味精的生产技术.ppt

味精的概述基本介绍 味精又称味素，是调味料的 一种，主要成分为谷氨酸钠要注意的是 如果在100℃以上的高温中使用味精，鲜味 剂谷氨酸钠会转变为对人体有致癌性的焦 谷氨酸钠还有如果在碱性环境中，味精 会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物 质所以要适当地使用和存放谷氨酸钠 是一种氨基酸谷氨酸的钠盐是一种无嗅 无色的晶体，在232°C时解体熔化谷氨酸 钠的水溶性很好，在100毫升水中可以溶解 74克谷氨酸钠 味精的概述• 化学名称谷氨酸钠（C5H8NO4Na），又叫麸氨 酸钠是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产 物 味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现 代调味品 • 谷氨酸的来源 谷氨酸是一种普遍的氨基酸： 人体自产谷氨酸，它主要以络合状态存在于富含蛋 白质的食物中，如蘑菇、海带、西红柿、坚果、豆 类、肉类，以及大多数奶制品部分食物中的谷氨 酸以「自由」形态存在；并且只有这种自由形态的 谷氨酸盐能够增强食物的鲜味西红柿、发酵的大 豆制品、酵母提取物、某些尖奶酪，以及发酵或水 解蛋白质产品（如酱油或豆酱）所能带来的调味作 用中，部分归功于谷氨酸的存在 生产原料发酵生产谷氨酸的原料有• 淀粉质原料：玉米、小麦、甘薯、大米等。

其中甘薯和淀粉 最为常用；– 大米进行浸泡磨浆，再调成15Bx，调pH6.0，加细菌a-淀粉酶进行液化 ，85 ℃30min，加糖化酶60 ℃糖化24h，过滤后可供配制培养基• 糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜； – 糖蜜原料：不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源，因含丰富的生物素 – 预处理方法：活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物素也 可以在发酵液中加入表面活性剂吐温60或添加中青霉素 • 氮源料：尿素或氨水国内常用的谷氨酸生产菌种（1）北京棒杆菌AS1.299 （2）北京棒杆菌7338 （3）北京棒杆菌D110 (4)棒杆菌S-914 （5）钝齿棒杆菌AS1.542 （6）钝齿棒杆菌HU7251 （7）钝齿棒杆菌B9 （8）钝齿棒杆菌B9-17-36 （9）黄色短杆菌T6-13 (10)黄色短杆菌FM84-415这些菌株多数具有产酸高、耐高温、生长快、转化 率高、生产周期短的特点谷氨酸的发酵机理• 谷氨酸发酵机理主要有糖酵解途 径（EMP途径）、磷酸己糖途径 （HMP途径）、三羧酸循环（ TCA）、乙醛酸循环、伍德-沃克 曼反应（CO2的固定反应）等。

谷氨酸发酵技术• 一、淀粉水解糖制取 • 淀粉的水解方法有：酸水解法、酶水解法、酸 酶水解法和酶酸水解法4种 • 1、酸解法 •1）淀粉的酸解反应 •以无机酸为催化剂，使淀粉发生水解反应生成葡萄糖的过程，称 为淀粉的酸解 •2）葡萄糖的复合反应 •淀粉酸解过程中生成的葡萄糖，在酸、加热和催化作用下，主要 通过α-1，6糖苷键连接成异麦芽糖和经β-1，6糖苷键连接成龙胆 二糖，这种反应称为复合反应 •3）葡萄糖的分解反应 •4）酸解淀粉工艺流程 •5）糖化条件的控制 （包括：淀粉乳浓度的控制、酸的种类和用 量、糖化温度和时间、糖化锅结构、加酸方式、糖化终点的判断 、酸解液的中和除杂、酸解液的中和、水解糖液的质量要求）• 2、酶水解法α-淀粉酶将淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化 酶将糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖的方法，称为 酶解法1）淀粉的液化（1）α-淀粉酶的水解作用（2）液化条件（生产上采用30%-35%淀粉乳浓度，加酶同时加 入一定量Ca离子，然后再85-90℃下进行液化）（3）液化方法（国内目前较为普遍采用的是一次升温液化法和 连续进出料液化法）（4）液化程度的控制（液化程度应控制在20-30个葡萄糖单位 的底物分子为宜，根据糖化酶对底物分子大小的要求，应以液 化液与碘液显棕色反应为液化终点）2）糖化（1）糖化酶的水解作用（2）糖化酶的来源 （工业上生产的糖化酶，主要来源于曲霉 、 根霉和拟内孢霉。

