【文章內(nèi)容簡介】 度可提高溶氧濃度)、液化培養(yǎng)基、中間補(bǔ)水、添加表面活性劑等工藝措施，來改善溶氧水平。 泡沫對(duì)發(fā)酵的影響泡沫過多會(huì)引起大量逃出發(fā)酵液而造成浪費(fèi)和污染泡沫上升到罐頂時(shí)，可能從軸封滲漏，造成浪費(fèi)和污染泡沫過多就會(huì)降低發(fā)酵罐的裝填系數(shù)，降低設(shè)備利用率泡沫過多影響通氣攪拌效果當(dāng)泡沫穩(wěn)定時(shí)，代謝氣體不能及時(shí)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(zhì)存在。具體包括： 物質(zhì)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(nèi)部泡沫：出現(xiàn)在粘稠的發(fā)酵液中，當(dāng)谷氨酸發(fā)酵感染雜菌和噬菌體等不正常發(fā)酵時(shí)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(jī)械消泡：耗式消泡器，離心式、刮板式、蝶片式優(yōu)點(diǎn)：不城在發(fā)酵液中加其它物質(zhì)缺點(diǎn)：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(shè)備和消耗動(dòng)力?；瘜W(xué)消泡：優(yōu)點(diǎn)：消泡效果好，作用快缺 點(diǎn)：需消泡劑 ，存在影響菌體生長或代謝產(chǎn)物積累的可能，增加了染菌機(jī)會(huì)，影響氧的傳遞。消泡劑消泡的機(jī)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(duì)氣液界面的鋪展系數(shù)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(jià)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(jià)低，消泡能力強(qiáng)。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(chǎn)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(chǎn)酸和轉(zhuǎn)化率的提高。甜菜糖蜜添加吐溫發(fā)酵工藝工藝特點(diǎn)：高生物素、大接種量、添加表面活性劑(吐溫60)，產(chǎn)谷氨酸高、轉(zhuǎn)化率高。基本原理發(fā)酵期間，向發(fā)酵培養(yǎng)基中添加吐溫60，高級(jí)飽和脂肪酸(C1618)及其親水醇酯類，對(duì)脂肪酸的合成有拮抗作用，控制磷脂合成，形成不完全的細(xì)胞膜，谷氨酸向膜外泄漏能力增強(qiáng)。在生產(chǎn)過程中，必須控制好添加吐溫60、飽和脂肪酸等拮抗物質(zhì)的時(shí)間與濃度，一般在發(fā)酵階段的對(duì)數(shù)生長期的早期(45h)添加。發(fā)酵工藝控制要點(diǎn)添加吐溫60的時(shí)間與添加量：,%接種量：接種量少，菌體增殖緩慢，吐溫添加時(shí)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(chǎn)酸期縮短，后期產(chǎn)酸速度不高。4%5%pH的控制：,。、產(chǎn)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(fēng)量控制：采用梯形通風(fēng)控制，分3級(jí)或4級(jí)提風(fēng)，達(dá)最高風(fēng)量后維持10h，再分3級(jí)4級(jí)降風(fēng)。生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)菌在發(fā)酵過程中的代謝特點(diǎn)及其變化，由排氣中CO2含量，反饋控制通氣強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)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(chǎn)谷氨酸，細(xì)胞有較好的滲透性，%%時(shí)，采用適當(dāng)工藝條件，充分發(fā)揮殘余酶活，使糖的氧化中間產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化。在放罐前12h，采用低通風(fēng)（或停攪拌保壓）、適當(dāng)溫度、適當(dāng)pH，可取得較好的效果添加青霉素可抑制糖肽轉(zhuǎn)肽酶，阻止細(xì)胞壁肽聚糖的生成，使谷氨酸生產(chǎn)菌形成不完全的細(xì)胞壁，導(dǎo)致細(xì)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(shí)間與濃度是關(guān)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(bǔ)加一次或兩次青霉素添加青毒素的時(shí)間與量青霉素必須在細(xì)胞對(duì)數(shù)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(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞轉(zhuǎn)化。生產(chǎn)過程中，在添加青霉素前u半小時(shí)，每隔5min測一次OD、粘度、菌體重，當(dāng)△，最終的△。當(dāng)接種量為10%時(shí)，當(dāng)接種量為20%時(shí)。加入劑量為35U/mL。有時(shí)需要補(bǔ)加12次適量的青霉素。通風(fēng)控制通過測定溶解氧、排氣中CO排氣中O2等參數(shù)，來調(diào)節(jié)通氣量、攪拌轉(zhuǎn)速等?？捎每刂婆艢釩O2為12%13%來調(diào)節(jié)風(fēng)量。梯形控制通風(fēng)，分34次提風(fēng)，最高風(fēng)量維持10h左右，再分34次降風(fēng)。