《谷氨酸的生产工艺》PPT课件

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1、谷氨酸生产工艺第2页，共69页主要内容简介（性质、用途）；发酵机制；发酵流程；菌种；培养基（淀粉制糖）；发酵过程和方法（包括工艺控制等）；提取纯化；谷氨酸，学名：α-氨基戊二酸；其单钠盐：谷氨酸钠，商品名称味精，是重要的调味品。早期生产谷氨酸的方法有两种，一是提取法：甜菜厂付产物糖蜜中含有焦谷氨酸，用强碱处理可得到谷氨酸；二是蛋白质水解法：将面筋加酸水解，再分离提纯。1957年发酵法生产谷氨酸在日本协和发酵公司投产。日本在谷氨酸发酵生产方面居世界领先地位。味之素、协和等均是其中代表。我国发展也比较快，如河南的莲花味精公司，目前味精产量已从1983年

2、的400吨上升到2010年的62万吨，单厂味精产量居世界第一位，国内市场占有率达43%；（广西的荷花味精）等。一、谷氨酸简介第3页，共69页性质溶解性：微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇，溶于盐酸溶液。等电点：3.22；用途1、食品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。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2%-0.5%，每人每天允许摄入量(ADl)为0—120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.2—1.5

3、克/公斤。2、日用化妆品等谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发功效。用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。3、下游产品开发谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、、聚谷氨酸等。新型的聚合氨基酸，含有氨基的药物或靶向基因，可以方便的接入聚谷氨酸的分子中，形成大分子前药或靶向大分子载体，接入特异性的基因，可进行特殊的分离或提纯，这一聚合物在医药领域会有很广泛的应用前景。4、医药行业谷氨酸还可以用于医药中，因为谷氨

4、酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养价值。谷氨酸被人体吸收后，易与血氨形成谷酰氨，能解除代谢过程中氨的毒害作用，因而能预防和治疗肝昏迷，保护肝脏，是肝脏疾病患者的辅助药物。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改进维持大脑机能。谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。用谷氨酸制成的成药有药用谷氨酸内服片，谷氨酸钠（钾）注射液，谷氨酸钙注射液，乙酰谷氨酸注射液等。二发酵机制谷氨酸的生物合成途径大致是

5、：葡萄糖经EMP途径或HMP途经生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A，然后进入TCA，再通过乙醛酸循环、CO2固定作用，生成a-酮戊二酸，a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下生成谷氨酸第4页，共69页第6页，共69页谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量300多倍的谷氨酸，研究发现：大量积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导致，而是：代谢调节控制；细胞膜通透性的特异调节；发酵条件的适合。葡萄糖6-磷酸葡萄糖NADPH2乙酰辅酶A6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核糖3-磷酸甘油醛果糖-1，6-二磷酸苹果酸③丙酮酸CO2异柠檬酸

6、CO2②草酰乙酸顺乌头酸CO2乳酸NAD+NADH2⑨柠檬酸NADP+CO2NADH2⑧NAD+草酰琥珀酸α－酮戊二酸琥珀酸延胡索酸谷氨酸NADPH2NADP+⑤NADP+NADPH2④乙醛酸乙酰辅酶ACO2⑥CO2⑦葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径EMP途径HMP途径TCA循环乙醛酸循环天冬氨酸磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶第7页，共69页在微生物的代谢中，谷氨酸比天冬氨酸优先合成。谷氨酸合成过量时，谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的合成，使代谢转向合成天冬氨酸；天冬氨酸合成过量后，反馈抑制磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合成。所以，在正常情况下，谷氨酸并

7、不积累。见图3~27。乙醛酸循环GA生物合成的内在因素从上图可以看出，GA产生菌必须具备以下条件：1.α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出，α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，很快在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生物体内他的浓度很低，也就是说，由α—KGA进行还原氨基化生成GA的可能性很少。只有当体内α—KGA脱氢酶活性很低时，TCA循环才能够停止，α—KGA才得以积累。2.GA产生菌体内的NADPH的在氧化能力欠缺或丧失（1）如上图所示，NADPH是α—KGA还原

8、氨基化生成GA必须物质，而且该还原氨基化所需要的NADPH是与柠檬酸氧化脱羧相偶联的。（2）由于NADPH的再氧化能力欠缺