谷氨酸发酵培养基

论述谷氨酸发酵的原理
谷氨酸发酵是一种利用微生物如大肠杆菌（Escherichia coli）进行合成谷氨酸的生物工艺过程。

原理如下：
1. 微生物选择：在谷氨酸发酵中，经常选择大肠杆菌作为发酵菌。

大肠杆菌具有高产谷氨酸的能力，并且生长速度较快，适应性强。

2. 培养基准备：谷氨酸发酵的培养基需提供适合微生物生长和发酵所需的营养物质，如碳源、氮源、矿物盐和辅助因子等。

常用的碳源包括葡萄糖、淀粉等，氮源则可以是氨基酸、蛋白质等。

此外，还可添加特定的辅助因子如磷酸、镁离子等。

3. 发酵过程：将所选的微生物接种到预先准备好的培养基中，进行发酵过程。

在发酵过程中，微生物利用碳源和氮源进行生长和代谢，并分泌出所需的酶以转化底物产生目标产物谷氨酸。

4. 发酵控制：为了提高谷氨酸的产量和质量，发酵过程需要进行严格的控制。

这包括控制发酵温度、pH值、氧气供给和搅拌速度等。

适当调节这些因素可以提高微生物的生长速度和代谢产物的积累。

5. 谷氨酸提取和纯化：发酵结束后，需将谷氨酸从发酵液中提取出来，并进行纯化。

一般通过离心、过滤和浓缩等步骤，将目标产物分离提取。

接下来，通过
晶体化、离子交换层析等方法，进行纯化和分离，得到高纯度的谷氨酸。

总之，谷氨酸发酵的原理是利用适宜的菌种和培养基，通过微生物的生长和代谢过程，合成谷氨酸。

发酵过程需要进行严格的控制，以提高产量和质量，最终通过提取和纯化得到高纯度的谷氨酸。

发酵法生产谷氨酸湖北理工学院学年论文发酵法生产谷氨酸摘要,谷氨酸是一种酸性氨基酸～广泛用于食品～日用化妆品及医药行业。

本文主要介绍了采用发酵法来制备谷氨酸～全过程可划分为三个工艺阶段:原料的预处理及糖化,种子扩大培养及谷氨酸发酵,谷氨酸的提取。

又着重详细介绍了等电离交法提取谷氨酸。

关键词:谷氨酸,发酵,工艺,提取Abstract : Glutamic acid is an acidic amino acid , widely used in food , daily cosmetics and the pharmaceutical industry . This paper introduces that the preparation of glutamate fermentation , the fermentation processes can be divided into three process stages: pretreatment and saccharification of raw materials ; seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation ; the extraction of glutamic acid . This paper describes the ionization cross-extraction of glutamic acid .Keywords : Glutamic acid ; Fermentation ; Process ; Extract1湖北理工学院学年论文目录一、谷氨酸简介 ..................................................................... (3)1.1概述 ..................................................................... .............................. 3 二、发酵法生产谷氨酸 ..................................................................... . (3)2.1 发酵法概述 ..................................................................... (3)2.2 原料的预处理及糖化 ..................................................................... .. 42.2.1 原料的种类 ..................................................................... .. (4)2.2 原料的处理 ..................................................................... ........ 4 2.2.3 谷氨酸发酵工艺 ..................................................................... . (5)2.3.1 发酵培养基 ..................................................................... .. (5)2.3.2 培养基灭菌 ..................................................................... .. (6)2.3.3 发酵控制 ..................................................................... (6)2.4 谷氨酸提取 ..................................................................... (7)2.4.1 原理 ..................................................................... .. (7)2.4.2 工艺流程 ..................................................................... (7)2.5 鉴别 ..................................................................... (8)2.6发酵终点的判断 ..................................................................... ........... 8 三、总结 ..................................................................... ................................... 8 参考文献...................................................................... . (9)2湖北理工学院学年论文一、谷氨酸简介1.1概述谷氨酸一种酸性氨基酸。

