提高谷氨酸发酵转化率和提取收率的方法--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

提高谷氨酸发酵转化率和提取收率的方法

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：田雨龙

[导读] 摘要：谷氨酸的发酵过程是一个复杂的生化过程，生化过程的变化实际上是糖和发酵酸转化率的变化，许多因素影响发酵的结果，本文研究了谷氨酸发酵转化率和提取效率的分析方法。

        摘要：谷氨酸的发酵过程是一个复杂的生化过程，生化过程的变化实际上是糖和发酵酸转化率的变化，许多因素影响发酵的结果，本文研究了谷氨酸发酵转化率和提取效率的分析方法。
        关键词：谷氨酸发酵；转化率；提取收率；方法
        谷氨酸发酵中提取的谷氨酸的高产量和高质量的关键因素是谷氨酸发酵中提取的谷氨酸质量的优缺点。特别是对于发酵过程中难以提取的发酵液，它直接关系到如何有效地保证和提高产量。同时，发酵过程中必须提取谷氨酸的问题也一直是许多专家、技术人员和学者关注的问题。
        一、谷氨酸发酵液提取谷氨酸的有效处理方法
        1.谷氨酸发酵液冷冻等电提取的优化。采用等电冷冻法提取谷氨酸的主要方法是增加谷氨酸的结晶颗粒，使谷氨酸晶体快速完全沉淀，减少结晶谷氨酸的存在，便于离心脱水。具体控制点如下：（1）谷氨酸发酵液放入等电罐，通常先冷却至-30℃以下酸调p H加入、谷氨酸的最好起点温度控制在25℃左右。3.1是终点加酸调p H、温度最好在20℃以下。温度越高，谷氨酸的晶粒越大，聚晶越强，谷氨酸的纯度越低，废液中的谷氨酸含量越高。在低温下，谷氨酰胺

型晶体更容易获得，也更强，但谷氨酰胺晶体颗粒更小，更难以沉淀，通过离心完全回收，产量更低。温度控制在2至5℃。当温度低于0℃，冰粒易出现。在等电罐冷凝器中，水在混合后凝结成颗粒，然后缓慢沉淀形成冰粒。将微小的谷氨酸困在冰粒之间，让它们漂浮在液体之上。通过这种方式，当液体废物被处理时，冰粒被少量的谷氨酰胺处理，导致更大的损失。在等电冷却过程中，应避免温度升高，防止谷氨酸结晶再次溶解。（2）为了控制添加酸度以调节p H的速度，采用三速法。对于第一级，PH值为5，0是首选。最好是10分钟左右。第二级次，直到产生少量谷氨酸晶体，通常在发酵液中含有5%到7%的谷氨酸，起结晶时p H在4.4到3.8之间。第三级次，大约使用2-3小时，加入酸以使ph达到3.1为终点。如果酸化速度太慢，结晶量大，但多晶，谷氨酸纯度低，液体废物中谷氨酸含量高。酸化是过快，虽然结晶固体谷氨酸和纯度高，结晶是精致和劣质产品，这使得离心脱水最难，剩余溶液和谷氨酸含量较高，这就造成巨大的浪费。用于上述ph混合物的酸是盐酸。如果PH值是解决与硫酸，硫酸浓度非常高，由于与硫酸中和余热，应当放慢时间跨度p H内，同时在冷却。（3）谷氨酸在电液固体晶体时，有时出现少量的谷氨酸，这时应立即停止酸性pH值、加速冷却至常温15-10℃的谷氨酸晶体晶才慢慢结实，2个小时育晶，p H加酸调3.1。（4）以谷氨酸为基础的发酵液，泡沫含量特别高，应采用连续等电法中和，避免蛋白样蛋白的等电点，防止泡沫从容器中溢出。（5）谷氨酸中和液中，蛋白胶体和

型谷氨酸类型的细菌产生，由p H I~0.5酸溶液可以溶，这种溶液可以接入溶液中结晶a型抵消了谷氨酸和用作调p H 3.l酸液。因此，

型谷氨酸结晶的重现通常是困难的。p H倒调法或连续等电法可避免胶体蛋白的p h4.3-3.8等点，不易产生重复的细菌样胶体蛋白。（6）谷氨酸含量低的p H调到终点3 .1，未起晶温度20℃，可以添加重量发酵液体体积0.3%数量的a型谷氨酸，刺激结晶，再搅拌，冷却、降水、谷氨酸和较低的表面轻细混合细谷氨酸与酸溶解在PH值0.5中，我又在第二批谷氨酸发酵的液晶，然后作调p H 3.1的酸液，谷氨酸的再结晶质量更好。
2.从发酵异氮酸中提取锌盐的最佳方法。（1）发酵液中酮酸含量超过0.1%时，可以利用发酵液中所含的乳酸脱氢酶，通过休息法自然除去酮酸。如果干燥方法不能有效去除酮酸，可以加入正常发酵液的2/3，充分搅拌，继续干燥方法即可去除酮酸。（2）谷氨酸锌与细菌的混合较好，不易沉淀分离。在停止搅拌之前，稀释1/3的自来水，分离并沉淀细菌和谷氨酸锌。（3）发酵液，特别是泡沫发酵液，可采用连续等电法进行中和。通过喷雾混合不同的液体，加入强制脱脂得到理想的谷氨酸锌，减少泡沫溢出，提高产量。（4）在生产谷氨酸的过程中，如果存在

