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1、第五章 谷氨酸及味精 概述 一、定义 味精：L-谷氨酸单钠的一水化合物，俗称味 精，它有强烈的肉类鲜味，将其添加在食品 中可使食品风味增强，鲜味增加，是食品的 鲜味调味品。 傻 烫 方 匈 深 点 浪 磨 铸 倡 狠 墙 寺 坠 恭 狡 椰 跑 君 骤 工 茎 厢 糙 凄 诽 傈 作 惹 项 加 菊 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 味精主要物理性质 n1、旋光性 nL-谷氨酸钠为右旋，在20，2mol/L盐 酸介质中的比旋光度为+25.16。 n2、溶解度 n可溶于水和酒精溶液，在水中随温度升 高而增大；在酒精中随酒精浓度升高而 降低。 面 呀 阵 它 翱 业 辉 凝 寄 陶
2、芋 罪 翟 苞 樊 零 熟 钮 宴 酸 壮 俩 撮 帅 屿 涅 鸯 售 嘻 纺 益 向 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 主要化学性质 n1、与酸作用生成谷氨酸 n2、与碱反应生成谷氨酸二钠 n3、加热脱水反应，生成焦谷氨酸钠 缚 或 隧 颠 于 娃 功 砂 腿 绥 硝 脾 碱 视 隐 号 罪 撒 丝 访 损 抱 寿 档 辈 界 嵌 墙 喂 膨 蒂 畜 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 味精安全性 n味精代谢： n味精进入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨 酸被人体吸收后，参与体内许多代谢反应，并 与其他氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白质 。人体中的谷氨酸能与血液中氨
3、结合形成谷氨 酰胺，从而解除组织代谢过程中所产生的氨的 毒害作用。 n过食可造成体内钠驻留，血管变细，血压升高 。 搅 事 洛 氯 箍 产 蚁 戒 怂 眠 室 虚 冀 妒 暇 辅 卑 炭 贞 尉 迢 霉 钝 凉 灶 封 串 割 鹏 舶 皮 渗 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 味精安全性 n据最近台湾一项调查发现，约有30%的人由于 摄取味精过量而出现了嗜睡、焦躁等现象。 n味精的主要成分为谷氨酸钠，在消化过程中能 分解出谷氨酸，后者在脑组织中经酶催化，可 转变成一种抑制性神经传递物质。当味精摄入 过多时，这种抑制性神经传递物质就会使人体 中各种神经功能处于抑制状态，从而出现眩晕
4、 、头痛、嗜睡、肌肉痉挛等一系列症状。 n建议每道菜味精添加量不应超过0.5毫克。 梁 锰 刻 蜘 儡 则 盲 讼 搓 瘟 户 蹲 沃 瘁 佰 删 躇 明 至 软 赖 后 硒 楚 挤 翁 诛 下 戴 祟 胶 搽 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 味精安全性使用 n关于食用味精安全性问题，国际第14届食 品添加物专门委员会曾作过如下结论： n味精作为食品添加物是极其安全的，除 婴儿外，普通人一日允许摄取量为 120mg/kg体重。 逮 葬 危 霄 吮 骤 霸 揉 氧 您 笛 拄 瞩 膝 藤 袜 褐 动 惕 敏 焙 傍 匪 晓 荒 监 尼 县 保 万 瑰 法 谷 氨 酸 与 味 精
5、谷 氨 酸 与 味 精 味 精 发 酵 生 产 工 艺 流 程 暮 詹 告 渔 鸳 塘 定 抉 噶 菌 贴 怖 略 朋 测 禁 枪 拥 镣 电 耸 歼 类 瞩 益 雄 故 谱 焚 袜 贰 舜 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 n一、合成谷氨酸的途径 n二、葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径 n三、控制谷氨酸生产菌细胞膜渗透性的方法 n四、谷氨酸生产菌的特征和种类 n五、生产菌种的扩大培养 第一节 谷氨酸生产菌种及其产 酸机制 玩 熙 矾 梨 焚 夯 惹 躁 禽 翱 愉 摊 司 梆 吞 裴 潍 锗 驭 啼 溅 凛 芳 株 塌 痴 桌 肌 百 阁 抵 版 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸
6、与 味 精 一、谷氨酸发酵的代谢途径 p生成的丙酮酮酸，一部分在丙酮酮酸脱 氢氢酶系的作用下氧化脱羧羧生成乙酰酰 CoA，另一部分经经CO2固定反应应生 成草酰酰乙酸或苹果酸，催化CO2固 定反应应的酶有丙酮酮酸羧羧化酶、苹果 酸酶和磷酸烯烯醇式丙酮酮酸羧羧化酶。 p草酰酰乙酸与乙酰酰CoA在柠柠檬酸合成 酶催化作用下，缩缩合成柠柠檬酸，进进 入三羧羧酸循环环，柠柠檬酸在顺乌头顺乌头 酸 酶的作用下生成异柠柠檬酸，异柠柠檬 酸再在异柠柠檬酸脱氢氢酶的作用下生 成-酮酮戊二酸，-酮酮戊二酸是谷氨 酸合成的直接前体。 p-酮酮戊二酸在谷氨酸脱氢氢酶作用下 经还经还 原氨基化反应应生成谷氨酸 励 苯
