《谷氨酸提取》PPT课件

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1、6谷氨酸提取6.1概述将谷氨酸产生菌在发酵液中积累的L-谷氨酸提取出来，再进一步中和、除铁、脱色并精制成谷氨酸单钠盐（俗称味精）的过程叫提炼。目前生产上可分为谷氨酸提取与精制二个阶段。由糖质原料转化为谷氨酸的发酵过程是一个复杂的生物化学反应过程。谷氨酸是发酵目的产物，它溶解在发酵液中，而在发酵液中还存在菌体、残糖、色素、胶体物质以及其它发酵副产物。从发酵液中将产物谷氨酸提取出来，必需了解谷氨酸和发酵液的性质特征，以利用谷氨酸和杂质之间物理、化学性质上的差异，采用适当的提取方法和工艺，除去杂质和分离提纯谷氨酸。通常应用谷氨酸的两性电解质性质，溶解度、分子大小、吸附剂作用以及谷氨酸的成盐作用等，可

2、以把谷氨酸从发酵液中提取出来。生产上选择谷氨酸提取工艺的原则如下：工艺简单，操作方便；所用原材料价格低廉，来源丰富；提取收率高，产品纯度高；劳动强度小；设备简单，造价低。在提取过程中，还要注意尽量不造成或减少对环境的污染。6.2谷氨酸发酵液的性质6.2.1谷氨酸的性质6.2.1.1谷氨酸的主要物理性质谷氨酸结晶为无色正四面体晶体，相对分子质量为147.13，相对密度为1.538(20℃)，熔点为202～203℃，在2mol/LHCl中的比旋光度为[α]D20=+31.8°(HCl浓度为10%)。谷氨酸的两性解离及等电点谷氨酸分子中含有2个羧基和1个氨基，是一个既有酸性基团又有碱性基团的两性电解

3、质。谷氨酸晶体是以偶极离子的形式存在的。谷氨酸溶解于水后呈离子状态存在，其解离方式取决于溶液的pH，也就是说，谷氨酸在不同的pH溶液中，可以解离成阳离子、两性离子和一价阴离子及二价阴离子4种不同的离子状态，分别以GA＋、GA±、GA－、GA2－表示。谷氨酸的两性性质和电离平衡随溶液pH的变化情况可用下式表示：在一定的pH溶液中，4种谷氨酸离子以一定比例存在。在pH＜2的酸性溶液中，谷氨酸主要以阳离子(GA＋)状态存在；随着溶液pH的升高，谷氨酸的电离平衡发生转移，当溶液的pH等于谷氨酸的等电点时，谷氨酸主要以两性离子(GA±)状态存在；在pH=7的中性溶液中，谷氨酸丰要以一价阴离子(GA－)状

4、态存在；若溶液的pH继续升高，在pH=13的碱性溶液中时，谷氨酸以二价阴离子(GA2－)状态存在。酸性等电点中性碱性谷氨酸离子存在形式COOHCHNH3+CH2CH2COOHCOO－CHNH3+CH2CH2COOHCOO－CHNH3+CH2CH2COO－COO－CHNH2CH2CH2COO－表示符号GA+GA±GA－GA=表6-1溶液的酸碱性与谷氨酸离子状态的关系谷氨酸的等电点是它呈电中性时所处的环境pH值，即谷氨酸解离成兼性离子时所处环境的pH值，习惯上常以pI代表。pI=(pK1+pK2)/2=(2.19+4.25)/2=3.22谷氨酸在等电点时，即pH3.22时，正负电荷相等，总静电荷为

5、零，形成偶极离子，此时，由于谷氨酸分子之间的相互碰撞，并通过静电引力的作用，会结合成较大的聚合物而沉淀析出。因此在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。工业生产中等电点法提取就是根据这一特性，将发酵液pH调3.2，使谷氨酸处于过饱和状态而结晶析出。谷氨酸的溶解度谷氨酸的溶解度与温度有关。温度对谷氨酸溶解度的影响如表6-2所示。表6-2在等电点时不同温度条件下谷氨酸的溶解度由表6-2可以看到，随着温度的降低，谷氨酸的溶解度逐渐减小。因此，工业生产上采用等电点法提取谷氨酸时，应在低温条件下进行，才能得到较高的提取收率。除了温度对谷氨酸的溶解度有影响外，溶液的pH对谷氨酸的溶解度影响也较大。在发酵液中，谷氨

6、酸的溶解度随发酵液pH的变化情况如表6-3所示。表6-320℃时不同pH条件下谷氨酸的溶解度在pH≤0.7或pH≥5.3情况下，谷氨酸的溶解度很高，但在等电点pH3.22时，谷氨酸的溶解度最小。谷氨酸的溶解度随pH的变化趋势：在等电点左边溶液偏酸时，溶解度变化较小，而在等电点右边溶液偏碱时，溶解度变化较大。这主要是由于发酵液中还含有其它金属离子而使发酵液中谷氨酸的等电点的pH与纯谷氨酸溶液相比稍偏酸，所以在实际生产操作中，往往将发酵液的pH调节到3.0～3.2。除了温度和溶液的pH对谷氨酸的溶解度有影响外，溶液中杂质也影响其溶解度。如谷氨酸发酵液中含有的残糖、其它氨基酸、菌体、胶体物质等，都将

7、影响谷氨酸的溶解度。当发酵液中有其它氨基酸存在时，会导致谷氨酸的溶解度增加。这种现象在提取谷氨酸时严重影响谷氨酸的收率。另外，发酵液中碳水化合物水解物的存在，也会使谷氨酸的溶解度有所增加。6.2.1.2谷氨酸的主要化学性质①成盐反应谷氨酸分子中含有2个酸性的羧基和1个碱性的氨基，是一个既有酸性基团又有碱性基团的两性电解质，与酸或碱作用都可以生成盐。②脱羧反应在谷氨酸脱羧酶的作用下，谷氨酸脱去α-羧