最高風(fēng)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(dāng)殘?zhí)墙抵粒矗r(shí)，開始流加含糖50%的甘蔗糖蜜，至總糖濃度達(dá)20%（發(fā)酵時(shí)的糖濃度始終保持在4%左右），產(chǎn)酸10%以上，轉(zhuǎn)化率50%55%，發(fā)酵周期30h左右。工藝特點(diǎn)發(fā)酵穩(wěn)定，較粗放，不易染菌，產(chǎn)酸時(shí)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(shù)大，有利于菌體生長和胞內(nèi)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(shí)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(chǎn)酸率、轉(zhuǎn)化率和設(shè)備利率高甘蔗糖蜜預(yù)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(jī)或沉淀槽分離雜質(zhì)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(bǔ)糖工藝要點(diǎn)：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(fēng)）與補(bǔ)料速率關(guān)聯(lián)；經(jīng)驗(yàn)：時(shí)間選擇發(fā)酵中前期，即在1214h時(shí)開始流加，此時(shí)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(chǎn)谷氨酸機(jī)理堿基置換 224。 對(duì)應(yīng)的酶在稍高溫度下易失活224。 不能生成細(xì)胞膜合成所需物質(zhì)224。較低溫度菌體正常生長，當(dāng)溫度提高到一定程度時(shí)，菌體便停止生長而大量產(chǎn)酸。提高發(fā)酵產(chǎn)酸率的主要措施選育高產(chǎn)菌種，改良菌種性能改進(jìn)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(dòng)化通電發(fā)酵法固定化連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸一次高濃度糖發(fā)酵一次性投糖濃度達(dá)180－200g/L進(jìn)行發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)：操作方便，設(shè)備利用率高，谷氨酸濃度高，容易提取。缺點(diǎn)及解決措施：糖濃度高，滲透壓大，菌體不適應(yīng)。同時(shí)糖濃度高，氧傳遞阻力增大，應(yīng)強(qiáng)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(chǎn)物的排泄。同時(shí)提高氧的傳遞速率，提高溶氧水平。特別是對(duì)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?；旌咸荚窗l(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(duì)糖轉(zhuǎn)化率提高30%。即使是全部為糖質(zhì)原料也可選用不同種原料混合使用，既可用部分廉價(jià)原料又能提高產(chǎn)酸。谷氨酸的提取發(fā)酵液中不僅有目的產(chǎn)物谷氨酸，還有菌體、殘?zhí)?、色素、膠體物質(zhì)及其他副產(chǎn)物工藝選擇原則：簡單、操作方便、原料價(jià)格低廉、來源豐富、產(chǎn)品純度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、設(shè)備簡單、造價(jià)低、盡量不造成或減少對(duì)環(huán)境的污染　谷氨酸發(fā)酵液的性質(zhì)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(diǎn)法提取谷氨酸特點(diǎn)：設(shè)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(diǎn)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(diǎn)法低溫等電點(diǎn)法一次冷凍等電點(diǎn)法提取工藝，收率達(dá)78－82%%左右。低溫提取谷氨酸）等電－離交法等電點(diǎn)－離子交換、等電點(diǎn)－鋅鹽法總回收率可達(dá)85%。濃縮連續(xù)等電點(diǎn)法等電點(diǎn)提取谷氨酸的原理谷氨酸的兩性解離與等電點(diǎn)谷氨酸在等電點(diǎn)時(shí)，正負(fù)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(dòng)，也不向陰極移動(dòng)，易聚集沉淀。即在等電點(diǎn)時(shí)，谷氨酸的溶解度最小。酸性AA等電點(diǎn)為最小兩個(gè)pk值平均值，堿性AA等電點(diǎn)為最大的兩個(gè)pK值平均值。谷氨酸的溶解度pH對(duì)Glu溶解度的影響溫度對(duì)Glu溶解度的影響其他雜質(zhì)的影響：有其他氨基酸會(huì)導(dǎo)致谷氨酸溶解度增加雜質(zhì)對(duì)Glu溶解度的影響在等電點(diǎn)操作過程中，溶液中g(shù)lu逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫^飽和狀態(tài)，過量的溶質(zhì)便結(jié)晶析出。