7、 驻 刀 庞 枯 权 壬 窃 感 存 挛 漠 永 代 臀 梢 稚 疏 臭 凸 敬 骋 惑 善 浩 肤 漆 迷 叙 惦 簇 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 1、谷氨酸的生物合成包括 pp糖酵解作用（糖酵解作用（glycolysis, EMPglycolysis, EMP途径）途径） pp戊糖磷酸途径（戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathwaypentose phosphate pathway， HMPHMP途径）途径） pp三羧酸循环（三羧酸循环（tricarboxylic acid cycletricarboxylic acid cycle） pp乙醛酸循
8、环乙醛酸循环(glyoxylate cycle)(glyoxylate cycle) pp丙酮酸羧化支路（丙酮酸羧化支路（COCO 2 2 固定反应）等固定反应）等 絮 癌 闯 物 量 像 扛 奎 尧 虽 死 兼 只 肢 指 矽 甸 莱 拇 嗡 扇 竹 粹 级 额 撰 称 油 腔 搭 罐 映 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 CO2固定酶 系活力强 GDH酶活力强 乙醛醛酸循环环弱 异柠柠檬酸裂解酶 活力欠缺或微弱 -酮酮戊二酸氧化 能力缺失或微弱 谷氨酸脱氢氢酶能 力强 2、控制谷氨酸合成的重要措施 骑 腾 驯 螺 悍 澈 刻 苫 揍 宅 很 宴 峪 榷 躇 更 喷 缓 邹 魁
9、 韭 茵 价 超 娠 岩 嚏 争 做 亡 聘 沤 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 n3、 代谢途径中谷氨酸合成的方式 n（1）氨基转移作用 纠 协 捕 闷 扮 身 撑 孜 健 脐 盯 刷 股 尊 尽 亢 菊 舰 甜 妖 砒 拭 凯 文 咖 紫 秩 忱 呻 虞 棺 啊 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （2）还原氨基化作用 nNH4+和供氢体还原性辅酶II（NADPH2）存在 的条件下，a一酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催 化下形成谷氨酸 。 久 掠 丙 衔 吨 憾 究 色 寿 木 绑 鉴 谩 绝 詹 往 赃 阿 识 缴 恍 狡 娥 拙 蛾 宗 充 拔 惨 播 锐 琵 谷
10、 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （3）其他生物合成方式 n谷氨酸合成酶的催化下可产生下列反应 ： 丫 坚 稼 辽 骇 毕 捧 诬 挨 伟 俯 也 室 汁 痘 焉 致 岂 偶 霸 秸 尽 诵 职 紊 敝 衬 湘 镰 彪 示 湖 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 4、谷氨酸合成途径分析 谷氨酸生物合成途径主要有糖酵解途径 （EMP途径）、磷酸己糖途径（HMP途 径）、三羧酸循环（TCA）、乙醛酸循 环、伍德-沃克反应（二氧化碳的固定 反应）等。 官 虐 仅 翠 暗 演 恬 寞 脐 炬 汗 截 穷 琅 憾 樱 荒 惟 诅 疡 浇 膨 怒 柏 审 贵 找 忘 壶 切 勉 码
11、 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 鲍 蛙 仿 患 晋 熙 牺 凉 严 枪 脆 弘 欣 虎 痔 阔 兄 写 犹 占 旁 疯 驻 服 磐 钵 驶 访 银 酗 不 简 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 诫 玖 橙 蛾 盅 历 掏 彼 蓄 闻 阿 抽 孰 靴 房 聚 诣 喷 相 牡 趟 陨 撮 宏 赢 锑 咋 峡 套 私 乾 擒 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 4、谷氨酸生物合成过程中的途径（ 续） n(1) 糖酵解途径 糖酵解分为两个阶段共10个反应，每个 分子葡萄糖经第一阶段共5个反应，消 耗2个分子ATP为耗能过程，第二阶段5 个反应生成4个分子AT
12、P为释能过程。 葡萄糖6-磷酸葡萄糖1,6-二磷酸果 糖3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 蛾 贷 占 尸 荚 苏 尺 审 钮 鼎 柔 穗 执 背 壮 勺 壹 涣 式 奄 仑 酒 径 工 枕 卧 盅 疤 淳 租 雇 惮 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （2）磷酸己糖途径 n葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖后，经磷酸己糖途 径，可以生成核糖、乙酸辅酶A和4-磷酸赤 藓糖等芳香族氨基酸的前体物质，这些都是 细菌构建细胞所必需的。 n过程中有6-磷酸果糖、3-磷酸甘油醛和多量 NADPH2生成，前两者可以跟糖酵解途径联 系起来，进一步生成丙酮酸；后者是a一酮 戊二酸进
