【正文】 世界上最先進的生物酶工程技術(shù)提取，以護發(fā)生發(fā)、護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。 味精的安全評價 味精在長期使用的 過程中曾一度蒙受 “ 不白之冤 ”。 由于人們對味精的營養(yǎng)特性缺乏全面 、 科學(xué)的了解，認為味精沒有營養(yǎng)，甚至對人體有害 。 一些人進餐后感到頭痛 、 胸悶 、 惡心 、 嘔吐 、 心悸 、 腹痛等不適就歸咎于味精，稱之為 “ 味精癥狀 ”。 此外，味精在長時間高溫情況下會轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼徕c，不顯鮮味的同時還具有輕微的毒性，加之對 “ 味精毒害健康 ” 這類話題的反復(fù)炒作，味精曾一度被懷疑是不可安全食用的增鮮調(diào)味品 。 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 120mg。 但國際上許 多權(quán)威機構(gòu)都做過味精的各種毒理試驗，到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)味精在正常使用范圍內(nèi)對人體有任何危害的依據(jù)，即證明食用味精是安全的 。 1973 年，聯(lián)合國食品法規(guī)委員會（ CAC）把谷氨酸鈉歸入推薦的食品添加劑的 A（ I）類（安全型類） 。隨后在 1987年荷蘭海牙舉行的第 19屆聯(lián)合國糧農(nóng)及世界衛(wèi)生組織食品添加劑法規(guī)委員會會議正式宣布，取消對味精食用加以限量的有關(guān)規(guī)定，并一致認為味精是食品風(fēng)味的增強劑，使用是安全的 。 美國食品藥品管理局（ FDA）在搜集了9000 種以上的文獻和試驗數(shù)據(jù)后，又追加以新的動物試驗，得出了 “ 在現(xiàn)在的使用 量 、 使用方法條件下，長期食用味精對人體沒有任何障礙 ” 的結(jié)論 [4]。 1999年，我國完成了味精的長期毒理試驗，這是我國首次獨立完成對國內(nèi)味精的試驗，試驗得出與國際上一致的結(jié)論，即使用味精是安全的 。 味精的合理使用 味精具有很強的鮮味，用水稀釋 3000 倍，仍能感到其鮮味，味閾值為 %?；谖毒术r效果的影響因素，在使用味精時應(yīng)注意 一般罐頭、臘腸類用量為%~%，濃縮湯料、速食粉可用 3%~10%，水產(chǎn)品、肉類用量 %~%，醬油、醬菜、腌漬食品用量為 %~%，面包、餅干、 配制酒、釀造酒用量為內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 %~%，竹筍、蘑菇罐頭用量為 %~%。 孕婦及嬰幼兒不宜吃味精 ,因味精可能會引起胎兒缺陷；老人和兒童也不宜多食 。 高血壓患者若食用味精過多，會使血壓更高 。 所以，高血壓患者不但要限制食鹽的攝入量，而且還要嚴格控制味精的攝入，腎炎 、 水腫等疾病的病人亦如此 [5]。 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 120 mg，但味精在 pH5 以下的酸性條件長時間受熱，都會發(fā)生分子內(nèi)脫水生成焦性谷氨酸，導(dǎo)致鮮味消失，還會產(chǎn)生輕微毒性，所以食用味精一定要注 意食用量的限制。 味精的合理選購 味精是家庭生活常用的調(diào)味品，科學(xué)合理地選用優(yōu)質(zhì)味精，不但能讓人們享受到美食，而且可以達到增進健康的目的 。 而使用假冒偽劣味精，不僅影響到人們的正常飲食，而且可能會危及到人體健康和安全，為此在選購味精時應(yīng)注意識別真假 、 優(yōu)劣 。 優(yōu)質(zhì)味精其顆粒形狀一致，顏色潔白有光澤，顆粒間呈散粒狀態(tài)，用水稀釋至 1∶ 100的比例后，口嘗仍感到有鮮味；而劣質(zhì)味精顆粒形狀不統(tǒng)一，大小不一致，顏色發(fā)烏發(fā)黃，甚至顆粒成團結(jié)塊，用水稀釋至 1∶ 100的比例后，只能嘗到苦味 、 咸味或有甜味但無鮮味 。 味精的質(zhì)量 不僅與顆粒的潔白明亮程度有關(guān)，還取決于谷氨酸鈉的含量 。 市場上銷售的味精，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 。 谷氨酸鈉含量高，色澤潔白的，其質(zhì)量就好 [8]。 從增進人體健康的角度出發(fā)，選購時可從產(chǎn)品名稱 、 配料表和谷氨酸鈉含量來判定產(chǎn)品是純味精（無鹽味精） 、 含鹽味精還是特鮮（強力）味精 。 盡量使用含谷氨酸鈉 99%的純味精 。 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，經(jīng)過濾、中和、脫色、結(jié)晶而制得。每生產(chǎn) 1 噸 99%味精好用面筋 噸。此法由于原料來源少，收率低，周期長，設(shè)備腐蝕嚴重，勞動條件差，成本高等，現(xiàn)已被淘汰。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 (2)司蒂芬廢液提取法 以甜菜為原料的糖廠，約有甜菜重 4%的糖蜜副產(chǎn)物。從糖蜜中回收蔗糖后的廢液，稱為司蒂芬廢液，經(jīng)濃縮，用 50%的 NaOH 溶液水解可制得味精。