调味品发酵工艺学复习资料
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第一章味精
1.谷氨酸发酵机制:
谷氨酸的生物合成途径大致是:葡萄糖经EMP途径或HMP途经生成丙酮酸,再氧化成乙酰辅酶A,然后进入TCA,再通过乙醛酸循环、CO2固定作用,生成a-酮戊二酸,a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下生成谷氨酸。
在微生物的代谢中,谷氨酸比天冬氨酸优先合成。谷氨酸合成过量时,谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的合成,使代谢转向合成天冬氨酸;天冬氨酸合成过量后,反馈抑制磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的活力,停止草酰乙酸的合成。所以,在正常情况下,谷氨酸并不积累。
2.谷氨酸的大量积累:
代谢调节控制;细胞膜通透性的特异调节;发酵条件的适合
3.GA生物合成的内在因素
①产生菌必须具备以下条件:α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失(为什么α—KGA是谷氨酸发酵的限制性关键酶?这是菌体生成并积累α—KGA的关键,从上图可以看出,α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物,很快在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A,在正常的微生物体内他的浓度很低,也就是说,由α—KGA进行还原氨基化生成GA的可能性很少。只有当体内α—KGA脱氢酶活性很低时,TCA循环才能够停止,α—KGA才得以积累。);
②GA产生菌体内的NADPH的再氧化能力欠缺或丧失(1、NADPH是α—KGA还原氨基化生成GA必须物质,而且该还原氨基化所需要的NADPH是与柠檬酸氧化脱羧相偶联的。2、由于NADPH的再氧化能力欠缺或丧失,使得体内的NADPH有一定的积累,NADPH对于抑制α—KGA的脱羧氧化有一定的意义。);
③产生菌体内必须有乙醛酸循环(DCA)的关键酶——异柠檬酸裂解酶(该酶是一种调节酶,或称为别构酶,其活性可以通过某种方式进行调节,通过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭,DCA 循环的封闭是实现GA 发酵的首要条件)
④菌体有强烈的L—谷氨酸脱氢酶活性(L—谷氨酸脱氢酶,实质上GA产生菌体内该酶的酶活性都很强,该反应的关键是与异柠檬酸脱羧氧化相偶联)
4.GA发酵的外在因素
5.谷氨酸如何积累:
谷氨酸产生菌大多为生物素缺陷型,谷氨酸发酵时通过控制生物素亚适量,使最后一代细菌细胞变形、拉长,改变了细胞膜的通透性,引起代谢失调,使谷氨酸得以积累。谷氨酸高产菌株丧失或仅有微弱的a-酮戊二酸脱氢酶活力,使a-酮戊二酸不能继续氧化;CO2固定反应的能力强,使四碳二羧酸全部是由CO2固定反应提供,而不走乙醛酸循环,以提高对糖的利用率;谷氨酸脱氢酶的活力很强,并丧失谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈抑制和反馈阻遏.同时NADPH2再氧化能力弱,这样就使a-酮戊二酸到琥珀酸的过程受阻,在有过量铵离子存在的条件下,a-酮戊二酸经氧化还原共遏氨基化反应而生成谷氨酸,生成的谷氨酸不形成蛋白质,而分泌泄漏于菌体外,谷氨酸产生菌不利用体外的谷氨酸,谷氨酸成为最终产物。
6.生物素亚适量的原因(2ug/L~5ug/L):当生物素缺乏时,菌种生长十分缓慢;当生物素过量时,则转为乳酸发酵。
7.谷氨酸生物合成调节机制(P15-16)