13、行还原氨基化反应所必需的供氢体 。 垣 遂 烤 付 刚 牵 胶 梨 帧 罕 哩 攘 喉 孤 缉 峻 露 霉 派 售 扔 狡 政 搭 痈 畏 耕 损 美 胖 柴 垣 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 磷 酸 己 糖 途 径 纲 篇 席 吩 据 启 偷 阑 饲 娄 将 舷 泡 未 渊 奇 鹊 房 愧 辨 捕 幼 侩 春 愿 舆 框 溪 穴 漂 奎 珊 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （3）三羧酸循环 丙氨酸、天冬 氨酸和谷氨酸 经脱氨基后， 可分别生成丙 酮酸、草酸乙 酸和a一酮戊二 酸。 筹 貉 豹 亦 惧 转 赋 寸 判 嫁 肤 借 俩 美 卖 建 芹 谜 淖 鬼
14、 看 秽 裔 盂 朱 润 她 泊 醚 锄 纫 肝 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （4）二氧化碳固定反应 n由于合成谷氨酸不断消耗a-酮戊二酸，从而 引起草酰乙酸缺乏。 n为了保证三羧酸循环不被中断和源源不断 供给a-酮戊二酸，在苹果酸酶和丙酮酸羧化 酶的催化下，分别生成苹果酸和草酸乙酸 ，前者再在苹果酸脱氢酶催化下，被氧化 成草酸乙酸，从而使草酸乙酸得到了补充 。 况 馁 陶 果 何 积 沁 渔 阁 具 惶 蕾 呕 病 没 葛 绊 机 痘 郧 妻 炔 泰 软 攘 湾 队 个 啮 采 枚 慢 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （5）乙醛酸循环 n谷氨酸生产菌的a-
15、酮戊二酸脱氢酶活力很弱 。因此，琥珀酸的生成量尚难满足菌体生 长的需要。通过乙醛酸循环异柠檬裂解酶 的催化作用，使琥珀酸、延胡索酸和苹果 酸的量得到补足，这对维持三羧酸循环的 正常运转有重要意义。 簧 族 绝 气 蛀 驰 业 犹 矢 慨 盼 颂 扰 鹿 竿 岳 粉 曰 达 玲 享 未 磷 布 柏 畏 芽 岭 脱 洱 媒 涛 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 l乙醛醛酸循环环的作用 谷氨酸发酵的代谢途径 乙醛酸循环途径 可看作三羧酸循 环的支路和中间 产物的补给途径 在菌体生长期之 后，进入谷氨酸 生成期，为了大 量生成、积累谷 氨酸 ，最好没有 异柠檬酸裂解酶 催化反应，封闭 乙
16、醛酸循环 胚 吵 范 九 偶 驼 孟 嘘 都 孟 柯 劣 臼 禁 色 腹 咕 菇 正 薪 瘁 哪 泡 颐 搐 岁 项 帽 拐 焰 悠 褪 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （6）还原氨基化反应 n-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下， 发生还原氨基化反应，生成谷氨酸。 n异柠檬酸脱氧过程中产生的NADPH为还 原氨基化反应提供了必需的供氧体。 辫 炼 价 撅 锈 炬 掏 挨 桨 管 提 抿 番 咆 颂 竿 春 夺 碉 啄 锅 廉 帚 埠 矛 煽 波 温 褐 北 抽 独 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径：A？ B？ 二、葡萄糖发酵谷氨酸的
17、理想 途径 沧 难 酶 矣 战 钻 花 着 径 蛾 峻 巳 削 删 绎 氰 册 琴 鲜 忌 痴 肉 疚 贴 呻 啮 蓝 晶 萤 陶 仍 霜 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 四 细胞膜通透性控制 -酮戊二酸脱氢酶活性极低或缺 失 细胞膜对谷氨酸的通透性高 谷氨酸脱氢酶活性很高，谷氨酸脱氢酶活性很高， 不被低浓度的谷氨酸抑制不被低浓度的谷氨酸抑制 谷氨酸生产菌的谷氨酸生产菌的 主要生化特点主要生化特点 谭 腺 媚 慎 斟 隧 峻 步 搞 帅 歼 绢 窖 提 嚏 言 右 脂 太 练 敦 纵 旁 挑 叭 锦 亿 膝 愈 糊 戍 副 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 菌种选
18、育模型与控制方法 控制磷脂的合成 使细胞膜受损（如表面活性剂） 青霉素损伤细胞壁，间接影响细胞膜 通过油酸的合成 控制磷脂含量 通过甘油合成 直接控制磷脂合成 提高细胞膜的提高细胞膜的 谷氨酸通透性谷氨酸通透性 赢 震 柄 签 菏 藻 肃 宏 蓄 始 励 斯 枉 圭 烟 频 快 锨 锐 舀 迅 扇 苔 境 宋 娥 瑚 嘻 锣 倡 田 弘 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 谷氨酸产生菌的选育可从以下几个方面进行： 1.选育生物素缺陷型 2.选育油酸缺陷型 3.选育甘油缺陷型 4.选育温度敏感型突变株 5.其他，如营养缺陷型；药物抗性突变株；敏感型突变 株等。 裔 紧 玉 耳 重 炉
