谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的调节控制

发酵工程复习题一、选择题：1.厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乙酰谷氨酰胺，其原因是（）A．温度控制不适 B．通气量过多 C. pH呈酸性 D.溶氧不足2.青霉素生产的叙述,正确的是（ B）B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种3.有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述．错误的是（ B）B．菌体能合成各种生长因子，不需要从外界补充4.属于生长因子的是（ D ）D 维生素5.菌培养液中常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而会抑制微生物的生长，原因是（A ）A．碳源供应太充足6.作为生产菌种和科研材料的细菌群体，应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的。

所以应选择在它的（B ）B 对数期7.与调整期缩短有关的因素中，最全面的一组是(C )①用与菌种相同的培养基②营养丰富的培养基③稳定期获得的菌种④对数期获得的菌种⑤接种时间提前⑥接种量加大⑦接种量减少⑧接种种类增多C．①④⑥8.谷氨酸发酵过程中，如果环境条件控制不当，则可能使代谢产物成为乳酸，那么乳酸是下列哪种条件下的产物（ D ）D．溶氧不足9. 能影响发酵过程中温度变化的因素是（ D）A．微生物分解有机物释放的能量B．机械搅拌C．发酵罐散热及水分蒸发D．A、B、C都对10.应用发酵工程生产的产品不包括（ D）D．目的基因二、名词解释：1.发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。

发酵工程具体包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等2.培养基 : 原料其化学成分明确、稳定适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产3.培养基: 80%～90%是水，其中配有可溶性的或不溶性的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基。

4.生理性酸性物质；生理性碱性物质经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的营养物叫生理酸性物质，若菌体代谢后能产生碱性物质的营养物称为生理碱性物质5.连续培养指在向反应器中添加培养基的同时，从容器中放出等体积的培养液，就可以形成一个生产细胞的连续过程，即在培养器中所形成的新细胞数量与从容器中流失的细胞数目相等，反应体系达到稳态；菌的积累速率=生长速率-流出速率,6.抗生素：是生物在其生产活动过程中所产生，并能在低微浓度下有选择性地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞的有机物。

第2节微生物的营养、代谢和生长知识方面（1）使学生学会应用微生物所需的碳源、氮源、生长因子等营养物质的概念、功能及主要来源的知识；培养基配制的原则及培养基种类的知识；微生物代谢调节方式、实例以及生产实践中微生物代谢的人工控制的知识；（2）使学生理解微生物细胞内产生的代谢产物的种类和功能，发酵概念及种类，微生物群体生长的规律及其生产实践中应用和微生物生长的影响因素；（3）识记测定微生物群体生长的方法。

重点（1）微生物所需的碳源、氮源和生长因子的来源、功能；（2）培养基的种类及配制原则；（3）微生物代谢的调节、代谢的人工控制；（4）微生物群体生长规律及影响微生物生长的环境因素。

难点（1）不同微生物所需的碳源、氮源不同。

（2）微生物代谢的人工控制。

（3）细菌生长曲线的分析。

1．由人体营养物质与营养的概念引出微生物的营养物质与营养的概念，导入本课题。

2．由组成生物体的化学元素引出微生物的化学组成，并以下表“C、H、O、N、P、S在不同微生物体内含量（占细胞的质量分数／％）”，证明微生物与其他生物在化学组成的统一性以及不同的微生物化学组成的差异性。

3.组成微生物的化学元素分别来自微生物生长所需的营养物质，营养物质按照它们在机体中的生理作用，将它们区分为碳源、氮源、生长因子、水和无机盐。

4．碳源和氮源。

（1）阅读教材第85～86页相关内容。

（2）教师提供研究课题，学生交流讨论，深化知识理解，拓展学生思维，提高运用知识的能力。

研究课题一：关于自养微生物和异养徽生物碳源的利用和能量的来源。

归纳：①自养微生物以二氧化碳或碳酸盐为惟一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。

②自养微生物生命活动所需的能源：一种类型是利用光能，如蓝细菌等着色细菌；一种类型是依靠物质氧化过程释放能量，如硝化细菌。

异养微生物生命活动所需的能源主要依靠物质氧化分解放能，碳源是异养微生物的主要能源物质，即碳源对于异养微生物来说，不仅可为机体提供构成细胞的物质，而且为机体提供完成整个生理活动所需的能量；某些异养微生物也可以光能作为能源，例如红螺菌，它不能以二氧化碳作为主要或惟一碳源，而需要有机物参与，才能利用光能将二氧化碳还原成细胞物质，这种营养类型称为光能异养型。

