谷氨酸发酵液除菌体提取谷氨酸研究进展

兰州大学生命科学学院发酵工程实验谷氨酸发酵实验摘要：谷氨酸棒杆菌在合适的培养基中经摇瓶培养能快速生长，为发酵实验准备菌种。

还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量谷氨酸发酵是否正常的重要标志，所以在发酵过程中，要求每两个小时测定一次还原糖的含量，并据此作出发酵的糖耗曲线。

关键字：种子的制备、发酵罐、谷氨酸棒杆菌、PH的调节引言：了解发酵工业菌种制备工艺和质量控制，为发酵实验准备菌种。

了解发酵罐罐体构造和管道系统，掌握对发酵罐及其管道系统的灭菌方法。

了解发酵罐的操作，完成谷氨酸发酵的全过程。

还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量谷氨酸发酵是否正常的重要标志，在发酵后期当还原糖降至1％以下时，表明谷氨酸发酵已经完成。

所以在发酵过程中，要定时测定还原糖的含量，要求每两个小时测定一次，并据此作出发酵的糖耗曲线。

掌握还原糖和总糖的测定原理，学习用比色法测定还原糖的方法。

学习使用茚三酮比色法检测发酵液中谷氨酸浓度的方法。

谷氨酸棒杆菌通常在0-12小时为生长期，12小时后为产酸期，所以应该从12小时以后开始检测谷氨酸的含量，每两个小时取一次样。

原理:谷氨酸棒杆菌在合适的培养基中经摇瓶培养能快速生长，得到大量健壮的种子。

谷氨酸棒杆菌生长速度较快，接种量一般在1-2%。

谷氨酸发酵是有氧发酵，发酵罐由蒸汽管道、空气管道、加料出料管道等组成，在实验之前必须先对发酵罐进行空消。

谷氨酸产生菌是代谢异常化的菌种，对环境因素的变化很敏感，在适宜的培养条件下，谷氨酸产生菌能够将50％以上的糖转化成谷氨酸，而只有极少量的副产物。

如果培养条件不适宜，则几乎不产生谷氨酸，仅得到大量的菌体或者由发酵产生的乳酸、琥珀酸、а－酮戊二酸、丙氨酸、谷氨酰胺、乙酰谷氨酰胺等产物。

生产上的中间分析只测定一些主要数据，只能显示微生物代谢的一般概况而不能反映细微的生化变化。

因此，进一步完善生化分析项目，从生化角度对发酵进行控制，从而确定最适宜的工艺条件是提高发酵水平的重要课题之一。

《谷氨酸发酵废菌体资源化利用研究》篇一一、引言谷氨酸发酵作为一种重要的生物工程技术，广泛应用于食品、医药、化工等行业。

然而，随着其生产规模的扩大，发酵废菌体问题逐渐凸显，成为制约其可持续发展的瓶颈之一。

这些废菌体若处理不当，不仅会造成环境污染，还导致资源的浪费。

因此，对谷氨酸发酵废菌体进行资源化利用研究，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

二、谷氨酸发酵废菌体的现状与问题谷氨酸发酵废菌体是指在谷氨酸生产过程中产生的废弃菌体，主要来源于发酵液中的细菌细胞。

随着谷氨酸产量的增加，废菌体的产生量也日益增多。

目前，大部分企业采用简单的物理或化学方法处理这些废菌体，如焚烧、填埋等，这不仅浪费了资源，还可能对环境造成污染。

因此，寻找一种有效的资源化利用途径，已成为谷氨酸行业亟待解决的问题。

三、谷氨酸发酵废菌体的资源化利用途径针对谷氨酸发酵废菌体的资源化利用，本研究提出以下途径：1. 制备有机肥料：谷氨酸发酵废菌体中含有丰富的有机物质和氮、磷、钾等营养元素，可经过适当处理后制备成有机肥料，用于农业种植。