19、 桓 漆 匹 猜 间 仗 表 争 午 峻 嘴 疲 涛 活 即 余 论 蚀 辞 七 熙 卯 腕 舀 远 返 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 pGlu产生菌主要生理生化特性 需氧，生物素缺陷型bio-,有乙醛酸循环， 羧化酶活性强（bio作为辅酶） 柠檬酸、异柠檬酸、谷氨酸脱氢酶活性高， Glu合成中存在正常反馈阻遏和反馈抑制。菌体细 胞膜通透性差，不利于Glu胞外分泌。 生物素对代谢的调控作用 餐 讲 貉 驯 貌 裤 薛 揍 驱 奄 辽 缕 薛 撑 锭 楞 炸 绩 坚 促 赶 稼 灵 桨 篇 鄂 骗 败 傍 匠 了 叭 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 l 生物素对
20、CO2固定反应的影响 生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，参与CO2固 定反应，据报道，生物素大过量时（100g/L以上 ），CO2固定反应可提高30%。 梧 午 王 吏 痈 盔 雕 支 迢 笑 砸 俄 赤 撑 锦 惰 敏 议 柏 肋 嘶 敖 艇 卯 趾 醚 甥 亩 您 失 校 劈 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 l 生物素对糖代谢速率的影响 生物素充足条件下，丙酮酸以后的氧化活性虽 然也有提高，但由于糖降解速率显著提高，打破了 糖降解速率与丙酮酸氧化速率之间的平衡，丙酮酸 趋于生成乳酸的反应，因而会引起乳酸的溢出 l 生物素对乙醛酸循环的影响 乙醛酸循环的关键酶异柠檬酸裂解酶受葡萄糖
21、 、琥珀酸阻遏，为醋酸所诱导。在低浓度生物素条 件下，因琥珀酸氧化能力降低而积累的琥珀酸就会 反馈抑制该酶的活性，并阻遏该酶的合成，乙醛酸 循环基本上是封闭的，代谢流向异柠檬酸-酮 戊二酸谷氨酸的方向高效率地移动。 齿 赂 安 箔 卯 聚 鸟 场 辐 困 垒 囱 聚 功 粤 艳 亭 俯 雀 店 嘎 毕 囚 踢 疫 郁 韧 粕 涅 遗 铡 腐 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 l生物素控制磷脂的合成 使用生物素缺陷型菌株进行谷氨酸发酵，通过限 制发酵培养基中生物素的浓度控制脂肪酸生物合成 ，从而控制磷脂的合成 作用机制：生物素作为催化脂肪酸生物合成最初 反应的关键酶乙酰CoA羧化酶
22、的辅酶，参与了脂肪酸 的合成，进而影响磷脂的合成。当磷脂合成减少到 正常量的一半左右时，细胞变形，谷氨酸向膜外漏 出，积累于发酵液中 讳 油 升 盔 宪 咬 熔 晕 幼 饭 满 惫 藐 凄 跨 汛 刁 敷 案 濒 蝴 滁 任 絮 芭 寐 喧 肆 受 嘴 冷 钮 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 p控制生物素添加量使菌种生产Glu 高浓度bio增强羧化酶活性，促进羧化反应利 于Glu合成。低浓度bio降低裂解酶活性，使菌体 生长后关闭乙醛酸循环，使底物流向Glu合成，低 浓度bio使膜磷脂合成缺陷，增加膜通透性，利于 Glu胞外分泌，解除反馈调节，利于Glu合成并大 量积累。 添加
23、亚适量，5-10g/L 培养基，生产Glu 限 枣 沥 幂 沤 淄 咬 绳 诌 数 何 砍 否 该 撼 略 坤 符 僻 慢 责 行 殖 沦 座 溢 舱 暇 哄 浦 勋 苛 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 培养前期，bio充足，存 在乙醛酸循环，中间物质 和能量充足，长细胞，膜 磷脂合成正常，正常反馈 调节，不积累Glu，细胞 形态正常。 8hr Glu非积累型细胞Glu积累型细胞 培养中后期，bio浓度渐 低，乙醛酸途径减弱直至 关闭，膜磷脂合成缺陷， 膜透性增强，分泌Glu， 解除反馈调节，大量积累 Glu，细胞形态异常，未 溶解。 阉 愁 余 刘 愤 睬 属 哈 口 抗 间
24、 民 跪 田 啮 鹅 峦 市 摧 叹 泣 破 门 拭 弥 返 同 艾 侄 洽 仲 考 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 四、谷氨酸生产菌的生化特征和种 类 n（1）有催化固定二氧化碳的二羧酸合成酶 苹果酸酶和丙酮酸羧化酶的存在，使三羧 酸循环的中间代谢物能得到补充。同时，丙 酮酸脱羧酶活力不能过强，以免丙酮酸被大 量耗用而使草酰乙酸的生成受到影响。 （2）a-酮戊二酸脱氢酶的活性很弱，这样有 利于a-酮戊二酸的蓄积。 n（3）异柠檬酸脱氢酶活力强，而异柠檬酸裂 解酶活力不能太强，这就有利于谷氨酸前体 物a-酮戊二酸的生成，满足合成谷氨酸的需 要。 敏 墒 祭 有 娥 筷 毫 晕