這是因為甜菜糖液中含有谷氨酰胺，在制糖過程中變成吡咯烷酮羧酸，與堿供熱即水解為 L谷氨酸。此法設(shè)備龐大，工藝復(fù)雜，而且原料有局限性，很少有工廠使用此法生產(chǎn)。 (3)發(fā)酵法 1956 年，日本木下祝郎發(fā)表了用細菌發(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)開發(fā)成功，由此開創(chuàng)了味精生產(chǎn)的新時代。發(fā)酵法可用廣泛存在的淀粉質(zhì)為原料，不局限于面筋的蛋白質(zhì)，周期短，收率高，成本低，是目前世界上各國采用的主要方法。所用的細菌有短桿菌，棒桿菌，小桿菌和節(jié)桿菌。淀粉水解為葡萄糖后，加適量有機氮源和尿素，在適當(dāng)?shù)耐L(fēng)、攪拌下，葡萄糖經(jīng)細菌作用，經(jīng)過三羧酸循環(huán)，在谷氨酸脫氫酶的作用逆反應(yīng)下，在還原性輔酶Ⅱ的存在下，α 酮戊二酸進行還原、氨化反應(yīng)生成大量 L谷氨酸。粗谷氨酸用純堿中和至 ，即生成有鮮味的谷氨酸一鈉。若中和至 以上，則生成完全無鮮味的谷氨酸二鈉。此法每生產(chǎn) 1 噸 99%味精耗用淀粉 噸。 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，會導(dǎo)致代謝途徑不向谷氨酸方向進行，并使細菌細胞膜中不飽和脂肪酸和磷脂增高，阻礙谷氨酸向體外分泌。所以要改用耐生物素的油酸、甘油缺陷性和溫度敏感型菌種；或者添加青霉素適當(dāng)阻止細胞壁合成；添加表面活性劑以增加細胞膜透性等才能提高產(chǎn)量。用石油或醋酸為原料也能發(fā)酵生產(chǎn)味精，但消費者擔(dān)心石油殘留物會致癌，未能投產(chǎn)。 (4)合成法 石油裂解氣丙烯經(jīng)羰化、氨化稱為丙烯腈，再經(jīng)氰胺化為 α 氨基戊二腈，以 NaOH 水解、 H2SO4 酸化成 DL 型谷氨酸，再經(jīng)光學(xué)拆分為 L谷氨酸。此法需20MPa 的高壓， 120℃以上高溫。用此法生產(chǎn)時有毒氣（氫氰酸）存在，設(shè)備投資比發(fā)酵法大 1 倍，工藝復(fù)雜，故未能推廣。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 12 味精的發(fā)展及趨勢 發(fā)展歷程 1866年德國里坦森用硫酸分解小麥中的面筋，最先分離出谷氨酸。 1872年赫拉西維茨等用酪蛋白也制得谷氨酸。 1890年沃爾夫利用α 酮戊酸經(jīng)溴化后合成DL谷氨酸。 1908年日本池田菊苗在研究海 帶汁的鮮味時，證實此鮮味物質(zhì)即為L谷氨酸一鈉。 1956年，日本木下祝郎發(fā)表了用細菌發(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)開發(fā)成功，由此開創(chuàng)了味精生產(chǎn)的新時代。 我國味精生產(chǎn)已經(jīng)有多年的生產(chǎn)歷史 ， 從 1923年我國面筋水解法生產(chǎn)味精到1958年利用淀粉糖發(fā)酵法生產(chǎn)味精研究開始 ， 我國利用發(fā)酵法生產(chǎn)味精 ， 已經(jīng)走過了 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)進行發(fā)酵生產(chǎn) ， 使發(fā)酵產(chǎn)酸達到 ％ 左右 ， 糖酸轉(zhuǎn)化率在 60~65％ ， 90年代后期 ， 我國部分味精廠在淀粉味精發(fā)酵行業(yè)開始進行以適量高生物素 、 大種量 、 高通風(fēng)的發(fā)酵技術(shù)實驗 ， 加上我國大專院校 、 科研機構(gòu)對淀粉制糖工藝 、 發(fā)酵菌種以及工藝控制方法及裝備水平進行大量研究和改進 ,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%。 味精產(chǎn)業(yè) 20xx 年的全球市場約為 170 萬噸， 20xx 年增長到 210 萬噸。我國是味精生產(chǎn)大國， 20xx 年中國味精產(chǎn)量 萬噸，占世界 53％， 20xx 年產(chǎn)量136 萬噸，居世界第一，而技術(shù)水平和設(shè)備水平的不斷提高，也逐漸縮短了與國際先進水平的差距。 發(fā)展趨勢 就國內(nèi)市場來講，隨著我國人民生活水平提高和膳食結(jié)構(gòu)的改變，以及對味精認識的普遍提高，味精的需求量不斷增大，人均消費水平逐年提高，我國華東、中南、西南、華南地區(qū)人均年消費量已上升為 左右，近年來西北地區(qū)也從原來的人均年消費水平不足 增長到現(xiàn)在的人 均 左右。我國味精的主內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 13 要消費群體在城市，城市居民年消費量占到總產(chǎn)量的 70%以上，農(nóng)村市場的發(fā)展?jié)摿薮蟆? 從全球范圍來看，味精的消費主要集中在日本、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始逐年增長，尤其是國外市場對味精的消費不僅僅限于調(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)。 