这种方法不仅可以实现废菌体的资源化利用，还可以改善土壤结构，提高农产品品质。

2. 制备饲料添加剂：谷氨酸发酵废菌体中的蛋白质、多糖等成分具有较高的营养价值，可经过提取、纯化后制成饲料添加剂，用于动物养殖。

这种方法不仅可以解决废菌体的处理问题，还可以为养殖业提供营养丰富的饲料添加剂。

3. 生物制品的原料：谷氨酸发酵废菌体含有丰富的生物活性物质，如酶、辅酶等，可进一步加工成生物制品的原料，用于生产酶制剂、生物医药等产品。

这种方法可以实现废菌体的高值化利用，提高其附加值。

四、研究方法与实验结果本研究以谷氨酸发酵废菌体为研究对象，通过以下方法进行实验研究：1. 对废菌体进行成分分析，了解其化学组成及营养价值。

2. 探究不同处理方法对废菌体资源化利用效果的影响，如制备有机肥料、饲料添加剂及生物制品原料等。

3. 通过实验验证各种处理方法的可行性及经济效益。

题目谷氨酸生产菌的代谢机理和研究现状谷氨酸（Glutamic acid），是人体非必须氨基酸。

里索逊于1856年发现谷氨酸，至今已成为世界上氨基酸产量最大的品种。

其用途非常广泛，尤其是其下游产品的开发应用。

食品行业主要用于味精，增鲜剂的生产，还可与其他氨基酸并用增强功能；医药行业，多用于预防和治疗肝性昏迷，保护肝脏，是肝病患者的辅助药物。

而谷氨酸在改善儿童智力发育，维持大脑机能，治疗脑震荡或神经损伤等都有一定疗效；在日常用品中，洗发水、生发剂、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等都可以见到谷氨酸的踪影；农业，谷氨酸还可以用于柑桔增甜剂、微肥的载体、杀菌剂（氨基酸铜）。

1 谷氨酸发酵生产及现状谷氨酸是第一个成功用于发酵生产的氨基酸。

氨基酸的制取始于1820年，而直到1866 年德国化学家里豪森才从小麦面筋里水解物里提取到一种碱性氨基酸-谷氨酸。

1957年，日本率先用微生物发酵法生产谷氨酸，从而结束了由水解或化学合成法而制取谷氨酸的时代[1] 利用发酵法生产，有原料成本低，反应条件温和，可大规模生产等优点，是目前氨基酸生产的主要方法。

我国虽然发酵法生产谷氨酸稍晚，但现已成为世界产量和消费最大的国家。

以味精生产为例，其主要生产流程如下：目前，我国的味精相关产品发展迅速，产量高居世界首位。

据调查，2000-2006 年味精行业平均每年增长17%我国味精年需求量为119万t，味精年人均占有量为769g,而台湾和港澳地区人均占有量为2500g，两者相差甚远。

农村味精市场发展较快，各类小食品、食品加工业冷藏盐渍食品和方便食品等不断增加，味精出口逐年扩大，销路日旺。

据调查预测，未来10年，中国味精相关产品产量将达到160万t。

味精市场空间较大，很有发展前景。

2 谷氨酸生产菌发酵机理2.1 谷氨酸生物合成途径谷氨酸代谢途径包括糖酵解途径（EMP）、磷酸己糖途径（HMP）三羧酸循环（TCA循环）、乙醛酸循环、伍德-沃克曼反应（CQ固定反应）等。

一、实验原理：谷氨酸，学名: 2-氨基-5-羧基戊酸，为酸性氨基酸，是构成蛋白质的20 种常见α-氨基酸之一。

谷氨酸又名“麸酸” 或写作“夫酸”，是制造味精的原料。

D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。

发酵制造L-谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，发酵液中存在菌体、蛋白质、残糖、色素、其它氨基酸、有机酸等杂质。

目前国内提取谷氨酸的主要方法：1.等电点法； 2.离子交换法；3.金属盐法；4.盐酸水解等电法；5.离子交换膜电渗析法。

国外大规模提取谷氨酸的方法：日本采用浓缩等电点工艺；美国采用旋转真空膜过滤。

谷氨酸等电点pI=3.22，在等电点时谷氨酸的溶解度最小，且谷氨酸的溶解度随温度降低而减小，所以调节pH以及降低温度可以令溶液中的谷氨酸析出沉淀即为等电点法提取谷氨酸。

