味精的生产技术--生化法制味精PPT课件

池田这一品，竟品出点味道来了。他发现今天的汤味道
恃别的鲜美，一开始他还以为是今天心情特别好的缘故，再 喝上几口觉得确实是鲜。“这海带和黄瓜都是极普通的食物， 怎么会产生这样的鲜味呢？”池田自言自语起来，“嗯，也 许海带里有奥妙。”职业敏感使教授一离开饭桌，就又钻进 了实验室里。他取来一些海带，细细研究起来。
︱
︱
︱
NH2
↓（配成浓度52%）
↓ DL一谷氨酸 分割↓加L一谷氨酸晶种5%，30分钟
D一谷氨酸 （析出30%）
消旋 100~200℃
L一谷氨酸 （得30%） 中和，精制
DL一谷氨酸
味精
分割是利用L一谷氨酸与DL一谷氨酸溶解度不同，加 晶种使L一谷氨酸结晶析出。如将DL一谷氨酸配成52%浓度， 加热至50℃，加进5%的L一谷氨酸晶种，保醛50℃30分钟， 可得到30%L一谷氨酸。取出L一谷氨酸后，D一谷氨酸也析 出30%（即与L一谷氨酸等量），然后将D一谷氨酸固体加 热到190~200℃，便全部变成DL一谷氨酸。在进行分割， 循环处理。此外，也有用酶解法进行分割的。
蛋白质一般来自植物性蛋白质原料，如面筋，豆饼，玉
米蛋白等。方法是借盐酸在高温和较长时间条件下水解，一 般要150℃1.5小时或者110℃24小时才能水解完全。由水解 液提取谷氨酸可采用盐酸法和中和法两种方法，前者是利用 谷氨酸盐酸法在浓盐酸中溶解度极小的特性，将溶液浓缩， 提高盐酸的含量，则谷氨酸盐酸盐结晶析出，经与其他氨基 酸分离后再加碱中和至谷氨酸等电点pH3.2，是谷氨酸析出：
蛋白质水解法
蛋白质是由许多a-氨基酸的分子缩合而成的，将蛋白质水解， 可得到相应的氨基酸：
O
O
‖
‖
水解
······一N一CH一C一N一CH一C一N一CH一C······→
︱︱
︱︱
︱︱
H2O
H R'
H R''
H R''
O
HO
O
‖
︱‖
‖
H一N一CH一C一OH+H一N一C一OH+H一N一CH一C一OH
NaC5H8O4N+NaOH→Na2C5H7O4N+H2O
HCl
NaC5H8O4N+NaCl
3.在水溶液中加热，引起部分失水而生成焦谷氨酸钠：
H2C 一 CH2 ︱︱
H2C 一 CH2 ︱︱
O=C CH一COONa→O=C CH一COONa+H2O
︱︱
△ ＼／
OH H2N
N
︱
H ↓+H2O（在酸或碱作用下） NaC5H8O4N
1930年，1933年，吴蕴初的味精继续在世界博览会上 连续获得奖项，佛手牌味精打入了欧洲等海外市场。日本 “味之素”在东南亚的市场也被中国产品取代。
按照北洋政府的专利法，吴蕴初的味精专利可以享有5 年的专利保护。1926年，吴蕴初宣布，放弃味精的国内的专 利，希望全国各地大量仿造生产。此后，国内各地先后出现 了十几个味精品牌，国货味精市场极大繁荣，日本的“味之 素”除了在日本关东军占领的我国东北地区外，在中国的其 他地区再也难见踪影。
︱︱
︱︱
︱︱
H R'
H R''
H R''
蛋白质的分子中也可能存在谷酰胺，经水解也可得到谷氨 酸。
水的催化剂可以用酸（20%HCL或40%H2SO4）、碱 （20%NaOH或14%Ba（OH）2）或用蛋白酶。但碱水解得到 的产物为光学消旋体，即DL一型氨基酸，而酸水解或酶水解 得到的主要为L一型氨基酸。因此，生产上均用酸水解，也可 用酶法。
COOH ︱ （CH2）2 ︱ CHNH+2CLˉ + NaOH
谷氨酸盐酸盐
COOH ︱ （CH2)2 ︱ → CHNH2 + NaCL + H2O
谷氨酸
中和法是将水解液调pH5.6~6.5，先使中性氨基胺沉淀 除去后再调pH3.2，使谷氨酸沉淀析出。
析出的谷氨酸结晶经中和精制，便得到谷氨酸一钠（味 精）
合成法
优点：不用粮食原料。
缺点：需要高温高压，设备需求高，严密，严密性好，不适 于一般工厂生产。
发酵法制味精
原料：淀粉质原料（玉米、小麦、甘薯、大米等），糖蜜 原料（甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜）氮源料（尿素或氨水） 生产原理：谷氨酸是由谷氨酸棒杆菌以葡萄糖为原料生产 的一种呈味氨基酸，其代谢机理为：葡萄糖经糖酵解 （EMP)和单磷酸己糖途径(HMP)生成丙酮酸，一方面丙酮 酸脱羧生成乙酰CoA，另一方面经CO2固定作用生成草酰 乙酸，两者合成柠檬酸进入三羧酸循环(TCA循环)，由三羧 酸循环的中间产物α一酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下， 还原氨基化合成谷氨酸。由于谷氨酸棒杆菌为生物素缺陷 型突变株，要在培养基中添加亚适量（浓度应在5ug/L左右） 生物素维持细胞正常生长和控制细胞膜的透性达到高产谷 氨酸的目的。回收的谷氨酸，并无鲜味，将其进行中和精 制得到味精。
味精的生产全过程可以划分为四个工艺阶段：
①原料的预处理及淀粉水解糖的制备 液化和糖化，淀粉先要经过液化阶段，然后再与淀粉酶作用 进入糖化阶段。
②种子扩大培养及谷氨酸发酵 谷氨酸发酵是一个复杂的微生物成长过程，谷氨酸菌摄取原 料的营养，并通过体内特定的酶进行复杂的生化反应。
