微生物工程设计50机械搅拌通风发酵罐的设计民(2)

来源：网络收集时间：2026-01-24

导读：第二章谷氨酸的发酵工艺 2.1发酵法概述谷氨酸的发酵生产全过程可划分为三个工艺阶段（1）原料的预处理及糖化；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提� � 谷氨酸发酵是一个比较复杂的生化过程，野生型谷

第二章谷氨酸的发酵工艺

2.1发酵法概述

谷氨酸的发酵生产全过程可划分为三个工艺阶段（1）原料的预处理及糖化；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取。

谷氨酸发酵是一个比较复杂的生化过程，野生型谷氨酸产生菌不能在体外大量地积累谷氨酸，故生产上常采用代谢调节异常化的细菌为菌种。这些菌种对环境因素的变化非常敏感，易受多方面环境条件的影响，包括发酵培养基配比、温度、溶解氧、pH、NH4+浓度等。在适宜的培养条件下，谷氨酸生产菌能够将50%以上的糖转化成谷氨酸，只有极少量的副产物。否则，几乎不产生谷氨酸，而得到大量的菌体或者由谷氨酸发酵转换成积累乳酸、琥珀酸或α-酮戊二酸、丙氨酸、缬氨酸、谷氨酰胺、乙酰谷酰胺等发酵。因此，谷氨酸发酵必须严格控制工艺条件。图2.1为谷氨酸发酵工艺流程[3]。

摇瓶扩大培种子罐扩大培溶解离子交换处理中和制味精粗谷氨酸溶粗谷氨粗谷氨酸母液干燥拌盐粉碎干燥过滤沉淀离心小结大结等电点调离心配料发酵过滤除脱色过滤淀粉水解气液分离过滤水解冷却除铁斜面培养预处空气压缩菌种原料空气浓缩结粉状味精成品味精图2.1味精生产工艺流程

2.1.1 原料的预处理及糖化

2.1.1.1 生产原料简介

玉米、小麦、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最为常用，大米进行浸泡磨浆，再调成15Bx，调pH6.0，加细菌α-淀粉酶进行液化，85℃30min，加糖化酶60℃糖化24h，过滤后可供配置培养基。甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。糖蜜原料因含丰富的生物素，不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源。预处理方法为，活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物素。也可以再发酵液中加入表面活性剂或添加青霉素。 2.1.1.2 原料处理[3]

非粮食原料除糖蜜外，一般不需要预处理，可直接用来配制培养基；而糖蜜中生物素含量过高，虽然生产菌可以良好生长，但采用一般谷氨酸的生产方法，则不积累谷氨酸，故在采用糖蜜为主要原料时，常对糖蜜进行预处理。大多数谷氨酸发酵菌种都不能直接利用淀粉和糊精，因此用淀粉质原料进行谷氨酸生产时，必须先将淀粉水解成葡萄糖，才能供其发酵。

在工业上，淀粉的处理主要是指糖化，制得的水解糖叫淀粉糖。可以用来制备淀粉水解糖的原料有很多，主要有薯类、玉米、小麦、大米等。我国多数味精生产长时利用酸水解法来进行淀粉的水解。

1) 调浆首先将原料淀粉、水和工业盐酸调成均匀的淀粉乳，为便于操

作控制，生产上加盐酸量常以淀粉浆pH值为指标，控制pH在1.5左右。

2) 糖化在水解锅内加入一定量的水，然后将水解罐顶预热至100-1050C，蒸汽压力为9.8-19.6kPa之间，水解时间控制在10-20min。 3) 中和采用酸化糖化淀粉需要用碱中和酸。一般淀粉水解完毕，水解糖