氨基酸为两性电解质，等电点较低的谷氨酸在pH小于pI 3.2时，主要以GA+型式存在，故可用强酸性阳离子交换树脂提取，当发酵液流过交换柱时，发酵液中各成分依亲和力的不同进行交换，吸附GA的树脂再用洗脱液(5% NaOH)洗脱，收集富含GA的流分(高流液)。

二、材料与器材：（1）实验材料：谷氨酸发酵液（2）实验药品：NaOH、HCl、酸性离子交换树脂、壳聚糖醋酸溶液、硅藻土（3）实验仪器：圆底烧瓶、离心机、离心管、天平、玻璃棒、磁力搅拌器、一次性塑料滴管、pH计、铁架台配有十字夹、色谱柱、SBA、3mL离心管（用于柱层析接收样品）、烧杯（500mL1个；250mL1个；50mL1个）、量筒2个（10mL 和100mL，）。

三、实验步骤：（1）发酵液的预处理壳聚糖醋酸溶液：先配置2%体积比的醋酸溶液；然后加入壳聚糖配置成1%的壳聚糖醋酸溶液。

取100mL发酵液，再加入含量为1%的壳聚糖醋酸溶液，此时溶液pH值在5.52，谷氨酸含量为22mg/dl，加入量为发酵液体积的1.4%，轻轻搅拌加入1g硅藻土，静置2h。

（2）发酵液的固液分离取上清测谷氨酸含量，进行固液分离,采用离心(6000rpm 20min)方式进行固液分离，再次取上清测谷氨酸含量为30mg/dL。

第笼葶荤；曹发酵科技通讯谷氨酸发酵废液中茵体蛋白的应用进展董力青黄敏曾凤彩(呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司扎兰屯)摘要：菌体蛋白是谷氨酸生产中提取的副产品，除用作饲料外，还有很大的开发潜能。

本文主要综述了谷氨酸菌体蛋白的化学组成、营养价值及其在饲料中的应用，阐述了谷氨酸茵体蛋白在水解方面的应用情况，为开发利用谷氨酸茵体蛋白寻找新途径。

关键词：谷氨酸发酵废液茵体蛋白营养价值蛋白饲料水解我国是味精生产和消费大国。

近年来，随着国内外需求的不断增加，我国味精行业迅速发展，行业规模不断扩大，产量一直保持着增长状态。

目前我国的味精产量居世界第一位，到2009年底已达250万吨，随之产生的发酵废液也比较多。

过去的谷氨酸生产企业将其排放，这不仅造成了资源浪费，还造成了严重的环境污染。

经多次生产试验后，现在企业普遍用发酵废液提取菌体蛋白，就是在发酵废液中加入絮凝剂，将pH调至电点而提取出的一种单细胞蛋白。

这种菌体蛋白其中含有丰富的蛋白质、核酸、糖类及维生素等营养物质，除用作饲料外，也有企业用其来开发更高价值的副产品。

抗营养因子和其他药物残留。

表1谷氨酸菌体蛋白的基本化学组成成分粗蛋白水分粗脂肪粗灰分粗纤维含量％70．6610．753_852．660．48表2谷氨酸菌体蛋白的氨基酸组成分析氨基酸含量m g／1009氨基酸含量m g／1009苏氨酸2．84组氨酸1．3l半胱氨酸0．38精氨酸3．18缬氨酸2．88色氨酸0．77蛋氨酸1．22天冬氨酸6．05异亮氨酸2．45丝氨酸2．401发酵废液中菌体蛋白的组成和营养价值2谷氨酸菌体蛋白用作蛋白饲料谷氨酸菌体蛋白含有丰富的蛋白质和其它营养物质。