微生物发酵技术习题（含参考答案）一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、青霉素结晶时，需加入（）A、乙醇B、甲醇C、丙醇D、丁醇正确答案：D2、关于机械消泡，错误的说法是（）A、减少杂菌污染B、对提取无任何副作用C、不能从根本上消除引起泡沫的因素D、消沫效果明显正确答案：D3、（）是发酵工业大规模使用的培养基，它有利于氧和物质的传递。

A、液体B、半固体C、固体正确答案：A4、抗生素的合成是在微生物生长的（）A、稳定期B、对数生长期C、延滞期D、衰亡期正确答案：A5、青霉是哪种类型的微生物（）A、放线菌B、霉菌C、细菌D、酵母菌正确答案：B6、青霉素萃取的常用萃取剂为（）A、乙酸丁酯B、丙酸丙酯C、乙酸乙酯D、乙酸丙酯正确答案：A7、发酵罐内维持（）可以防止外界空气中的杂菌侵入而避免污染，以保证纯种的培养。

A、正压B、负压C、平压D、常压正确答案：A8、连续灭菌与分批灭菌相比，优点不包括（）A、时间短B、灭菌效果好C、设备利用率高D、适合自动控制正确答案：B9、不是生物工程技术用于环境监测和治理的内容是（）A、DNA探针监测引用水中的病毒B、培养分解四种烃类的超级细菌C、制造单细胞蛋白.D、用酶传感器快速测定水中的酚正确答案：C10、链霉素分子结构上没有（）基团A、胍基B、醛基C、羧基D、甲氨基正确答案：C11、在实验室种子培养阶段，对于产孢子能力不强及孢子发芽慢的菌种可采用（）液体培养法制备菌丝体作为种子罐的种子。

A、摇瓶B、任意器皿C、种子罐D、扁瓶正确答案：A12、为使淀粉和纤维素进行代谢而提供能量（）A、它们必须第一步变成脂肪分子B、它们的葡萄糖单位必须被释放C、所有微生物都可以D、遗传密码必须起促进作用正确答案：B13、所有的α-氨基酸（脯氨酸除外）都能与茚三酮发生颜色反应，生成（）化合物A、蓝紫色B、黄色C、棕色D、白色正确答案：A14、草酸能将链霉素发酵液中的（）去除掉A、钙离子B、镁离子C、铵离子D、铁离子正确答案：A15、直接发酵法生产氨基酸的菌株中，抗氨基酸结构类似物突变是为了（）A、改变生物合成方向B、加速微生物的代谢C、解除产物的反馈抑制D、改变代谢支路正确答案：C16、尿素用来制备培养基，这里的尿素是做为（）A、碳源B、诱导剂C、消泡剂D、氮源正确答案：D17、（）空气除菌流程可将空气冷却至露点以上，适宜内陆和北方比较干燥的地区使用A、高效前置空气过滤除菌流程B、将空气冷却至露点以上的空气除菌流程C、利用热空气加热冷空气的空气除菌流程D、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程正确答案：B18、由于污染的杂菌好氧性不同，产生溶氧异常的现象也是不同的。

谷氨酸的性质及基本介绍147.129261.538主要用途简介：（一）食品工业：谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。

（二）日用化妆品：谷氨酸作为营养药物可用于皮肤和毛发。

N—酰基谷氨酸钠系列产品是由谷氨酸缩合而成的性能优良的阴离子表面活性剂，广泛用于化妆品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等产品中。