8.谷氨酸发酵流程:
9.发酵过程和控制:接种龄和接种量;温度;发酵前期pH值;发酵后期pH 值;供氧对谷氨酸发酵的影响与控制;防止噬菌体和杂菌的污染
10.Glu发酵的四个阶:段适应期;对数生长期;转化期;产酸期。
11.谷氨酸的提取方式:常用方法:等电点法、离子交换法、锌盐法等。为了提高提取收率,有的工厂还采用等电点—钾盐法,等电点—离子交换提取工艺。新技术:电渗析和反渗透法、浓缩等电点法、离子硅藻土过滤等电点法等。
12.噬菌体污染的防治P54
13.谷氨酸制味精工艺流程
14.中和液除铁:硫化钠法;树脂除铁(铁离子的来源:原辅材料、设备腐蚀等
铁的存在形式;Fe2+、Fe3+)
15.谷氨酸中和液的脱色:色素的来源:淀粉制糖、培养基灭菌、发酵液浓
缩等。
用透光率的高低衡量。脱色方法:活性炭脱色、树脂脱色
16.谷氨酸中和液的浓缩与结晶:
中和液的浓缩:溶液到晶体生成过程1形成过饱和溶液2晶核形成3晶体成长浓缩方法:常压蒸发、减压蒸发。
起晶方法:1自然起晶2刺激起晶3晶种起晶
影响结晶速度的因素1过饱和系数2液膜的厚度3温度与真空度4夹层压力
5稠度6料液质量7晶种质量
味精的结晶工艺技术条件:操作过程1.浓缩2.起晶3.整晶4.育晶5.养晶
17.味精的分离和干燥方法
分离:三足式离心机
干燥:箱式烘房、真空箱式干燥、气流干燥、传送带式干燥、震动床式干燥18.粉末味精为什么加盐:P86(99%的味精,不加食盐。95%、90%、80%等规格的均添加一定量的食盐。)
19.味精生产中异常现象及其处理
1)味粉混沌:味粉溶解后出现混沌现象,透光率下降。
(1)产生原因①硫化钠过量②消泡剂过量③含有DL-谷氨酸钠④原材料质
量差
(2)解决措施①中和、结晶操作规范②控制硫化钠质量和用量③控制消泡剂用量④控制原材料质量
2)味精中含有白片
(1)产生原因
结晶味精生产过程中,底料液面低于隔层加热面,由于液体的剧烈沸腾,溅到加热面,在锅壁上积起一圈味精,随时间增加,焦化变质,跌落结晶液,带入味精。
(2)解决措施控制结晶液面高度
3) 味精中含有焦谷氨酸钠
(1)产生原因味精在高温下长时间受热失水生成。
(2)解决措施控制好各个环节的温度和pH。
4).味精光泽度差
(1)产生原因
①结晶过程温度、浓度过高;②贮晶槽内浓度偏高,分离时母液未甩干;③干燥温度高、时间长,晶面失水松化;④振动式干燥或筛选时频率过高或停留时间长(2)解决措施
①控制好结晶的温度和浓度;②调整好分离浓度,分离液要甩净;③控制好干燥温度和时间;④调整好震动频率,缩短物料停留时间。
5).味精带有颜色
(1)产生原因
味精发黄(料液脱色不彻底,带有色素;味精分离不干,母液带入味精,是色素增加;味精干燥温度过高或过长,引起焦化变质;洗活性炭中残留谷氨酸钠时,将被吸附的色素解析出来;烘盘布清洗不干净,出现底层发黄)
味精发红(母液除铁不干净;母液接触铁器或味精将诶出铁器;活性炭再生不完全,铁离子没清除彻底)
味精发灰发青(发灰:活性炭带入味精中发青:硫化钠过量)
味精久放变黄(料液除铁不彻底,带入成品谷氨酸含残糖高,带入成品) (2)解决措施
加强脱色操作;加强结晶操作,合理控制参数;加强分离操作;采用振动式干燥器;采用树脂除铁;提高谷氨酸质量;控制好硫化钠用量.
6).味精发臭
(1)产生原因
室内卫生差,母液染菌变质,带入味精;活性炭渣子和洗水没及时处理,导致杂菌繁殖;
母液存放时间长或存放母液的容器长时间没用清洗,杂菌繁殖;全中和操作时泡沫溢出,回收时带入杂菌;湿谷氨酸堆放时间长,长菌霉变.
(2)解决措施
搞好环境卫生;母液和湿谷氨酸及时处理;设备及时清洗
7).味精大小头或细长
(1)产生原因
结晶过程处理伪晶时加水量过大,分布不均;分离过程洗水温度过高,水量过大,分布不均; 晶种质量差,本身带有大小头
(2)解决措施