谷氨酸菌体蛋白的化学组成见表l，氨基酸组成见表2t”。

从表中可以看出，谷氨酸菌体蛋白的主要有以下营养特点：1．1蛋白质含量高达70％，氨基酸的组成较为齐全，共有18种，其中必需氨基酸约占40％左右，并且含有谷物中含量较少的赖氨酸。

谷氨酸棒状杆菌高效发酵谷氨酸的关键分子机理研究进展杨阳;张苗苗;高越;郭晓鹏;李文建;冷非凡;陆栋【摘要】谷氨酸是世界上产量最大的氨基酸,在食品、医药、工农业等领域具有广泛的用途.谷氨酸棒状杆菌是工业生产谷氨酸的主要菌株,从发现谷氨酸棒状杆菌以来,国内外在谷氨酸过量产生机理方面的研究已取得了一定的科研成果.本文就发酵过程中基因转录水平、关键酶酶活、细胞膜与运输蛋白的结构3个层面机理的研究进展做一综述.最后对谷氨酸过量产生的机理进行分析,将来需从生理作用及调控因子等方面研究,进一步完善谷氨酸过量产生机理,以期对提高谷氨酸产量以及开发微生物合成其他生物产品提供参考和方向.【期刊名称】《食品工业科技》【年(卷),期】2019(040)005【总页数】6页(P311-315,321)【关键词】谷氨酸棒状杆菌;谷氨酸发酵;分子机理【作者】杨阳;张苗苗;高越;郭晓鹏;李文建;冷非凡;陆栋【作者单位】兰州理工大学生命科学与工程学院,甘肃兰州730050;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;甘肃省微生物资源开发利用重点实验室,甘肃兰州730070;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;甘肃省微生物资源开发利用重点实验室,甘肃兰州730070;兰州理工大学生命科学与工程学院,甘肃兰州730050;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;甘肃省微生物资源开发利用重点实验室,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TS201.1谷氨酸是食物蛋白质的重要组成,在营养代谢、能量供应、免疫响应、氧化应激及信号通路调节等过程中发挥重要作用[1]。