焦谷氨酸钠（味精脱水生成的产物）具有极强的吸湿性，能保持皮肤湿润，防止干燥，并增强皮肤和毛发的柔软和弹力。

日本己有以谷氨酸钠（或谷氨酸）为原料生产的高级人造革、化妆品和洗涤剂等产品。

（三）医药行业：谷氨酸作有较高的营养价值，医学上主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。

（四）农业：谷氨酸与某些激素配合，可制成柑桔增甜剂；还可作为微肥的载体，在氮磷钾基本满足的条件下，作为叶面喷洒的微肥具有投入少、效益高等特点。

谷氨酸钠既是西红柿保护性杀菌剂，又是防治果树腐烂病的特效杀菌剂。

氨基酸铜是目前生产上良好的杀菌剂，有机铜比无机铜的应用效果好。

特殊说明：（一）谷氨酸晶体为白色结晶或结晶性粉末，味微酸。

（二）吸湿性温度50℃，其临界湿度在90%以上。

谷氨酸生产水平与市场分析生产水平：谷氨酸棒状杆菌-生物素敏感型高产菌株：采用生物素亚适量工艺，发酵32h，产酸达140g/L以上，糖酸转化率达62%以上，国内同类研究的领先水平。

谷氨酸棒状杆菌-谷氨酸温度敏感型突变株：在最佳发酵条件下，发酵24h，产酸达到160g/L，糖酸转化率达72%，国际同类研究的先进水平。

市场分析：我国味精工业的产量稳居世界第一位，2007年全国味精产量达190万吨。

味精工厂的味精平均销售价格为7,800元/吨，成本为7,000元/吨。

按照上述产量计算，我国味精工业中纯味精的总产值约150亿元，加上相当于上述总值30%的副产品（主要是饲料蛋白、化肥、液态肥料）的产出，我国味精工业年生产总值约为200亿元人民币。

从市场需求来看，2007年国内谷氨酸年产量约190万吨，国内人均消费味精仅1kg，与日本、香港、台湾、东南亚等国家及地区的味精消费水平（1.5kg）相比，还是较低的。

谷氨酸棒状杆菌发酵工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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谷氨酸棒杆菌发酵原理
谷氨酸棒杆菌（Lactobacillus brevis）是一种常见的乳酸菌，广泛应用于酒类、啤酒、面包等食品的发酵过程中。

