5谷氨酸的提取PPT课件

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加酸速度对晶型的影响
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影响谷氨酸晶型的主要因素
4. 投晶种与育晶
结晶理论表明，溶液为过饱和时，经历介稳区和不稳 区两个区域。介稳区决定晶核的成长，不稳区决定晶 核的形成，故投种要注意时间。
育晶：pH中和至4.5时，要仔细观察晶核生成情况， 当能目视晶核时，说明晶核不少，可作为第一步pH 终点值，停酸育晶，过2h后，逐步把pH调到结晶点， 使晶核成长，形成结晶颗粒。
• 浓缩连续等电点法
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工艺特点
• 特点：设备简单、操作方便 • 分类：除菌或不除菌、浓缩或不浓缩、常
温或低温下加盐酸调至谷氨酸等电点3.22， 使谷氨酸呈过饱和状态析出。
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第三节 等电点法提取谷氨酸
一、等电点提取谷氨酸的原理
• 谷氨酸的两性解离与等电点
– 谷氨酸在等电点时，正负电荷相等，总静电荷等于0，形成偶极离 子，在直流电场中即不向阳极移动，也不向阴极移动，易聚集沉 淀。即在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。
• 发酵液呈浅黄色浆体、表面浮有少许泡沫、发酵 温度一般为34-36,pH为6.5－7.5，近中性。
• 成分与含量
– 谷氨酸含量一般为10%
– 无机盐、残糖、色素。氨离子0.6-0.8%,残糖1%
– 菌体和培养基残留物
• 湿菌体占8%
– 发酵副产物乳酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、其他氨基酸 等,各种氨基酸含量均小于1%
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影响谷氨酸晶型的主要因素
1. 温度与降温速度（超过30℃β晶型明 显增加）为避免形成β晶型，在等电 点法提取谷氨酸时必须把发酵液温降 到30以下再进行晶体析出。
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影响谷氨酸晶型的主要因素
3.加酸速度（加酸中和到pH5左右可快些， pH5以下，起晶前后，加酸要慢，发现晶 核应立即停止加酸，育晶2h，使晶核成长， 缓慢加酸中和到pH3.2，搅拌育晶） 常用硫酸而不用盐酸中和， 终pH要准，常调节终点到3.0－3.2，停 酸半小时，取样复测pH。
– 酸性AA等电点为最小两个pk值平均值，碱性AA等电点为最大的 两个pK值平均值。
• 谷氨酸的溶解度
– pH对Glu溶解度的影响 – 温度对Glu溶解度的影响 – 其他杂质的影响：有其他氨基酸会导致谷氨酸溶解度增加 – 杂质对Glu溶解度的影响
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ห้องสมุดไป่ตู้ 温度
有无杂质
溶解度
23.5 ℃ 纯谷氨酸
– 核苷酸类物质及其降解产物腺嘌呤（0.02%－0.05%）， 尿嘧啶0.01%－0.03%
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提取谷氨酸的方法
– 等电点法 – 离子交换法 – 金属盐法 – 盐酸水解－等电点法 – 离子交换膜电渗析法
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第三节 等电点法提取谷氨酸
• 直接常温等电点法
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1、谷氨酸的晶型及其性质
• а－晶型：斜六方晶体，
• 特点：纯度高、颗粒大、质量重，易沉降，易与 母液分离。
• β－晶型：粉状或针状、鳞片状，晶粒微细，纯 度低，晶体无光泽，质量轻，难沉降，结晶时常 与发酵液中胶体特质粘结，形成鱼子状，悬浮在 母液中或搅拌轴周围，不易沉淀分离，常称为轻 质氨基酸。
0.818%
23.5 ℃ 有其他氨基酸存在
1.412%
23.5 ℃ 碳水化合物水解液存 导致Glu溶解度增加 在
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二、谷氨酸的结晶
• 在等电点操作过程中，溶液中glu逐渐转变 为过饱和状态，过量的溶质便结晶析出。 介稳区时产生微细的晶核；然后进行养晶， 育晶，使晶粒不断增大，通过控制晶核形 成与晶体增长，获得满意的结晶
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起晶方式 自然起晶 加晶种起晶
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影响谷氨酸晶型的主要因素
5. 搅拌的影响（25rpm）
– 搅拌有利于晶体成长，避免晶簇生成，但搅 拌太快，液体翻动剧烈，会引起晶体磨损， 对晶体成长不利，结晶细小
– 搅拌太慢，液体翻动不大，晶体易下沉，pH 和温度不均匀，引起局部pH过低，形成过多 微细晶核，结晶颗料大小不一，不易与菌体 分离，影响收率。
– 常温下等电点母液含谷氨酸1.5－2%，一次提取收率仅 60－70%。（发醇醪中谷氨酸含量为5%左右）
• 水解等电点法 • 低温等电点法
– 一次冷冻等电点法提取工艺，收率达78－82%母液谷 氨酸含量为1.2%左右。低温提取谷氨酸）
• 等电－离交法
– 等电点－离子交换、等电点－锌盐法总回收率可达 85%。
5 谷氨酸的提取
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• 发酵液中不仅有目的产物谷氨酸，还有菌 体、残糖、色素、胶体物质及其他副产物
• 工艺选择原则：简单、操作方便、原料价 格低廉、来源丰富、产品纯度高、劳动强 度小、设备简单、造价低、尽量不造成或 减少对环境的污染
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第二节 谷氨酸发酵液的性质
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残糖对晶型的影响
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在相同条件下，影响谷氨酸晶型的 关键因素是加酸速度
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三、等电点工艺类型
• 带菌体直接常温等电点法 • 带菌体冷冻低温一次等电点法 • 除菌体常温等电点法 • 浓缩水解等电点法 • 低温浓缩等电点法 • 从结晶方法分类：逐步起晶法和连续结晶
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影响谷氨酸晶型的主要因素
1. 谷氨酸含量（4－8%）
1. 室温自然冷却条件下，随溶液谷氨酸含 量升高， β晶型增多，水分增加，母液 难分离。
2. 在4%以上，等电提取容易，收率高；若 含量在1.5－3.5%常温下不易达过饱和 状态，结晶生成速度慢，难形成晶核或 晶核数量极少。（加高流分、投晶种）
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影响谷氨酸晶型的主要因素
6. 菌体 7. 残糖 8. L－谷氨酰胺 9. 杂菌和噬菌体 10. 水解糖液质量 11. 不同谷氨酸产生菌种对谷氨酸结晶晶型的影响 12. 玉米浆胶体过多时对结晶的影响 13. 某些氨基酸、多肽类物质及杂质的影响：Ｌ－
天冬氨酸、Ｌ－苯丙氨酸，Ｌ－酪氨酸，Ｌ－ 亮氨酸及Ｌ－胱氨酸能促进а－晶型的生成。