液中葡萄糖含量约为16%-18%左右，其中还含有多余的酸，必须要用碱中和。

4) 脱色过滤糖化液中杂质的存在对糖液质量影响很大，通过调节pH，

将水解糖液调至等电点时，蛋白质和谷氨酸的溶解度最小，便于沉淀

过滤，色素则可用活性炭吸附法除去。中和结束后，最后让经过中和脱色的水解糖液静置1-2h，使其充分沉淀，待液温将至45-500C时，用泵打入过滤器过滤，过滤后的糖液送贮糖桶备用。

2.2 培养基的制备

谷氨酸发酵培养基组成包括碳源、氮源、无机盐和生长因子等。 2．2.1碳源

目前使用的谷氨酸生产菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄糖、果糖等，有些菌种还能利用醋酸、正烷烃等做碳源。

在一定的范围内，谷氨酸产量随葡萄糖浓度的增加而增加，但若葡萄糖浓度过高，由于渗透压过大，则对菌体的生长很不利，谷氨酸对糖的转化率降低。国内谷氨酸发酵糖浓度为 125-150g/L，但一般采用流加糖工艺。 2.2.2 氮源

常见无机氮源：尿素，液氨，碳酸氢铵。常见有机碳源：玉米浆，豆浓，糖蜜。当氮源的浓度过低时会使菌体细胞营养过度贫乏形成“生理饥饿”，影响菌体增殖和代谢，导致产酸率低。随着玉米浆的浓度增高，菌体大量增殖使谷氨酸非积累型细胞增多，同时又因生物素过量使代谢合成磷脂增多，导致细胞膜增厚不利于谷氨酸的分泌造成谷氨酸产量下降。

谷氨酸发酵的碳氮比为100：(15~21)，当碳氮比为100：11时才开始积累Glu。目前生产L-Glu多采用尿素作为氮源，进行分批流加，流加时温度不易过高（不超过45℃），否则游离氨过多，使初始pH值过高，抑制菌体生长。 2.2.3 生物素

含硫水溶性维生素，是B族维生素的一种，又叫做维生素H或辅酶R。广布于动物及植物组织，已从肝提取物和蛋黄中分离，是多种羧化酶辅基的成分。生物素的作用主要影响谷氨酸生产菌细胞膜的通透性，同时也影响菌体的代谢途径。生物素对发酵的影响是全面的，在发酵过程中要严格控制其浓度。（具体可看控制膜渗透性）

2.3 种子扩大培养基

由于现代的发酵工业产业生产规模越来越大，谷氨酸生产的发酵罐容积可达几十立方米甚至几百立方米。要使微生物在几十个小时的较短时间内，完成如此巨大的生物转化的任务，必须首先培养出数量巨大、代谢旺盛的种子。目前，谷氨酸发酵的种子扩大培养基普遍采用二级种子培养流程。 3.3.1 斜面种子的制备

种子培养基以多含有有机氮而不含或少含糖为原则。一般采用细菌肉汤培养基：葡萄糖0.1%，蛋白胨1.0%,牛肉膏1.0%,氯化钠0.5%,琼脂2.0%-2.5%,pH7.0-7.2（传代和保存斜面时不加葡萄糖）。 2.3.3 种子扩大培养

液体种子培养的目的在于大量繁殖活力强的菌体，培养基中应少含糖分，多含有机氮，培养条件必须有利于菌体生长。培养温度7338和B9类菌30-320C、T6-13类菌钟以33-340C，接种量一般为1%，培养时间以7-8h为宜。部分工厂直接以培养好的大型斜面作为一级种子使用。一次制备一批大型斜面一级种子，贮存于冰箱中，供本厂使用一星期左右。

2.4 谷氨酸发酵

[3]

适应期，尿素分解氨使pH上升。糖不利用。2-4h。接种量和发酵条件控制使改期缩短。

对数生长期，糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形，不产酸，12h。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℃。

菌体生长停止期，谷氨酸合成，糖和尿素分解产生α-酮戊二酸和氨用于合成谷氨酸。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℃。

发酵后期，菌体衰老糖耗慢，残糖低。营养物耗尽酸浓度不增加时，及时放罐。

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