微生物工艺学论文《谷氨酸发酵总结》1

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1、学院_专业___班级_级班__本专学号___姓名__密封线学生须将文字写在此线以下鲁东大学生命科学学院2011－2012学年第2学期《微生物工程》课程论文课程号：任课教师成绩论文题目：（可指定题目，也可说明题目范围。）谷氨酸发酵技术总结论文要求：1.任一发酵产品的生产研究过程（菌种选育、培养基优化、代谢控制、产品提取等方面）2.题目自拟3.参考文献统一格式教师评语：教师签字：年月日正文谷氨酸发酵技术总结中文摘要：本文通过对谷氨酸发酵过程中的基本概述、菌种选育、代谢控制、培养基优化、发酵过程控制及对现在工艺的改良等方面，对谷氨酸发酵技术的各个环节进行一次综合性的论述，进行一次初步的

2、总结。关键词：温度敏感株代粮发酵培养基优化染菌的防治糖的流加1.基本概述：谷氨酸在食品工业、日用化妆品行业、医药卫生行业及农业上都有重要的应用。我国的味精产量居世界第一位，但人均消费水平较低，与港澳台及东南亚等地区存在着非常大的差距，所以我国的谷氨酸发酵产业有巨大的潜在市场。谷氨酸的主要生产菌种有：（1）棒杆菌属：谷氨酸棒杆菌：生长素缺陷型、温度敏感型；北京棒杆菌；钝齿棒杆菌。（2）短杆菌属：黄色短杆菌；天津短杆菌。[1]培养基的主要成分：碳源为豆饼，玉米浆；氮源除豆饼，玉米浆外还有尿素；生长因子为生物素。谷氨酸的提取方法有：等电点结晶法，特殊沉淀法，离子交换法，溶剂萃取法，液膜

3、萃取法等。2.菌种选育：选育能够在工业生产中高产的菌种必须具备在高糖、高酸的培养基中能正常生长、代谢的能力，即在高渗透压的培养基中菌体的生长和谷氨酸的合成不受影响或影响很小（1）可通过诱变选育L-谷氨酸的结构类似物抗性突变株和营养缺陷型的回复突变株，以解除自身的反馈抑制和反馈阻遏，增大L-谷氨酸积累量。（2）增加L-谷氨酸的前体物的合成量，可通过如选育抗氟乙酸、氟化钠、氮丝氨酸、氟柠檬酸等突变株，以及强化CO2固定反应突变株使谷氨酸大量积累。3（3）选育强化能量代谢的突变株。谷氨酸高产菌的2个显著特点是：α-酮戊二酸继续向下氧化的能力缺陷和乙醛酸循环弱，使能量代谢受阻；TCA循环

4、前一阶段的代谢减慢。强化能量代谢，可补救上述两点不足，使TCA循环前一段代谢加强，谷氨酸合成的速度加快。（4）通过选育不能以L-谷氨酸为唯一碳源生长的突变株，由于该突变株切断或减弱L-谷氨酸向下一步的代谢途径，从而L-谷氨酸能得到持续的积累。除了传统的诱变育种我们还可以采用新的育种方法：（1）应用原生质体融合新技术选育谷氨酸生产菌（2）应用转化法/转导法选育谷氨酸生产菌（3）应用重组DNA技术构建谷氨酸工程菌株3.代谢控制：代谢途径：谷氨酸产生菌中谷氨酸的生物合成途径如图所示：其中的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

5、德-沃克曼反应(CO2固定反应)等。葡萄糖经过EMP(主要)和HMP途径生成丙酮酸，其中一部分氧化脱羧生成乙酰CoA进入TCA循环，另一部分固定CO2生成草酰乙酸或苹果酸，草酰乙酸与乙酰CoA在柠檬酸合成酶催化下，所合成柠檬酸，再经过氧化还原共扼的氨基化反应生成谷氨酸。谷氨酸代谢途径[2]关键酶：α-酮戊二酸脱氢酶，谷氨酸脱氢酶调控机制：（1）谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后，谷氨酸的生物合成受其自身的反馈抑制和反阻遏，代谢转向合成天冬氨酸。（2）磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶是催化CO2固定的关键酶，受谷氨酸的反馈抑制。（3）柠檬酸合成酶是三羧酸循环的关键酶，除受能荷调节外，

6、还受谷氨酸的反馈阻遏。（4）谷氨酸脱氢酶受谷氨酸的反馈抑制和阻遏。（5）生物素的影响：在谷氨酸生产过程中，生物素的主要作用是作为乙酰辅酶A的辅酶影响磷脂的合成，进而影响谷氨酸产生菌细胞膜的通透性，同时也影响菌体的代谢途径。4.培养基优化：（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、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，由于渗透压过大，则对菌体的生长很不利，一般采用流加糖工艺。（2）氮源：常见无机氮源：尿素，液氨，碳酸氢铵。常见有机碳源：玉米浆，糖蜜。当氮源的浓度过低时会影响菌体增殖和代谢，导致产酸率低。随着玉米浆的浓

7、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。（3）生物素：随着生物素添加量的不断增加，发酵产酸先增大后减小。（4）溶氧：谷氨酸发酵是典型好氧发酵，溶解氧对谷氨酸产生菌种子培养影响很大。溶解氧过低，菌体呼吸受到抑制，当溶氧满足菌的需氧量后继续升高，不但会造成浪费还会由于高氧水平抑制菌体生长和谷氨酸的生成。（5）pH：在谷氨酸发酵过程中，随着谷氨酸的不断生成