與晶體增長，獲得滿意的結晶а－晶型：斜六方晶體，特點：純度高、顆粒大、質量重，易沉降，易與母液分離。β－晶型：粉狀或針狀、鱗片狀，晶粒微細，純度低，晶體無光澤，質量輕，難沉降，結晶時常與發(fā)酵液中膠體特質粘結，形成魚子狀，懸浮在母液中或攪拌軸周圍，不易沉淀分離，常稱為輕質氨基酸。影響谷氨酸晶型的主要因素1谷氨酸含量（4－8%）室溫自然冷卻條件下，隨溶液谷氨酸含量升高， β晶型增多，水分增加，母液難分離。在4%以上，等電提取容易，收率高；－%常溫下不易達過飽和狀態(tài)，結晶生成速度慢，難形成晶核或晶核數量極少。（加高流分、投晶種）2溫度與降溫速度（超過30℃β晶型明顯增加）為避免形成β晶型，在等電點法提取谷氨酸時必須把發(fā)酵液溫降到30以下再進行晶體析出。3加酸速度（加酸中和到pH5左右可快些，pH5以下，起晶前后，加酸要慢，發(fā)現晶核應立即停止加酸，育晶2h，使晶核成長，攪拌育晶）常用硫酸而不用鹽酸中和，終pH要準，－，停酸半小時，取樣復測pH。 4投晶種與育晶結晶理論表明，溶液為過飽和時，經歷介穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)兩個區(qū)域。介穩(wěn)區(qū)決定晶核的成長，不穩(wěn)區(qū)決定晶核的形成，故投種要注意時間。育晶：，要仔細觀察晶核生成情況，當能目視晶核時，說明晶核不少，可作為第一步pH終點值，停酸育晶，過2h后，逐步把pH調到結晶點，使晶核成長，形成結晶顆粒。攪拌的影響（25rpm）5攪拌有利于晶體成長，避免晶簇生成，但攪拌太快，液體翻動劇烈，會引起晶體磨損，對晶體成長不利，結晶細小攪拌太慢，液體翻動不大，晶體易下沉，pH和溫度不均勻，引起局部pH過低，形成過多微細晶核，結晶顆料大小不一，不易與菌體分離，影響收率。6菌體7殘?zhí)?L－谷氨酰胺9雜菌和噬菌體10水解糖液質量11不同谷氨酸產生菌種對谷氨酸結晶晶型的影響12玉米漿膠體過多時對結晶的影響13某些氨基酸、多肽類物質及雜質的影響：Ｌ－天冬氨酸、Ｌ－苯丙氨酸，Ｌ－酪氨酸，Ｌ－亮氨酸及Ｌ－胱氨酸能促進а－晶型的生成。在相同條件下，影響谷氨酸晶型的關鍵因素是加酸速度等電點工藝類型帶菌體直接常溫等電點法帶菌體冷凍低溫一次等電點法除菌體常溫等電點法濃縮水解等電點法低溫濃縮等電點法從結晶方法分類：逐步起晶法和連續(xù)結晶法（即當量中和法）離子交換法提取谷氨酸的基本理論目前味精廠均采用732強酸性陽離子交換樹脂，利用陽離子交換樹脂對谷氨酸陽離子的選擇性吸附，使發(fā)酵液中妨礙谷氨酸結晶的殘?zhí)羌疤堑木酆衔?，蛋白質、色素等非離子性雜質得以分離，后經洗脫達到濃縮提取谷氨酸的目的。? 雙柱串聯工藝流程樹脂預處理上柱交換的控制上柱發(fā)酵液pH控制（發(fā)酵液在pH5－）上柱量的控制上柱流速的控制洗脫劑的選擇（氫氧化鈉、氯化鈉、發(fā)酵液）樹脂再生“結柱”和上柱“漏吸”原因結柱：谷氨酸以結晶形式析出，把樹脂粘結成團，把樹?粘結成團，使流速困難、走短路洗脫峰拖長等。漏吸原因等電點－離子交換法提取谷酸谷氨酸制味精的基本工藝流程谷氨酸加水溶解,用碳酸鈉或氫氧化鈉中和,經脫色,除鐵鈣鎂等離子,再經蒸發(fā)濃縮\結晶分離干燥篩選得到高純度的晶體或粉體味精,這個生產過程統(tǒng)稱為精制.? 用于谷氨酸提取的樹脂應該具備哪些條件？樹脂使用應該注意哪些問題？所有陽離子與陽離子交換樹脂交換，陰離子與陰離子交換樹脂交換。強酸性陽離子交換樹脂的親和力隨著離子價數和原子序數的增加而增加，而隨水合離子半徑的增加而減少。氫離子的親和力隨樹脂交換基團性質而異，取決于樹脂交換基團與H+所形成的酸的酸性強弱在高濃度時，不同離子的親和力差異顯著減少氨基酸與酸堿兩種樹脂都能發(fā)生交換? 離子交換法從復雜的混合物中，分離性質相似大分子的方法之一，依據的原理是物質的酸堿性、極性，也就是所帶陰陽離子的不同。電荷不同的物質，對管柱上的離子交換劑有不同的親和力，改變沖洗液的離子強度和pH值，物質就能依次從層析柱中分離出來。 ? 離子交換樹脂的結構與功能(以732樹脂為例)離子交換樹脂是由本體(由高分子化合物(苯乙烯)和交聯劑（二乙烯苯）組成的高分子共聚物母體及磺酸基、羧基、胺基等 活性基團兩部分組成。交換基團(由能起交換作用的陽(陰)離子（Ｈ＋）和與交換樹脂本體聯結在一起的陰(陽)離子（SO3）兩部分組成（磺酸基）。 直接發(fā)酵法是目前生產賴氨酸的主要方法。采用的生產菌主要有谷氨酸棒桿菌和黃色短桿菌的代謝調節(jié)突變株賴氨酸生物合成途徑及調節(jié)機制二氨基庚二酸途徑　　細菌、綠藻、原生蟲和高等植物中α－氨基己二酸途徑　　酵母、霉菌中賴氨酸生產菌育種途徑一、 優(yōu)先合成轉換　　降低高絲氨酸脫氫酶活性二、 切斷支路代謝　　營養(yǎng)缺陷型的選育（通過誘變使高絲氨酸脫氫酶缺失，切斷向蘇氨酸和蛋氨酸的代謝流）