谷氨酸棒杆菌发酵制品味醇香、口感丰富、均衡度好，深受消费者的喜爱。

谷氨酸棒杆菌发酵原理主要包括产酸、产乳酸、产二氧化碳和发酵剖分四个方面。

一、产酸
谷氨酸棒杆菌是一种嗜酸性乳酸菌，能够在低pH值环境下生存和繁殖。

它通过代谢糖类和蛋白质来产生有机酸，主要酸种为乳酸。

乳酸可以降低食品的pH值，增强口感和保鲜效果。

谷氨酸棒杆菌通过乳酸发酵过程，将葡萄糖和其他碳水化合物转化为乳酸。

这个过程分为两步：
（1）糖类分解：谷氨酸棒杆菌分泌酶类，将多糖和双糖分解为简单糖（葡萄糖、半乳糖等）。

（2）乳酸代谢：简单糖被代谢成乳酸，同时产生能量。

乳酸的产生使pH值下降，抑制其他有害微生物的生长繁殖。

三、产二氧化碳
谷氨酸棒杆菌在繁殖过程中产生大量的二氧化碳（CO2），使食品膨胀并形成气孔。

这个过程称为二氧化碳发酵。

二氧化碳的产生也使食品柔软松散，口感更佳。

四、发酵剖分
发酵剖分指发酵过程中所发生的化学反应，涉及到物质的转化和能量的消耗。

谷氨酸棒杆菌引起的发酵剖分过程如下：
（1）生长期：菌量增长，主要代谢糖分。

（2）发酵期：菌量稳定，糖分代谢增加，有机酸和二氧化碳产生。

谷氨酸发酵进展氨基酸的制造是从1820 年水解蛋白质开始。

1866 年德国的立好生博士利用硫酸水解小麦面筋，分离出一种酸性氨基酸，依据原料的取材，便将此氨基酸命名为谷氨酸。

随后，日本有一教授在探讨海带汁液的鲜味时，提取了谷氨酸，并在1908 年开始制造商品味之素——味精。

1910 年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸，与食盐配合出售。

但是这种方法生产谷氨酸耗粮太多，成本太高。

二次世界大战后不久，美国有人提出用发酵法生产谷氨酸的报告。

日本也相继开始了研究，1956 年日本协和发酵公司分离出一种新的细菌，它可以利用100 克葡萄糖转化为40 克以上的谷氨酸。

1957 年发酵法味精正式商业性生产，这标志着氨基酸发酵工业的诞生。

氨基酸的制备方法发酵法：发酵法又可分为直接发酵法与添加前体的发酵法。

添加前体法是以氨基酸的中间产物为原料，用微生物法转化为相应的氨基酸。

提取法：将蛋白质原料用酸水解，然后从水解液中提取氨基酸。

目前，胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸仍用提取法生产。

酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。

合成法：用化学合成法制造的氨基酸有DL-蛋氨酸、DL-丙氨酸，甘氨酸和苯丙氨酸。

生产氨基酸的大国为日本和德国。

日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。

它们能生产高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生产。

日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。

国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司,湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。

在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术和仿造产品,1991年销售量为二千万瓶,1996年达六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆明康普莱特,但生产原料都依赖进口。

2000年,世界氨基酸产值达45亿美元,占生物技术市场的7%,国内的氨基酸产值达40亿元,占全国发酵产业总产值的12%。

谷氨酸生产工艺生物技术081 郁海东 08010071摘要：谷氨酸，是一种酸性氨基酸。

分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。

谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。

大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。

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应。

目前，我国许多工厂采用多种方法来提高谷氨酸产率，如选育高产菌种、改进发酵工艺、搞好发酵控制、引进微机控制、增加控制参数等。

这些方法对于提高谷氨酸产率非常有效。

谷氨酸是生产味精的主要原料，随着发酵法生产谷氨酸技术的发展，我国味精生产始于1923年，至今已有80多年历史，随着科学技术的不断进步，味精生产技术也在不断变革，由创建之初的以面筋、豆粕为原料水解法生产工艺，改变为现在以淀粉为原料发酵法生产工艺，发酵法生产工艺从1964年在上海味精厂首次投入生产以来，发酵法生产谷氨酸的生产技术进步较大，尤其是近几年随着菌种的突破以及新技术，新设备的应用进展更快，进入九十年代，尤其九五年后，技术进步较快，目前行业最好水平时（仅少数厂家）制糖收率99%以上，发酵产酸11-12%，转化率59-62%，提取收率96-98%精制收率96%，与80年代比较全行业平均制糖收率提高了10%，发酵产酸率提高了117%，转化率提高了43%，提取收率提高了20%，精制收率提高了8.8%，综合技术指标淀粉消耗下降了166%关键词：菌种、培养基选择、发酵工艺、分离纯化、质量控制谷氨酸发酵的工艺流程菌种的选育，培养基的配制，斜面培养，一级种子培养，二级种子培养，发酵，发酵液。