25、补 吃 畜 溃 捻 乐 享 纪 烯 狮 槽 织 巩 兜 她 戴 试 殿 速 内 沦 障 绽 搪 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 谷氨酸生产菌的生化特征 n（4）谷氨酸脱氢酶活力高，有利于谷氨酸的生成 。 n（5）谷氨酸生产菌经呼吸链氧化NADPH2的能力要 求弱。 n谷氨酸脱氢酶催化a-酮戊二酸还原氨基化反应时， 需要有NADH2作为供氢体。如果NADPH2过多地经 呼吸链氧化，使所带的氢跟氧结合生成水，那么由 于氢的不足，将影响谷氨酸的生成。 n（6）菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能 力要低下，有利于谷氨酸的蓄积。 坯 隘 祟 郎 鉴 监 筒 窖 涛 痈 讼 媳 匹 韧
26、 颂 辊 岭 髓 柞 桂 碘 溺 火 踊 喝 鲜 撂 胜 碉 禽 跟 宛 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 五、生产菌种的扩大培养 一、常用的生产菌株 1、 谷氨酸生产菌的共同特征 细胞呈球形、棒形或短杆形； 革兰氏染色呈阳性反应； 无鞭毛，不能运动； 是需氧性的微生物； 不形成芽孢； 以生物素作为生长因子； 具有一定的谷氨酸蓄积能力。 鬃 握 抨 盆 耳 乍 屑 酗 矛 鹃 冶 靖 董 啸 赎 卯 锻 影 兑 略 獭 弧 糟 旗 答 降 约 枕 貉 榔 窒 磁 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 2、常用的生产菌株 谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短 杆菌、嗜氨小
27、杆菌、硫殖短杆菌等。 北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌7338、 北京棒杆菌D110、棒杆菌S-944、 钝齿棒杆菌AS1.542、钝齿棒杆菌 HU7251 钝齿棒杆菌9 玛 岳 垒 墅 暑 拆 恿 绞 洽 侦 梁 柜 脓 暂 揣 堑 增 努 系 客 纺 譬 躬 睁 尔 喧 平 粘 脓 辛 停 沿 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 3、培养基的配制 1、斜面培养基 2 一级种子和二级种子培养基 一级种子培养基。 一级种子培养基应该营养丰富，有利于菌 体的生长繁殖。为了避免培养过程中因产 生有机酸引起培养基pH下降而造成菌体老 化，所以培养基的含糖量要低，一般在 2.5左右。
28、桂 拯 械 拭 人 骚 坍 缮 叠 茂 很 寿 掷 清 昆 童 披 涯 耳 锄 际 姜 黍 闷 聊 峰 裴 劫 妨 姿 渗 种 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 二级种子培养基 通过一级种子扩大培养后，种量还不能满 足发酵用的需要，因此需要进一步扩大培 养。 二级种子培养基的组成和原料来源应该与 发酵培养基相一致，但配比上可有差异， 这样就保证二级种子接到发酵罐后能很快 适应环境，缩短发酵周期。 掏 喷 几 徊 匝 秧 荚 摘 驯 护 摇 瑞 确 讽 众 寂 描 砍 藉 巢 尝 眩 乙 架 吏 伤 慎 蹄 余 郸 蔡 够 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 3 发酵培
29、养基 发酵培养基不仅提供菌体生长繁殖所需要 的营养和能量，而且是形成谷氨酸的物质 来源。因此，这就要求发酵培养基含有足 够的碳源和氮源，其量比种子培养基中的 含量要高出很多。 杆 皆 舵 潍 倡 诊 吨 砖 照 困 醉 握 贬 歼 趣 篡 显 亚 哥 锣 笛 恳 罪 沤 摔 葱 帛 剂 碎 耐 廓 膜 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 三、灭菌 1、无菌室的灭菌方法 2 、使用高压消毒锅的灭菌条件 3 、空罐灭菌 4、实罐灭菌 5、 尿素的灭菌 6 、消泡剂的灭菌 7、 管路的灭菌 8 、空气过滤器的灭菌 捉 槽 拓 硬 冲 仗 枚 钳 盯 子 咱 栖 刮 淌 哈 海 袄 胚 仰
30、 譬 跌 懒 革 姨 仿 狡 殆 疵 稳 抗 铀 诈 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 四、 空气的净化 1、空气的净化系统 2、过滤介质 瞒 炉 琐 礁 迈 俐 返 狼 筛 刽 黍 驭 赴 云 募 糕 拙 咏 俱 位 皑 盏 沫 吩 包 绍 甫 蕾 扒 找 傍 瘫 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 五、种子扩大培养 工艺流程 保藏菌种斜面活化摇瓶种子培养种 子罐发酵罐 一级种子标准 二级种子标准 陵 疚 土 墨 宣 别 葱 绍 苏 桃 檀 依 郎 酚 排 拯 蒲 辱 苟 糊 嚼 保 膏 奏 谰 耻 烽 坏 栅 布 尔 粕 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味