曲霉中以黑曲霉产酶活力较高，酶的稳定 性也好，能在较高温度和较低pH条件下进行反应)（3）糖化工艺将30%淀粉乳的液化泵入带有搅拌器和保温装置的开口桶内， 按每1g淀粉加80-100U糖化酶计算加入糖化酶，然后在一定pH 和一定温度下进行糖化，48h后，用无水酒精检查糖化是否完 全糖化结束，升温至80℃，加热20min，杀灭糖化酶糖化 时的温度和pH取决于糖化酶制剂的性质3）酸酶水解法• 针对坚硬的果料：α-淀粉酶短期内很难使坚硬果料液化 完全用酸酶水解法可以提高液化速度，缩短淀粉水解 时间酸酶法的操作工艺：将30%淀粉乳在ph2.5、0.25MPa压 力下，酸解25-30min，用碘液检验酸解终点酸解结束 ，将酸解液降温，并调节Ph至4.8，加入糖化酶后，在 55℃下糖化48h，用无水酒精检验糖化终点，糖化结束 ，升温灭酶4）酶酸水解法•像碎米大小不一的淀粉原料，采用酸解法水解，水解 液不均匀，无法确定水解终点用酸酶水解法可以解 决这一矛盾1）先用自来水将碎米洗净，用水浸泡3-4h，然后磨成80目细粉 ，调节粉浆浓度至23%-24%，接着加入α-淀粉酶和氯化钙，并调节 ph6.2-6.4，氯化钙加入量为3g/L粉浆， α-淀粉酶用量以每1g干碎米 添加5-8U计算。

2）往液化锅内加入水底，以浸没液化锅内蒸汽加热管为度，然 后将底水加热至80℃左右，用泵把调制好的粉浆液输到液化锅内， 升温至90℃，保温20-30min，以碘液检验液化终点（显棕色反应）（3）液化结束，升温至100℃，加热5min，灭酶然后将液化液过 滤，滤液用盐酸调节ph至2.0，在0.28MPa压力下酸解15min，用无 水酒精检验糖化终点，无白色沉淀物生成时即可出料谷氨酸生产菌种子的扩大培养• 为了生产大批量的谷氨酸，就需要更多的谷氨酸生产菌 ，因此就必须对谷氨酸生产菌进行扩大培养只要有了 足够的谷氨酸生产菌，才能得到更多的谷氨酸培养目标 将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌 种接入试管斜面活化后，在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐 级放大培养而获得一定数量和质量的纯种培养目的 不但要得到纯而壮的培养物，还要获得活力旺盛的、性 能稳定、接种数量足够的、纯的培养物1、种子扩大培养的目的 • 目的：是要得到纯而壮的培养物，获得活力旺盛的、接种数量 足够的培养物，缩短发酵时间、保证生产水平，为发酵罐的投料 提供足够数量的代谢旺盛的种子因为发酵时间的长短和接种量 的大小有关，接种量大，发酵时间则短。

将较多数量的成熟菌体 接入发酵罐中，就有利于缩短发酵时间，提高发酵罐的利用率， 并且也有利于减少染菌的机会 • 对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种生长繁 殖速度快慢及生产的规模决定种子扩大培养的级数2、种子级数的定义种子罐级数 • 种子罐级数：是指制备种子需逐级扩大培养的次数 取决于： – 菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度； – 所采用发酵罐的容积 – 斜面菌种→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐种子的扩大培养• （一）斜面菌种的培养 • 菌种的斜面培养必须有利于菌种生长而不产酸 ，并要求斜面菌种绝对纯，不得混有任何杂菌 和噬菌体，培养条件应有利于菌种繁殖，培养 基以多含有机氮而不含或少含糖为原则 • (1) 斜面培养基组成 • 葡萄糖 0.1％ 蛋白陈 1.0％ 牛肉膏 1.0％ 氯化钠 0.5％ 琼脂 2.0~2.5％ PH 7.0~ 7.2 （传代和保藏斜面不加葡萄糖） • (2) 培养条件：33~34℃，培养18~24h• （二）一级种子培养 •一级种子培养的目的在于大量繁殖活力强的菌体，培养基组成应 以少含糖分，多含有机氮为主，培养条件从有利于长菌考虑。