谷氨酸发酵的工艺流程
《谷氨酸发酵的工艺流程》
谷氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、医药和化工等领域。

发酵工艺是生产谷氨酸的主要方法之一，下面将介绍谷氨酸发酵的工艺流程。

1. 选择菌株：选择适合发酵生产的菌株是谷氨酸发酵工艺的第一步。

通常采用属于放线菌属或棒状杆菌属的菌株进行发酵。

这些菌株具有较高的谷氨酸产量和较好的耐受性。

2. 发酵培养基的配制：发酵培养基是支撑谷氨酸发酵的重要基础。

一般包括碳源、氮源、无机盐、生长因子等组成成分。

常用的碳源包括葡萄糖、麦芽糖等，氮源包括氨基酸、尿素等。

3. 发酵条件控制：发酵过程中的温度、pH值、氧气供应等条件都会影响谷氨酸的产量。

通常采用恒温发酵，温度一般控制在28-32摄氏度。

同时控制好培养基的pH值，通常在6.5-7.5之间。

氧气供应也是非常重要的，通过控制搅拌速度和通气量来保证充足的氧气供应。

4. 发酵过程监测：在发酵过程中需要对微生物生长、培养基中各种成分的消耗和产物的生成进行持续监测。

通过检测微生物生长曲线和培养基中各成分的浓度变化来掌握发酵情况，及时调整发酵条件以提高产量。

5. 发酵产物的提取与精制：发酵结束后，需要对发酵产物进行
提取和精制。

通常采用离心、过滤等方法将微生物分离，然后通过酸碱调节、浓缩、结晶等工艺步骤来得到纯净的谷氨酸产物。

通过以上工艺流程，谷氨酸发酵生产可以实现高效、稳定的产量，并且能够得到高纯度的产物，满足市场需求。

一、实验目的1. 了解谷氨酸发酵的基本原理和过程。

2. 掌握谷氨酸发酵实验的操作方法。

3. 通过实验验证谷氨酸发酵过程中还原糖的消耗和谷氨酸的生成情况。

4. 分析发酵条件对谷氨酸发酵的影响。

二、实验原理谷氨酸发酵是一种典型的微生物发酵过程，主要利用谷氨酸棒杆菌在适宜的培养基和条件下，将糖类物质转化为谷氨酸。

发酵过程中，还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量发酵是否正常的重要指标。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 谷氨酸棒杆菌菌种- 葡萄糖- 酵母提取物- 牛肉膏- 磷酸氢二钠- 氯化钠- 琼脂- pH试纸- 还原糖检测试剂盒- 谷氨酸检测试剂盒- 恒温摇床- 恒温水浴锅- 721分光光度计2. 实验仪器：- 烧杯- 玻璃棒- 移液管- 试管- 离心机- 电子天平四、实验步骤1. 培养基制备：- 称取酵母提取物10g、牛肉膏5g、葡萄糖20g、磷酸氢二钠2g、氯化钠1g，加入100mL蒸馏水溶解，定容至1000mL。