介穩(wěn)區(qū)時(shí)產(chǎn)生微細(xì)的晶核；然后進(jìn)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(jié)晶а－晶型：斜六方晶體，特點(diǎn)：純度高、顆粒大、質(zhì)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(xì)，純度低，晶體無光澤，質(zhì)量輕，難沉降，結(jié)晶時(shí)常與發(fā)酵液中膠體特質(zhì)粘結(jié)，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(zhì)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(dá)過飽和狀態(tài)，結(jié)晶生成速度慢，難形成晶核或晶核數(shù)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(diǎn)法提取谷氨酸時(shí)必須把發(fā)酵液溫降到30以下再進(jìn)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(xiàn)晶核應(yīng)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(zhǔn)，－，停酸半小時(shí)，取樣復(fù)測pH。 4投晶種與育晶結(jié)晶理論表明，溶液為過飽和時(shí)，經(jīng)歷介穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)兩個(gè)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(shí)間。育晶：，要仔細(xì)觀察晶核生成情況，當(dāng)能目視晶核時(shí)，說明晶核不少，可作為第一步pH終點(diǎn)值，停酸育晶，過2h后，逐步把pH調(diào)到結(jié)晶點(diǎn)，使晶核成長，形成結(jié)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(dòng)劇烈，會(huì)引起晶體磨損，對(duì)晶體成長不利，結(jié)晶細(xì)小攪拌太慢，液體翻動(dòng)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(xì)晶核，結(jié)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(zhì)量11不同谷氨酸產(chǎn)生菌種對(duì)谷氨酸結(jié)晶晶型的影響12玉米漿膠體過多時(shí)對(duì)結(jié)晶的影響13某些氨基酸、多肽類物質(zhì)及雜質(zhì)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(jìn)а－晶型的生成。在相同條件下，影響谷氨酸晶型的關(guān)鍵因素是加酸速度等電點(diǎn)工藝類型帶菌體直接常溫等電點(diǎn)法帶菌體冷凍低溫一次等電點(diǎn)法除菌體常溫等電點(diǎn)法濃縮水解等電點(diǎn)法低溫濃縮等電點(diǎn)法從結(jié)晶方法分類：逐步起晶法和連續(xù)結(jié)晶法（即當(dāng)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(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，利用陽離子交換樹脂對(duì)谷氨酸陽離子的選擇性吸附，使發(fā)酵液中妨礙谷氨酸結(jié)晶的殘?zhí)羌疤堑木酆衔铮鞍踪|(zhì)、色素等非離子性雜質(zhì)得以分離，后經(jīng)洗脫達(dá)到濃縮提取谷氨酸的目的。? 雙柱串聯(lián)工藝流程樹脂預(yù)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(jié)柱”和上柱“漏吸”原因結(jié)柱：谷氨酸以結(jié)晶形式析出，把樹脂粘結(jié)成團(tuán)，把樹?粘結(jié)成團(tuán)，使流速困難、走短路洗脫峰拖長等。漏吸原因等電點(diǎn)－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(jīng)脫色,除鐵鈣鎂等離子,再經(jīng)蒸發(fā)濃縮\結(jié)晶分離干燥篩選得到高純度的晶體或粉體味精,這個(gè)生產(chǎn)過程統(tǒng)稱為精制.? 用于谷氨酸提取的樹脂應(yīng)該具備哪些條件？樹脂使用應(yīng)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(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的親和力隨著離子價(jià)數(shù)和原子序數(shù)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(tuán)性質(zhì)而異，取決于樹脂交換基團(tuán)與H+所形成的酸的酸性強(qiáng)弱在高濃度時(shí)，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(fù)雜的混合物中，分離性質(zhì)相似大分子的方法之一，依據(jù)的原理是物質(zhì)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(zhì)，對(duì)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(qiáng)度和pH值，物質(zhì)就能依次從層析柱中分離出來。 ? 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)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(lián)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(tuán)兩部分組成。交換基團(tuán)(由能起交換作用的陽(陰)離子（Ｈ＋）和與交換樹脂本體聯(lián)結(jié)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(chǎn)賴氨酸的主要方法。采用的生產(chǎn)菌主要有谷氨酸棒桿菌和黃色短桿菌的代謝調(diào)節(jié)突變株賴氨酸生物合成途徑及調(diào)節(jié)機(jī)制二氨基庚二酸途徑　　細(xì)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(chǎn)菌育種途徑一、 優(yōu)先合成轉(zhuǎn)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）