谷氨酸菌种的生产谷氨酸生产菌为谷氨酸杆菌。

乳糖发酵短杆菌。

黄色短杆菌。

我国主要使用的是北京棒杆菌D110、北京棒杆菌ASI。

299、锯齿棒杆菌等。

谷氨酸生产菌种保藏常用液氮保存法。

在已报道的谷氨酸生产菌种中，除牙胞杆菌外，他们都有一些共同的特点：革兰氏阳性，菌体为球形、短杆至棒状、不形成芽孢，没有鞭毛、不能运动。

谷氨酸发酵综述谷氨酸（glutamic acid）化学式为C5H9O4N，是一种酸性氨基酸，化学名称为α-氨基戊二酸，是20种常见α-氨基酸之一。

谷氨酸为无色晶体，结晶状态是稳定的，微溶于水但溶于盐酸溶液，密度为1.538（kg/m3），等电点为3.22，谷氨酸有左旋体，右旋体，和外消旋体。

谷氨酸的解离常数：pK’1(COOH)为2.19，pK’2(NH3+)为4.25(γ-COOH),pK’3为9.67（NH3+）。

谷氨酸是非必需氨基酸的一种，大量存在与谷类中，谷氨酸有鲜味，谷氨酸钠是味精的主要成分，用于增加食物的鲜味。

正文：一：谷氨酸发酵在谷氨酸发酵中，改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。

研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。

因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，如生物素缺陷型菌种的选育。

生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。

生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。

而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。

因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构不完整，提高细胞膜对谷氨酸的通透性。

1，谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵，环境条件对谷氨酸发酵具有重要的影响，控制最适宜的环境条件是提高发酵产率的重要条件。

（1）碳源目前使用的谷氨酸生产菌均不能利用淀粉只能利用葡萄糖和果糖等。

在一定的范围内，谷氨酸产量随葡萄糖浓度的增加而增加，但若葡萄糖浓度过高，由于渗透压力大对菌体生长很不利，谷氨酸对糖的转化率降低。

国内谷氨酸发酵糖浓度为125—150g/L，但一般采用流加糖工艺。

（2）氮源常见无机氮源：尿素，液氮，碳酸氢铵。

常见有机氮源：玉米浆，豆浓，糖蜜。

当氮源的浓度过低时回事菌体细胞营养过度贫乏，形成“生理饥饿”，影响菌体繁殖和代谢，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是代谢合成磷脂增多，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。

谷氨酸棒状杆菌的简单探究农学院2014级植物保护5班毛雪纯201430630415摘要：谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)是兼性厌氧菌，为革兰氏阳性。

其主要特征为无芽孢，不运动、菌落湿润，细胞短杆，小棒状，两端钝圆，整体呈圆形，不分枝，菌体约0.7～0.9×1.0～2.5微米。

谷氨酸棒状杆菌是工业微生物发酵工程方面十分常见实用的微生物之一，可用于生产谷氨酸进而生产出谷氨酸钠，即日常调味料味精。

本文将从谷氨酸棒状杆菌代谢，分泌模式等多方面进行初步探究。

关键词：微生物发酵工程，谷氨酸棒状杆菌，工业微生物一、谷氨酸棒状杆菌的利用：谷氨酸棒状杆菌可以在用于生产谷氨酸，其在发酵过程中要在无菌条件下不断地通入空气，并且通过搅拌形成细小的气泡，使空气可以迅速溶解在培养液中；在30-37℃，中性偏碱的条件下，经28~32小时，会生成大量的谷氨酸。

通过对谷氨酸棒状杆菌的调控，如允许丝氨酸，苏氨酸，精氨酸等氨基酸积累的关键点的成功抑制，使谷氨酸棒杆菌在生物技术上的应用潜力很快增加。

在近几十年，开发谷氨酸棒杆菌的高产菌株的研究引起了人们的兴趣，科学家们采取了包括传统的突变和筛选、定向基因工程在内的不同策略。

二、谷氨酸棒状杆菌的成分：分别用凯式定氮法、定磷法、锁式抽取法、灼烧烘干法可以测量出工业发酵过的废弃谷氨酸棒状杆菌中粗蛋白、核酸、粗脂肪、灰分的含量。

详见下表：表1谷氨酸棒状杆菌主要成分表（%）由上表可以看出在工业上废弃的谷氨酸棒状杆菌中粗蛋白的含量非常丰富，大大超过了酵母菌体中的蛋白含量。

而核酸的水解产物肌苷酸、鸟甘酸是十分重要的呈味物质，谷氨酸棒状杆菌中核酸含量与酵母中核酸的含量相当。

实验结果表明谷氨酸棒状杆菌中含有17种氨基酸，含有7种人体必需的氨基酸。

而且必需氨基酸含量占总氨基酸量的38.95 %，氨基酸含量占菌体干重的60.41 %。

以上结果可以看出，就算是废弃的谷氨酸棒状杆菌也具有较高的开发利用价值，谷氨酸棒状杆菌蛋白水解后的氨基酸的种类和含量都比较丰富，是生产蛋白水解物的理想原料，废弃谷氨酸棒状杆菌具有良好的研究前景。