- 将培养基分装至锥形瓶中，121℃高压灭菌15分钟。

2. 菌种活化：- 将谷氨酸棒杆菌菌种接种于装有适量培养基的锥形瓶中，37℃恒温培养24小时。

3. 发酵实验：- 将活化后的菌液以1%的接种量接种于装有100mL培养基的锥形瓶中，置于恒温摇床中，37℃、150r/min振荡培养。

- 每隔2小时取样，测定还原糖和谷氨酸的含量。

4. 数据处理：- 根据还原糖和谷氨酸的测定结果，绘制糖耗曲线和谷氨酸生成曲线。

- 分析发酵条件对谷氨酸发酵的影响。

五、实验结果与分析1. 糖耗曲线：实验过程中，还原糖含量随时间逐渐降低，说明谷氨酸棒杆菌在发酵过程中不断消耗葡萄糖。

2. 谷氨酸生成曲线：实验过程中，谷氨酸含量随时间逐渐增加，说明谷氨酸棒杆菌在发酵过程中不断合成谷氨酸。

3. 发酵条件对谷氨酸发酵的影响：- 温度：37℃时，谷氨酸发酵效果较好。

- pH值：pH值在6.5-7.0时，谷氨酸发酵效果较好。

阐述谷氨酸摇瓶发酵培养基的优化方法1 材料与方法1.1 材料与试剂谷氨酸菌种S9114，中粮生化能源（龙江）有限公司提供；其他实验试剂均购于天津科密欧有限公司1.2 培养基种子培养基：葡萄糖26g/L，玉米浆2.8g/L，尿素5.6g/L，K2HPO41.6g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，pH为7.0。

初筛发酵培养基：口服葡萄糖160g/L，玉米浆2g/L，糖蜜1g/L，K2HPO41.7g/L，MgSO4·7H2O 0.6g/L，pH为7.0。

1.3 实验方法1.3.1 种子培养。

将已灭菌的装有一定量种子培养基的三角瓶内接入活化菌种，32℃震荡培养8h，置于4℃冰箱冷藏备用。

1.3.2 发酵培养。

将一定量种子液接入装有一定量合成培养基的1000mL三角瓶中震荡培养，33℃，105r/min；当△OD 为0.7～0.8 时将温度提高至37℃，转速提高至125 r/min；当pH 降至6.5时，补加200g/L 尿素溶液0.8mL/瓶，发酵培养40h。

培养结束后测定并计算发酵液中的谷氨酸产率、糖酸转化率（本文简称转化率）。

1.3.3 实验指标分析。

（1）实验指标的测定。

pH 值：pH计测定；残糖：还原糖滴定法；谷氨酸含量：SBA-40生物传感分析仪测定。

（2）转化率的计算。

2 结果与分析2.1 玉米浆和糖蜜对谷氨酸发酵的影响2.1.1 低初始糖浓度谷氨酸发酵。

本实验在前期研究的基础上，设计不同玉米浆和糖蜜添加量（见表1），其他成分同初筛发酵培养基，以发酵液中谷氨酸产率、转化率及残糖这三项指标综合分析发酵结果。

2.1.2 高初始糖浓度谷氨酸发酵。

为了提高谷氨酸发酵的产酸率，实验尝试了初始葡萄糖浓度为180g/L，其他同初筛发酵培养基，以玉米浆和糖蜜的添加量为考察因素，设计了3组实验（第4组、第5组、第6组），实验结果见表3。

对表3实验结果进行多重比较分析，结果如表4所示，实验第4组的谷氨酸产量和转化率最高，与第5和第6组相比差异不显著（p>0.25）；实验第6组的残糖最低，比较显著低于（p﹤0.25）实验第4组和第5组；综合比较分析实验第4组的培养基组成更有利于谷氨酸的积累。

谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的主要技术参数摘要：谷氨酸非人体所必需氨基酸，但它参与许多代谢过程，因而具有较高的营养价值，谷氨酸能与血氨结合生成谷酰胺，接触组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，另外谷氨酸单钠盐有很强烈的鲜味，是重要的调味品。

关键词：谷氨酸发酵影响因素工艺控制谷氨酸发酵主要原料有淀粉、甘蔗蜜糖、甜菜蜜糖等，国内多以淀粉为原料生产谷氨酸。

谷氨可通过谷氨酸生产菌在代谢过程中合成，这是一个复杂的过程，第一步是将原料淀粉水解成糖，即糖化作用，第二步是将糖在谷氨酸菌的作用下发酵成谷氨酸。

由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径：一、谷氨酸的生物合成途径主要有EMP途径、HM途径、TCA途径、乙醛酸循环、伍德—沃克反应等。

谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。

α-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。

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。

因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。

二、谷氨酸生产菌的生化特征有：1、有催化固定CO2的二羧酸合成酶；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；3、异柠檬酸脱氢酶活力很强，而异柠檬酸裂解酶的活性不能太强，这样有利于谷氨酸前提物a—酮戊二酸的合成，满足合成谷氨酸的需要；4、谷氨酸脱氢酶的活力高，这样有利于谷氨酸的合成；5、谷氨酸生产菌经呼吸链氧化的能力要求弱；6、菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下，利于谷氨酸的蓄积。

三、谷氨酸发酵工艺谷氨酸生产菌能在菌体外大量积累谷氨酸是由于菌体代谢调节处于异常状态，只有具特异性生理特征的菌体才能大量积累谷氨酸，这样的菌体对环境条件是敏感。

谷氨酸发酵是建立在容易变动的代谢平衡上，是受多种条件支配的。

谷氨酸发酵生产工艺设计引言谷氨酸（Glutamic acid）是一种具有重要生理功能的氨基酸，在食品添加剂、医药和化工等领域得到广泛应用。

谷氨酸的发酵生产是目前主要的生产方式之一，具有高效、环保和经济的特点。

本文将介绍谷氨酸发酵生产工艺的设计要点和步骤，旨在提供一个指导性的参考。

1. 发酵菌种的选择在谷氨酸的发酵生产中，选择合适的菌种是非常重要的。

常用的菌种包括诺辛谷氨酸菌、泛酰谷氨酸菌等。

选择菌种要考虑以下因素：1.菌种对底物的利用能力：菌种应具备对底物（如糖类）的高效利用能力，能够快速合成谷氨酸。

2.谷氨酸产量和产率：菌株应具有较高的产量和产率，以提高生产效率。

3.耐受性和稳定性：菌株应具备较强的耐受性，能够适应不良环境条件，并保持稳定的发酵性能。

2. 发酵培养基的配方设计发酵培养基是谷氨酸发酵生产过程中提供营养物质和能量的介质。

设计合理的发酵培养基可以提高菌株的生长速度和谷氨酸的产量。

发酵培养基的配方设计要考虑以下因素：•碳源：常用的碳源包括葡萄糖、淀粉和甘蔗汁等。

碳源的选择应考虑菌株的利用能力和成本因素。

•氮源：氮源是合成蛋白质和谷氨酸的重要原料，常用的氮源包括氨基酸和无机盐等。

氮源的选择应满足菌株对氮元素的需求。

•矿盐和微量元素：矿盐和微量元素对菌株的生长和代谢过程起到重要作用，应根据菌株的需求进行添加。

•pH值和温度：发酵过程中，适宜的pH值和温度对菌株的生长和产酸能力影响较大，应根据菌株的生长特性进行调控。

3. 发酵过程的控制策略发酵过程的控制是谷氨酸发酵生产的关键环节之一，涉及菌种的培养、发酵液的供给和收集、废液的处理等方面。

控制发酵过程可以从以下几个方面进行：•菌种的培养和引种：选取适宜的菌株，进行菌种的预培养和引种，保证发酵罐内菌种的活力和数量充足。

•发酵液的供给和收集：根据菌株的需求，在发酵过程中及时供给合适的培养基，同时及时收集产生的发酵液。

•pH值和温度的调控：通过控制培养基的酸碱度和发酵罐的温度，保持适宜的生长环境。

正文：1956年从日本开始，以后先后由面二筋豆粕和废糖蜜浓缩物水解的方向，转向以糖质为原料的细菌发酵法。

生产味精谷氨酸之类氨基酸的发酵，区别于传统的酿酒和抗菌素发游，是一种改变微生物代谢的代谢控制发酵。

谷氨酸发酵培养基包括碳源、氮源、无机盐、生长因子及水等。

发酵培养基不仅是供给菌体生长繁殖所需要的营养和能量，而且是构成谷氨酸的碳架来源。

要积累大量谷氨酸，就要有足够量的碳源和氮源，对菌体生长所必须的因子——生物素却要控制其用量。

培养基主要成分：（一）碳源及其生产要求碳源是供给菌体生命活动所需能量和构成菌体细胞一季合成谷氨酸的基础，谷氨酸是异养微生物，只能从有机化合物中取得碳素的营养。

目前发现的谷氨酸产生菌只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等。

在一定浓度范围内，谷氨酸产量随糖浓度增加而增加，但是糖浓度过高，由于渗透压增大，对菌体生长和发酵均不利，当工艺条件配合不当时，谷氨酸对糖的转化率降低。

同时培养基浓度大，氧溶解阻力大，影响供养速率。

目前国内谷氨酸发酵糖浓度为125-150g/L；采用一次高汤发酵工艺，糖浓度可达170~190g/l。

为了降低培养基中糖浓度有提高产酸水平，就必须采用低浓度糖的流加糖发酵工艺。

目前我国谷氨酸生产上普遍采用淀粉水解的葡萄糖,其次用甜菜糖蜜,甘蔗糖蜜作为糖质原料来源。

在国外也有采用醋酸、乙醇等作为碳源的。

（二）氮源及其成产要求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。

碳氮比一般控制在100:（15~30）。

当碳氮比在100:11以上时才开始积累谷氨酸。

在实际生产中，采用尿素或液氨作为氮源时，由于一部分氨用于调节PH，一些分散而逸出，使实际用量很大，当培养基中糖浓度为140g/l,碳氮比为100:32.8。