型结晶谷氨酸，可以参考等电冷冻法。
3.从噬染、菌染提取发酵液最优化。通过噬染、菌染途径发酵液的提取，在冷冻等电解质的情况下，温度通常应较低，而不是较高。酸的添加应该是缓慢。用于生产

型谷氨酸和释放泡沫。在发酵过程中谷氨酸含量特别低（低于4%）的情况下，加入优质的谷氨酸。对于较大的胶体蛋白，沉淀谷氨酸的等电解质溶解在ph0.5，然后加入后续的发酵液中，用酸来调ph进行再结晶，以提高谷氨酸的质量。从受污染的容器中提取谷氨酸的效率通常只有40%左右。但是，如果采用上述方法进行，萃取率可以提高到60%左右。在锌盐提取过程中，应强调用水稀释结晶谷氨酸锌沉淀，以提高谷氨酸锌的回收率。同时，在沉淀、洗涤和洗涤的谷氨酸锌中加水，提高了谷氨酸的质量，防止

型谷氨酸等电生产过程中结晶的转变，防止了谷氨酸生产的失败。
        二、温敏型谷氨酸菌种发酵工艺研究
        温度敏感型谷氨酸菌多为基因突变型菌株，突变发生在与谷氨酸分泌有关的细胞膜结构的基因上。由于突变导致DNA分子遗传密码的转换，由该基因译出的酶对温度的变化非常敏感，在高温下极易失活，在低温下保持正常的催化作用。因此，在低温时菌体大量生长，正常代谢，在高温时生长微弱。由于高温使突变菌株的酶失去活性，导致细胞膜结构的变化，转变成有利于谷氨酸渗透的样式，使细胞内产生的谷氨酸不断地排放到细胞体外，细胞内谷氨酸不能积累到引起反馈调节的浓度，而不断合成谷氨酸，在培养基中大量积累，谷氨酸浓度一般可达17％以上。根据菌种这一特性，依据不同的工艺条件来控制最适菌种生长的温度，大量培养菌株，在适当的时间提高温度，使菌株停止生长而开始产酸。
        1.温度转换后剩余生长对产酸及转化率的影响。

        表1．转换温度后。不同剩余生长情况下发酵产酸情况
        从表1可以看出，温度转换后，菌体剩余生长的多少对发酵产酸率、糖酸转化率均有不同程度影响。剩余生长（00值）在0．2以下时，温度转换时间提前，或者速度过快导致菌体受到剧烈不适条件的影响而使菌体活性受到损害，细胞类型转变得机会减少。而剩余生长在0．4以上时，对发酵产酸率影响不明显，但糖酸转化率却明显降低，说明菌体的转型效果不好，菌体生长代谢消耗了大量的营养物质。
        2.初糖浓度的研究。通过大量实验得到以下曲线：

        图1 初始葡萄糖浓度对谷氨酸发酵的影响
        由图1可知，当初糖浓度为40g/L时，发酵进行到4—6h，菌体大量生长结束进入产酸期（初糖浓度低有利于菌体缩短适应期，快速生长），刚好底糖消耗完，这时补充450g9／L以上浓缩糖液，发酵培养基中的葡萄糖浓度维持在10-20g／L，菌体利用这部分糖大量产酸，相应的产酸率、转化率最高，当初糖浓度超过40g/L时，菌体适应期延长，菌体后期老化，产酸率、转化率反而下降。因此，确定发酵培养基中最佳初糖浓度为40g/L。
        3.发酵过程优化。通过在小型发酵罐试验，定时取样测定发酵液的吸光度、残糖和产酸、绘制出谷氨酸温度敏感突变株发酵过程曲线。如图2所示。

        图2 发酵过程曲线
        采用优化工艺，菌体没有适应生长期或适应期很短，发酵0小时或很短时间内菌体就开始进入对数生长期，单位细胞的生长速率达到并保持最大值，具有很高的耗糖速率和一定的谷氨酸积累能力。及时转换温度后，在保证足够的流加糖量和充分溶解氧、通氨正常情况下，产酸速率明显加快。这区别于以往国内传统的生物素亚适量发酵工艺，大大缩短了菌体生长的适应期，使菌体提前进入产酸期，在发酵后期菌体仍能保持较强的活力，便于自动化优化控制。通过大量的实验探索，总结出了较合理的工艺控制参数：二级种子培养温度29-30℃，pH6．7，0D值1．15-1．2，周期控制在26-32h；发酵初糖控制在3-6g／dl，前期菌体适应期温度控制在32-33℃，0D值（72分光光度计600nm，lcm光程）0.95-1.05时提温36.5℃，0D值1.1-1.2时提温37.5-38.5℃，产酸期的温度可根据生产情况进行适当调整；培养基糖浓度1.0g／dl左右时连续流加不低于40g／dl的浓缩糖液，整个发酵过程pH值维持在7.3。
        综上所述，异常谷氨酸发酵液是如何产生的，影响了提取的产量和质量?造成这种情况的原因往往是细菌种类、设备环境、空气、水和蒸汽的纯度不足。为此目的，必须认真评价所取得的经验，充分利用国家资源，改进采矿技术，以克服生产困难，增加经济效益。
        参考文献：
        [1]姚建.提高异常谷氨酸发酵液提取收率的方法探讨[J]华南大学出版社，2008（09）
        [2]周浩.如何提高谷氨酸发酵糖酸转化率[J]高等教育出版社，2008（4）