因此,谷氨酸作为一种重要氨基酸被广泛应用于食品、饲料、医药、化妆品等行业。

谷氨酸是由α-酮戊二酸与游离氨在谷氨酸脱氢酶的催化下发生还原氨基化而形成。

谷氨酸分离提取工艺进展一、本文概述谷氨酸，作为一种重要的氨基酸，在生物体内发挥着至关重要的作用，包括蛋白质合成、能量代谢、神经传导等多个方面。

近年来，随着生物技术的不断发展和人们对谷氨酸需求量的增加，谷氨酸的分离提取工艺受到了广泛关注。

本文旨在综述谷氨酸分离提取工艺的最新进展，包括传统的提取方法、新型的分离技术，以及工艺优化和经济效益分析等方面。

通过对这些内容的探讨，希望能够为谷氨酸的生产和应用提供有益的参考，推动相关产业的可持续发展。

二、谷氨酸的传统分离提取工艺谷氨酸作为一种重要的氨基酸，其分离提取工艺一直是生物化学领域的研究重点。

传统的谷氨酸分离提取工艺主要基于发酵液的预处理等电点沉淀、离子交换、结晶和精制等步骤。

发酵液预处理是关键的一步，旨在去除发酵液中的杂质，如蛋白质、糖类、无机盐等，以提高后续分离提取的效率。

这一步通常包括离心、过滤和调节pH值等操作。

接下来，等电点沉淀法是利用谷氨酸在特定pH值下溶解度降低的特性，通过调整溶液的pH值至谷氨酸的等电点，使其沉淀析出。

这一方法操作简便，但谷氨酸的纯度和收率往往受到等电点附近其他杂质的干扰。

离子交换法则是利用离子交换树脂对谷氨酸的选择性吸附能力，将谷氨酸从发酵液中分离出来。

此方法对谷氨酸的纯度提升效果显著，但设备投资和操作成本相对较高。

在结晶步骤中，通过控制温度、浓度和pH值等条件，使谷氨酸以晶体的形式析出，进一步提高其纯度。

然而，结晶过程中可能出现的杂质共结晶现象会影响谷氨酸的质量。

精制步骤通常包括重结晶、脱色、脱盐等操作，以进一步提高谷氨酸的纯度。

精制后的谷氨酸产品可以满足不同领域的应用需求。

尽管传统的谷氨酸分离提取工艺已经相对成熟，但在操作成本、产品纯度、环境友好性等方面仍有改进空间。

因此，研究者们一直在探索更加高效、环保的谷氨酸分离提取新工艺。

三、谷氨酸分离提取工艺的新进展近年来，随着科学技术的不断进步，谷氨酸的分离提取工艺也取得了显著的进展。

综述：谷氨酸的发酵与提取工艺第一部分谷氨酸概述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，在人体内，谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，可作为治疗肝病的辅助药物，谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢，对改进和维持脑功能有益。

另外，众所周知的谷氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味，是重要的调味品。

1996、1997、1998年味精年产量分别为55.0万吨、56.64万吨、59.03万吨。

尽管如此，我国人均年消耗味精量还只有400g左右，而台湾省已达2000g。

因此，中国将是世界上最大的潜在味精消费市场，也就是说，味精生产会稳步发展。

这也意味着谷氨酸的生产不断在扩大[1]。

谷氨酸生产走到今天就生产技术而言已有了长足进步,无论是规模还是产能都今非昔比,与此同时各厂家还在追求完美, 这是行业进步的动力,也是生存之所需。

实际上生产工艺是与时俱进的,没有瑕疵的工艺是不存在的。

如:配方及提取方法现在是多种多样,有单一用纯生物素的,也有用甘蔗糖蜜加纯生物素的, 还有加玉米浆干粉或麸皮水解液及豆粕水解液等等;提取方法有:等电-离交、等电-离交-转晶、连续等点-转晶等等[2]。

本综述简述谷氨酸生产的流程及发酵机制，着重介绍谷氨酸的提取工艺。

第二部分谷氨酸生产原料及其处理谷氨酸发酵的主要原料有淀粉、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、乙醇、正烷烃(液体石蜡)等。

国内多数谷氨酸生产厂家是以淀粉为原料生产谷氨酸的，少数厂家是以糖蜜为原料进行谷氨酸生产的，这些原料在使用前一般需进行预处理。

(一)糖蜜的预处理谷氨酸生产糖蜜预处理的目的是为了降低生物素的含量。

因为糖蜜中特别是甘蔗糖蜜中含有过量的生物素，会影响谷氨酸积累。

故在以糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时，常常采用一定的措施来降低生物素的含量，常用的方法有以下几种:(1)活性炭处理法; (2)水解活性炭处理法;（3）树脂处理法。

(二)淀粉的糖化绝大多数的谷氨酸生产菌都不能直接利用淀粉，因此，以淀粉为原料进行谷氨酸生产时，必须将淀粉质原料水解成葡萄糖后才能供使用。

专利名称：一种谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法专利类型：发明专利
发明人：邱全国
申请号：CN201710421850.2
申请日：20170607
公开号：CN107337611A
公开日：
20171110
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及食品工业领域，具体为一种谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法。

包括如下步骤：菌体分离、超滤膜过滤、碱液中和、脱氨、滤膜浓缩、蒸发浓缩、结晶得到谷氨酸钠成品，所述脱氨为氨吸收后用于发酵，所述滤膜浓缩为纳滤膜浓缩，所述蒸发浓缩为MVR浓缩，所述结晶为低温连续结晶，所述结晶母液与新料液混合浓缩、结晶。

本发明的优点在于菌体分离过程中除菌率高、菌渣少、见效快，减少生产工序，采用滤膜过滤、滤膜浓缩、蒸发浓缩、结晶得到的谷氨酸钠无酸味、色泽均匀、鲜味浓郁。

本发明的一种谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法节能、环保且能高效高品质的生产谷氨酸钠。

申请人：成都连接流体分离科技有限公司
地址：610032 四川省成都市二环路西三段17号
国籍：CN
代理机构：成都金英专利代理事务所(普通合伙)
代理人：袁英
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