谷氨酸摇瓶发酵生物工程xxx xxx xxxxxxxxx摘要根据谷氨酸的发酵机理，本实验通过摇瓶补料发酵生产谷氨酸，并对发酵过程中产谷氨酸量、发酵液OD值、残糖量进行连续的测定。

试验结果表明：四瓶发酵培养基中，只有添加有玉米浆的发酵培养基产谷氨酸，另外3瓶以酵母膏代替玉米浆成分的发酵液都不产谷氨酸。

关键词：谷氨酸发酵摇瓶培养前言1.1 谷氨酸发酵机制在谷氨酸发酵中，生成谷氨酸的主要酶反应有三种：（1）谷氨酸脱氢酶（GHD）所催化的还原氨基化反应；（2）转氨酶（AT）催化的转氨反应；（3）谷氨酸合成酶（GS）催化的反应。

谷氨酸的合成主要途径是α—酮戊二酸的还原性氨基化，是通过谷氨酸脱氢酶完成的。

α—酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前体，它来源于三羧酸循环，是三羧酸循环的一个中间代谢产物。

由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径如下图1所示，至少有16步酶促反应。

图1 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。

因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。

1.2 谷氨酸生产菌种的选择目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。

我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌、天津短杆菌等。

为革兰氏阳性菌，菌体为球形、短杆状和棒状，不同形状芽孢，没有鞭毛，不能运动，需要生物素作为生长因子，在通气条件下才能生产谷氨酸。

本实验选择天津短杆菌来摇瓶发酵生产谷氨酸。

1.3谷氨酸发酵过程控制谷氨酸发酵过程中，产生菌种的特性、生物素、发酵温度、pH值、通风和发酵产生的泡沫都是影响谷氨酸积累的主要因素。

在实际生产中只有针对存在的问题，严格控制工艺条件，才能达到稳产、高产的目的。

发酵初期，菌体生长迟滞，约2～4h后即进入对数生长期，代谢旺盛，糖耗快，这时必须流加尿素以供给氮源并调节培养液的pH 值至7.5～8.0，同时保持温度为30～32℃。

一、谷氨酸简介谷氨酸一种酸性氨基酸，分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。

为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点。

大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。

分子式C5H9NO4、分子量。

谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反响。

谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。

氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。

谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。

谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。

谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。

用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发成效。

用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。

脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改良维持大脑机能。

谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。

在工业上，聚谷氨酸可降解塑料，是环境友好材料。

谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。

谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异，而是菌体代谢调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及发酵条件的适合。

谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建适宜的载体困难较多。

需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与的质粒进行重组，构建成杂合质粒。

受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。

供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用, 但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。