我国的发展历史： 1925年，吴蕴初将自己的生产工艺公开，以做好向欧美
行销的准备。1926～1927年吴蕴初还将“佛手牌”味精的 配方、生产技术等，向英、美、法等化学工业发达国家申请 专利，并获批准。这也是中国历史上，中国的化学产品第一 次在国外申请专利。1926年，佛手牌味精获得美国费城世界 博览会金奖。
味精的功能及应用：
功能: 味精可以增进人们的食欲，提高人体对其他各种食物 的吸收能力，对人体有一定的滋补作用。因为味精里含有大 量的谷氨酸，是人体所需要的一种氨基酸，96%能被人体吸 收，形成人体组织中的蛋白质。它还能与血氨结合，形成对 机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨的毒 性作用。又能参与脑蛋白质代谢和糖代谢，促进氧化过程， 对中枢神经系统的正常活动起良好的作用。味精中的主要成 分谷氨酸钠还具有治疗慢性肝炎、肝昏迷、神经衰弱、癫痫 病、胃酸缺乏等病的作用。 应用：食品风味增强剂，医药（肝脏病患的辅助药物，神经 中枢及大脑皮质的补剂，药用谷氨酸内服片，谷氨酸钠注射 液，谷氨酸钙注射液，乙酰谷氨酸注射液等），还可用于日 用品工业，如用焦谷氨酸钠制高级润肤剂等。
NC一CH2一CH2一CHO 氰氨化↓NH3+HCN
NC一CH2一CH2一CH一CN ︱︱
︱
NH2
水解︱NaOH,2MPa
↓
↓
NaOOC一CH2一CH2一CH一COONa
︱
︱
︱
NH2
↓H2SO4
HOOC一CH2一CH2一CH一COOH
︱
︱
︱
NH2
↓H2SO4
HOOC一CH2一CH2一CH一COOH
淀粉原料的要求：尽可能采用纯淀粉含量高的，而蛋白质、 酸度和灰分等杂质较低的工业淀粉。对于劣质淀粉，使用前 应加以精制处理，力争淀粉原料的相对稳定，以保证发酵生 产的稳定性。一般精制淀粉杂质含量比粗制淀粉少，精制淀 粉纯淀粉量通常在83~84%左右，粗制巅峰含淀粉量仅在 78~80%左右。
该技术改进之处：合理利用原材料，采用新工艺，新技术， 提高技术水平，生产设备大型化，自动化，关键设备先进 化，加强废水治理和综合利用，提高环境效益
蛋白质水解制作味精是最古老的一个方法。其：
优点：水解操作易于掌控
缺点：原料来源少，价格高，得率低，对设备腐蚀性打，劳 动繁重
合成法制味精
合成法是用碳化物、丙烯腈、丙烯醛、糠醛等为原料，
在高温下合成的。如：
CH2=CHCN+CO+H2（可逆反应） 羰化︱Co（CO）4 ↓120℃，20MPa,以异戊醇为溶剂
这一研究，就是半年。半年后，池田菊苗教授发表了他
的研究成果，在海带中可提取出一和叫做谷氨酸钠的化学物 质，如把极少量的谷氨酸钠加到汤里去，就能使味道鲜美至 极。
池田在发表了上述研究成果后，他便转向了其他的工作。
当时一位名叫铃木三朗助的日本商人，正和他人共同研究 从海带中提取碘的生产方法。当他一看到池田教授的研究 成果后，灵机一动立刻改变了主意，“好哇，咱们不搞提取 碘的事了，还是用海带来提取谷氨酸钠吧！” 铃木按响了池田家的门铃，一位学者和一位商人就此携起 手来，池田告诉铃木，从海带中提取谷氨酸钠作为商品出 售不够现实，因为每10公斤的海带中只能提出0．2克的这 种物质。可是，在大豆和小麦的蛋白质里也含有这种物质 ，利用这些廉价的原料也许可以大量生产谷氨酸钠。 池田和铃木的合作很快就结出了硕果。不久后，一种叫“味 之素”的商品出现在东京浅草的一家店铺里，广告做得大大 的——“家有味之素，白水变鸡汁”。一时间，购买“味之 素”的人差一点挤破了店铺的大门。
第二阶段：以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产 味精，在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大 ，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。
第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产 发生了革命性的变化。自1965年以后我国味精厂都采用以粮 食为原料（玉米淀粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉）通过微 生物发酵、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠，为 市场上增加了一种安全又富有营养的调味品，用了它以后使 菜肴更加鲜美可口。
发展历程：
味精，学名谷氨酸钠。其发展大致有三个阶段：
第一阶段：1866年德国人H·Ritthasen(里德豪森)博士从面 筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或 谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的）。1908年日本东 京大学池田菊苗试验，从海带中分离到L—谷氨酸结晶体， 这个结晶体和从蛋白质水解得到的L—谷氨酸是同样的物质 ，而且都是有鲜味的。