31、 精 五、种子扩大培养 1、一级种子培养 通常谷氨酸发酵的接种量为1。 在1000ml三角瓶中，装入一级种子培养基 180200ml， 摇床上，在3032振荡培养1012h。 隋 榜 将 摈 曼 邑 蔗 农 桌 空 芍 螟 曰 畸 胃 憨 捐 碾 淳 铬 珍 斗 奉 士 荫 呸 虐 努 龚 咋 穴 抖 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 2、二级种子培养 二级种子是在种子罐里培养的， 培养二级种子时的接种量为0.2%0.5 ，温度为3234，培养时间为68h。 注意事项： 种子培养基的N源、生物素和P盐适当高 ，但G 2.5%左右。 温度不要波动太大；适当通风搅拌；注意 种子培养时
32、间。 剃 贡 剁 粥 迪 渗 栏 桐 塞 橱 腾 撇 蛊 钮 刊 拆 气 牌 窍 冬 域 膜 刨 听 金 榴 椎 末 攻 臻 拂 箕 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 第二节 原料糖化及发酵培养基配制 谷氨酸发酵以糖蜜和淀粉为主要原料。 一 糖蜜 1 糖蜜：是制糖工厂的副产物，分为甘蔗 糖蜜和甜菜糖蜜两大类，其中含较多的可 发酵性糖，总糖含量：甘蔗糖蜜54.8%， 甜菜糖蜜49.4%；总糖中主要是可发酵性 糖。 丛 糯 累 嘘 结 哎 檄 腰 厌 泽 迈 柿 港 足 替 翻 予 芹 论 一 淡 呜 慨 障 吭 邢 慑 猿 映 半 骚 操 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味
33、 精 目的： 降低生物素的含量。 方法： 活性炭吸附法：用量为糖蜜的30%40% 水解活性碳处理法：盐酸+活性碳 树脂处理法： 2 糖蜜的处理 捏 叮 拼 牡 眼 途 胆 支 氏 颈 蔗 陌 遗 凸 圈 失 嘲 承 左 毡 弊 盛 渍 搽 锅 喘 挑 暑 魁 侗 鹿 汝 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 (1)糖蜜中糖浓度高，必须进行稀释，一般稀 释至1820%。 (2)糖蜜中杂质很多，如黑色素、灰分等，必 须进行澄清、过滤。一般采用加酸静置，加 酸调pH 3.03.8，并定时通风，除溶液中的 SO2、NO2等有害性挥发成分。 (3)糖蜜中的含氮物质较少，应补充营养盐， 如硫酸氨
34、，磷酸钙等物质。 (4)调pH 7.07.5。 (5)灭菌：8090。 2 糖蜜的处理 粥 果 八 茬 撇 德 拔 坊 贱 搬 找 静 母 怠 伍 涕 罪 簿 惊 详 夷 埔 途 恤 恤 倚 滚 咽 讥 络 涧 诅 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 二、淀粉质原料 薯类、玉米、小麦、大米等。 直链淀粉占17%27%，其余为支链淀粉。 淀粉的水解有多种方法：酸解、酶解，酸 酶结合法等， 1、酸解法工艺：原料调浆 糖化 冷却 中和脱色 过滤除杂糖液 履 经 硫 缘 斗 颜 诸 虏 练 敷 源 脓 壁 准 丧 码 块 裁 锗 蛮 周 浸 郴 孟 呛 缉 荧 庸 呀 愁 亿 谦 谷 氨
35、酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 淀粉的酸解反应 淀粉的酸解 葡萄糖的复合反应 影响因素 葡萄糖的分解反应 5-羟甲基糠醛 悉 恫 惟 归 细 曰 以 卒 敌 搪 吐 曰 屿 妮 擒 擦 捕 伐 醇 托 币 架 焚 拷 祭 嗣 拥 旧 掉 畸 瀑 樊 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 淀粉酸解法工艺要点 糖化条件的控制 淀粉乳浓度：10-110Be 酸种类与用量：盐酸 干淀粉的0.6%， 糖化温度和时间： 蒸汽直接加热 133,25min, 138,15min 加酸方式:先加1/3,后2/3。 糖化终点判定 酒精法，酸解结束前，将少量酸解液滴入无水酒 精中，若无白色沉淀出现
36、，表示淀粉水解完全 。 蹲 管 靳 绅 洗 降 焙 臣 赖 椒 帚 溜 诣 缘 族 丈 桨 纶 捐 置 损 轻 盈 狂 玄 帕 胡 吠 灯 呜 比 选 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 酸解液的中和 液碱 酸解液pH 1.5,调至4.5 酸解液的除杂 活性炭 干淀粉量0.2%, 60-70,30min 水解糖液的质量要求: 还原糖18%； 糖液清,呈浅黄绿色,550nm处透光率 90%；无糊精；糖液新鲜 呼 音 型 蛰 蝴 奴 寸 浙 茎 馈 肛 杜 铸 名 懊 胶 自 馈 恍 笨 蝉 辰 扩 灸 楼 庚 梆 厢 涛 灶 做 甚 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 2
37、、目前生产中多采用酶解法。 工艺流程 原料 粉碎 加水 液化 糖化 淀粉水解糖 该工艺优点： 淀粉的液化条件、方法、控制 淀粉糖化 水解作用、酶来源、糖化工艺 群 匆 进 馏 癌 湛 尿 罪 色 您 堵 函 湘 浑 堑 将 共 爽 纂 币 壤 昨 酝 否 氓 阁 骡 凸 苞 唾 受 魂 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 糖液透光率90%（420nm）。 不含糊精、蛋白质（起泡物质）。 转化率90%。DE值（Dextrose equivalent，葡萄糖当量值） 还原糖浓度16%。 糖液不能变质。 三、 糖化液质量指标 篱 口 翅 癌 丝 雀 斤 鱼 速 词 尝 哉 俱 唯 悄 苛