由此可見，味精行業(yè)在食品和其他工業(yè)中將占據(jù)重要的地位，味精的消費市場開拓是很有前景的。 第三章 味精的生產(chǎn)工藝 概述 味精生產(chǎn)全過程可劃分為四個工藝階段 ： (1)原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備； (2)種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵； (3)谷氨酸的提取； (4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。如圖 31。與這四個工藝階段相對應(yīng)味精生產(chǎn)廠家一般都設(shè)置了糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產(chǎn)車間。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 菌 種冷 卻空 氣斜 面 培 養(yǎng)搖 瓶 擴 大 培 養(yǎng)種 子 罐 擴 大 培 養(yǎng)預(yù) 處 理預(yù) 處 理過 濾等 電 點 調(diào) 節(jié)空 氣 壓 縮 機氣 液 分 離過 濾 除 菌配 料發(fā) 酵沉 淀離 心原 料母 液 粗 谷 氨 酸溶 解離 子 交 換 處 理粗 谷 氨 酸 溶 液 中 和 制 味 精過 濾除 鐵脫 色濃 縮 結(jié) 晶離 心小 顆 粒 大 顆 粒干 燥 過 篩拌 鹽 粉 碎顆 粒 味 精過 篩粉 狀 味 精淀 粉 水 解 糖 圖 31 味精生產(chǎn)總工藝流程圖 生產(chǎn)谷氨酸的菌株 由味精生產(chǎn)企業(yè)、行業(yè)專家和有相關(guān)專業(yè)刊物的報道看，我國現(xiàn)有生產(chǎn)谷氨酸的菌種有 3 種：生物素亞適量型菌種、高生物素及表面活性劑型菌種、溫度敏感型菌種。 (1)生物素亞適量型菌種 它是谷氨酸發(fā)酵較為普遍使用的菌種，具 有產(chǎn)酸穩(wěn)定、提取收率高、發(fā)酵周期短、不易染菌、放管體積小和經(jīng)濟效益好等優(yōu)點?，F(xiàn)在全國味精行業(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%。生物素內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 15 亞適量型菌種工藝路線是液化、糖化、發(fā)酵、提取和精致，為等電加離交的提取工藝。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，達到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)排放。 (2)高生物素及表面活性劑型菌種 高生物素及表面活性劑型菌種以糖蜜為原料，不具有廣泛代表，已被取代。 (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)勢成果轉(zhuǎn)化的主要原因。據(jù)調(diào)查，只有山東鈴蘭和河南周口兩家在使用溫度敏感型菌種，尚處于生產(chǎn)試驗階段；安徽豐源原設(shè)計用溫度敏感型菌種，設(shè)計能力年產(chǎn) 6000t 谷氨酸，據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，豐源廠已轉(zhuǎn)產(chǎn)為賴氨酸。 總的來講，各谷氨酸生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益還是相當(dāng)可觀的。從現(xiàn)在的谷氨酸市場考察情況看，谷氨酸的利潤空間還是很大的，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)濟效益好。此設(shè)計選用生物素亞適量型菌種。 谷 氨酸的發(fā)酵機理 谷氨酸發(fā)酵機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。圖 32 是以谷氨酸棒桿菌為實驗材料所證實的谷氨酸合成途徑。葡萄糖經(jīng)過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 進入 TCA循環(huán)，另一部分固定二氧化碳生成草酰乙酸或蘋果酸，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)過還原共軛的氨基化反應(yīng)生成谷氨酸。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 葡 萄 糖6 磷 酸 葡 萄 糖6 磷 酸 果 糖 6 磷 酸 葡 萄 糖 酸1 , 6 二 磷 酸 果 糖 5 磷 酸 戊 糖3 磷 酸 甘 油 酯乙 酰 輔 酶 A丙 酮 酸C O2草 酰 乙 酸檸 檬 酸順 烏 頭 酸異 檸 檬 酸草 酰 琥 珀 酸α 酮 戊 二 酸琥 珀 酸延 胡 索 酸蘋 果 酸乳 酸乙 醛 酸乙 酰 輔 酶 AN A D H2N A D+C O2N A D P+N A D P H2N A D+N A D H2N A D H2C O2C O2C O2