•(1) 培养基组成 •葡萄糖 2.5％ 尿素 0.5％ •硫酸镁 0.04％ 磷酸氢二钾 0.1％ •玉米浆 2.5~3.5％(按质增减) •硫酸亚铁、硫酸锰 各2ppm •PH 7．0 •(2) 培养条件 • 用1000mL三角瓶装入培养基200mI，灭菌后置于冲程7.6cm、频 率96次／min的往复式摇床上振荡培养12h，培养温度33~34℃ •(3) 一级种子质量要求 •种龄：12h pH值：6.4± 0.1 •光密度：净增OD值0.5以上 •残糖：0.5％以下 无菌检查：(-) •噬菌体检查： (-) •镜检：菌体生长均匀、粗壮，排列整齐 •革兰氏阳性反应• （三）二级种子培养 • 为了获得发酵所需要的足够数量的菌体，在一级种子培养的 基础上进而扩大到种子罐的二级种子培养种子罐容积大小取 决于发酵罐大小和种量比例 • (1) 培养基组成 • • 2)培养条件 • 接种量：0.8~1.0％ • 培养温度：32~34℃ • 培养时间：7~8h • (3)二级种子的质量要求 • 种龄 7~8h， pH 7.2左右，OD值 ， 净增0 .5左右 • 无菌检查 (-) 噬菌体检查(-)• 如何防止种子染菌，一旦染菌如何检验？ • 1）防止种子带菌种子带菌的原因： – 灭菌不彻底(如假压)； – 移种污染； – 养或保藏过程中污染； – 无菌室管理不善。

谷氨酸的发酵在发酵罐中进行 • 适应期，尿素分解氨使Ph上升糖不利用2-4小时，接 种量和发酵条件控制使改期缩短 • 对数生长期，糖耗快，尿素大量分解使ph上升，氨被利 用Ph 又迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形，不产 酸，12H，采取流加尿素办法及时供给菌体生长必须的氮 源及调节ph在7.5-8.0，维持温度30-32℃ • 菌体生长停滞期，谷氨酸合成，糖和尿素分解产生α、酮 茂二酸和氨用于合成谷氨酸及时流加尿素以提供足够 的氨并使ph维持在7.2-7.4.大量通气，控制温度34-37℃谷氨酸发酵的环境控制影响因素1：生物素 谷氨酸发酵过程中，前期，菌体的增殖期， 一定量的生物素是菌体增殖所必需的；而在产物 合成期，则要限制生物素的浓度，以保证产物的 正常合成谷氨酸发酵的环境控制影响因素2：供氧浓度（通气量） 过量：NADPH的再氧化能力会加强，使α-酮戊二酸的还 原氨基化受到影响，不利于谷氨酸的生成供氧不足：积累大量的乳酸，使发酵液的pH值下降，不利于 谷氨酸的产生，同时，一部分葡萄糖转成了乳酸，影 响了糖酸转化率，降低了产物的提出率α-酮戊二酸 NADPH谷氨酸 NADPL-谷氨酸脱氢酶谷氨酸发酵的环境控制影响因素3：NH4+浓度过量：菌体增殖阶段会抑制菌体生长，产酸阶 段谷氨酸会受谷氨酰胺合成酶作用转化为谷 氨酰胺； 不足：不利于-酮戊二酸的还原氨基化， - 酮戊二酸积累，引起反馈调节谷氨酸发酵的环境控制影响因素4：碳源 发酵液中糖含量与谷氨酸的发酵有密切的关系。

在一定范围内，谷氨酸的产量随糖含量的增加而增加，但糖含量过高，渗透压过大，对菌体生长不利，谷氨酸对糖的转化率低发酵液中还原糖的含量一般应控制在10%～13%谷氨酸发酵的环境控制影响因素5：碳氮比 在谷氨酸发酵过程中，应正确控制碳氮比 一般在菌体生长期碳氮比应大一些(氮低），在 产酸期,碳氮比应小些(氮高）在碳源和氮源的比为3∶1时，谷氨酸棒状杆 菌会大量合成谷氨酸，但当碳源和氮源的比为 4∶1时，谷氨酸棒状杆菌只生长而不合成谷氨酸 谷氨酸发酵的环境控制影响因素6：发酵温度 Ø谷氨酸发酵前期(0～12h)是菌体大量繁殖阶段， 在此阶段菌体利用培养基中的营养物质来合成核 酸、蛋白质等，供菌体繁殖用，而控制这些合成 反应的最适温度均在30～32℃Ø在发酵中、后期，是谷氨酸大量积累的阶段，而 催化谷氨酸合成的谷氨酸脱氢酶的最适温度在32 ～36℃，故发酵中、后期适当提高罐温对积累谷 氨酸有利谷氨酸发酵的环。