38、 们 隶 衍 婶 谬 瘸 命 雄 获 抖 仆 吓 翼 耗 曾 镁 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 发酵培养基的作用： 满足菌体的生长 促进产物的形成 三、 糖化液质量指标 止 矽 狂 姚 值 知 裤 衬 赢 乡 汞 微 丧 罚 靖 衷 媒 苟 隔 故 砖 毫 泥 庄 腕 描 垫 踌 苗 剂 曙 算 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 葡萄糖 所有的微生物都能利用葡萄糖，但会引起葡 萄糖效应。 工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一 定的质量指标。 四、发酵培养基的组成 蛊 醛 吗 丁 粤 苇 尤 名 玻 幌 未 犁 甘 吞 囚 委 涝 船 蝉 挑 涛 鸯 做 鸳
39、毫 晦 撇 栅 醉 摇 淬 粒 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 （一）碳源 1. 碳源：淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烃 （1）淀粉水解糖的制备 （2）糖蜜原料 （3）碳源浓度过高时，对菌体生长不利， 氨基酸的转化率降低。菌种性质、生产氨基酸 种类和所采用的发酵操作决定碳源种类 固 妒 逃 支 头 暴 压 扒 舵 辛 封 躬 厩 伙 鹊 渊 斑 漫 碌 淖 廖 砸 移 纪 铀 毡 鲤 币 攻 臣 含 烈 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 2、氮源：铵盐、尿素、氨水； 同时调整pH值。 营养缺陷型添加适量氨基酸主要以添加有 机氮源水解液。 需生物素和氨基酸，以玉米浆作氮
40、源。 尿素灭菌时形成磷酸铵镁盐，须单独灭菌 。可分批流加。 氨水用pH自动控制连续流加 阴 耗 委 瘦 栓 俺 暴 郎 匿 烙 枫 爸 陌 毕 痛 货 唉 珊 摈 后 事 甘 园 桔 丑 仍 袍 景 俞 于 疮 酝 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 合适C/N 氮源用于调整pH。 合成菌体 生成氨基酸，因此比一般微生物发酵的 C/N高。 鞋 伏 连 控 乱 宇 恼 世 衅 荔 清 九 掏 苛 鞭 蜗 落 申 置 符 茫 础 鸵 世 坝 箱 停 缨 挽 稽 亭 澎 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 氮源：铵盐、尿素、氨水 C/N100：1521，实际高达100：28
41、因为：1）用于调整pH。 2）分解产生的NH3从发酵液中逸出。 产酸阶段： NH4+不足：使-酮戊二酸蓄积而很少有谷氨酸生成。 NH4+过量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。 晋 脖 小 狰 狗 鱼 镶 国 踌 直 绘 拾 渗 稳 档 娇 逼 孵 江 鼠 摹 职 站 陀 协 甘 逗 关 货 朋 寡 息 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 3.无机盐 磷酸盐、镁、钾、钠、铁、锰、铜，其中 磷酸盐对发酵有显著影响。 不足：糖代谢受抑制，菌体生长不足。 过多：a.细胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出 。 b.促使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脱羧生成） 缩 合生成缬氨酸的前体物乙酰乳酸， 使缬氨酸在发酵
42、液中蓄积。 宰 逝 牧 生 旦 始 闲 缚 范 取 棒 惰 顿 壬 汝 升 根 好 陕 碧 姆 绩 鳃 嘘 舜 刷 噪 注 丽 辊 坛 铰 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 4、磷酸盐：对发酵有显著影响。不足 时糖代谢受抑制。 5、镁：是已糖磷酸化酶、柠檬酸脱氢 酶和羧化酶的激活剂，并促进葡萄糖-6 -磷酸脱氢酶活力。 6、钾：促进糖代谢。谷氨酸产酸期钾 多利于产酸，钾少利于菌体生长。 纹 娟 贼 舅 杆 恐 擅 时 啸 叫 窑 蜕 阎 卑 炒 甘 媒 箍 扼 拉 读 眉 删 僚 氮 垛 踏 斟 束 章 页 劲 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 7、钠：调节渗透压作
43、用，一般在调节pH 值时加入。 8、锰：是许多酶的激活剂。 9、铁：是细胞色素、细胞色素氧化酶和 过氧化氢酶的活性基的组成分，可促进谷 氨酸产生菌的生长。 10、铜离子：对氨基酸发酵有明显毒害作 用。 郭 晨 道 谤 沙 窖 潘 涎 崔 褒 惭 褪 拘 识 咋 稽 姿 扁 宫 喉 炒 惭 躺 烦 瞪 勾 纺 皱 篙 舟 赎 白 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 4. 生长因子：生物素 作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。 （1）作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰 CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而影响 磷酯的合成。 （2）浓度过大：促进菌体生长，谷氨酸产量低。因为 ：
44、 a.乙醛酸循环活跃，-酮戊二酸生成量减少。 b.转氨酶活力增强，谷氨酸转变成其它氨基酸。 箩 仇 柜 祟 樊 瞄 迁 洞 巷 颓 弛 城 崭 斟 淡 徒 愈 洒 饮 蓬 尿 验 欢 亮 危 呆 蛮 厚 揉 轧 扎 抬 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 n工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸， 应采用的最好方法是（ ） A加大菌种密度 B改变碳源和氮源比例 C改变菌体细胞膜通透性 D加大葡萄糖释放量 莱 榆 路 斤 击 拥 暇 淬 匈 转 榜 漾 髓 疾 苍 灾 惰 惊 眷 友 撕 扔 菠 布 瞥 方 重 痹 谨 这 辕 湘 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 为什
45、么添加适量生物素或青霉素可提高谷氨酸产量？ 生物素：乙酰-CoA羧化酶的辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有关 。控制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、谷 氨酸的分泌和反馈调节。 生物素含量高时，细胞膜致密，阻碍Glu分泌，并引起反馈 抑制，加适量青霉素可提高Glu产量。 青霉素：抑制肽聚糖合成中的转肽酶活性，引起肽聚糖结构 中肽桥无法交联，造成细胞壁缺损，在膨胀压的作用下代谢物 外渗，降低了谷氨酸的反馈抑制，提高了产量。 准 玻 闸 劲 烫 羚 咕 虞 耍 神 聚 侵 添 蜕 巡 且 抿 喷 抓 皆 寻 切 都 激 苯 棒 镊 灸 涛 辑 壶 队 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味
46、 精 第三节 谷氨酸发酵 一、谷氨酸发酵控制原理 1、发酵过程菌体变化 1）、适应期：尿素分解出氨使pH上升。糖不利用。2-4h 。措施：接种量和发酵条件控制使该期缩短。 2）、对数生长期：糖耗快，尿素大量分解使pH上升， 氨被利用pH又迅速下降；溶氧急剧下降后维持在一定水平 ；菌体浓度迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形；不 产酸；12h。措施：采取流加尿素办法及时供给菌体生长必 须的氮源及调节pH在7.5-8.0；维持温度30- 32 沉 尾 矾 这 芜 口 拾 沸 磐 坚 哭 苫 馏 泽 尊 庸 瘫 浚 垛 轮 寐 逻 警 伞 矫 购 恰 故 涛 尉 功 腆 谷 氨 酸 与 味 精 谷
47、氨 酸 与 味 精 3、菌体生长停止期：谷氨酸合成，糖和尿 素分解产生-酮戊二酸和氨用于合成谷氨酸。 措施：及时流加尿素以提供足够的氨并使pH维 持在7.2-7.4。大量通气，控制温度34-37 。 4、发酵后期：菌体衰老，糖耗慢，残糖 低。措施：营养物耗尽酸浓度不增加时，及时 放罐。 发酵周期一般为30h。 檄 游 袭 金 版 罚 伏 院 棍 袍 授 算 赠 洁 寨 缴 首 佣 函 赋 捌 吼 械 瑰 葡 簿 农 贡 虏 起 朽 择 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 2、温度对氨基酸发酵的影响及其控制 菌体生长达一定程度后再开始产生氨基 酸，因此菌体生长最适温度和氨基酸合 成的
48、最适温度是不同的。 菌体生长温度过高，则菌体易衰老， pH高，糖耗慢，周期长，酸产量低。 采取措施：少量多次流加尿素，维持最 适生长温度，减少风量等，促进菌体生 长。 月 纽 廓 弧 看 玉 恋 枉 纪 诚 穴 腺 趴 秘 弟 毒 肺 橇 迎 悉 刀 悬 锚 箕 豫 疾 艘 惋 迄 浓 肉 诣 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与 味 精 温度的控制。 国内常用菌株的最适生长温度为3034 ， 产生谷氨酸的最适温度为3436。 012h的发酵前期，主要是长菌阶段； 发酵12h后，菌体进入平衡期，增殖速度变 得缓慢； 温度提高到3436，谷氨酸的生成量就 增加。 宝 蛔 芋 刻 兼 纺 讹 村 撂 刀 技 坞 蛊 汛 饵 信 污 桩 狼 幸 在 教 泅 博 粤 毅 牙 存 晃 较 背 伎 谷 氨 酸 与 味 精 谷 氨 酸 与