CN101440386A

CN101440386A - 一种谷氨酸的生产方法

Info

Publication number: CN101440386A
Application number: CNA2008102338445A
Authority: CN
Inventors: 马吉银
Original assignee: NINGXIA YIPIN BIOLOGICAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: NINGXIA YIPIN BIOLOGICAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2009-05-27

Abstract

本发明涉及一种谷氨酸的生产方法，包括一级种培养，二级种培养，三级种培养和发酵罐发酵，其特征是：上述二级种培养、三级种培养和发酵罐发酵的底料中均添加有生物素，且采用大种量接种和在发酵过程中流加糖技术。本发明工艺方法独特，相较于现有技术而言产酸和转化率提高，生产周期短，生产成本低，谷氨酸产量高，且节电节水，原料用量少。

Description

一种谷氨酸的生产方法

技术领域

本发明涉及生物发酵工程技术领域，特别是涉及一种谷氨酸的生产方法。

背景技术

现有技术中，以发酵法生产谷氨酸的基本方法路线是：首先用微生物菌种对谷氨酸进行合成，根据菌种的代谢特征，人为地改变菌种代谢调节，使代谢按照人所需要的方向进行，累计谷氨酸并从菌体细胞中释放出来，达到糖酸转化最好效果。该方法路线存在如下问题：1.为了使谷氨酸发酵代谢出大量的酸来提高糖酸转化率，必须加大淀粉的用量，从而增加了生产成本；2.其工艺方法复杂，方法要求高：要有活力强的好种子，有了好种子后，必经提高发酵工艺水平，才能实现产酸高，转化高，达到令人满意的效果。3.废水废物产生多，易污染环境。4.水电等能源消耗大。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种方法简单、独特，有效提高产酸和转化率，提高谷氨酸产量，降低生产成本，减少环境污染，节约水电消耗的谷氨酸的生产方法。

谷氨酸发酵的基本反应式为：

C₆H₁₂O₆+NH₃+1.5O₂→C₅H₉O₄N+CO₂+3H₂O

即每合成100公斤谷氨酸需葡萄糖122公斤，需氧16.3公斤，糖酸理论转化率为81.7％。此反应式的基础为糖代谢全部以三羧酸大循环方式进行。

正如上述反应式所指出的，谷氨酸发酵中糖代谢目前只有以三羧酸大循环的方式运行，转化率才最高。三羧酸大循环的建立，是以含有三个羧酸的柠檬酸为起步的。柠檬酸的生成，是由丙酮酸结合两个二氧化碳，羧化成草酰乙酸，草酰乙酸再与乙酰辅酶A缩合生成柠檬酸。可见三羧酸大循环能否顺利建立，与二氧化碳的羧化反应有着直接的关系，也与生物素能否足量提供有着直接的关系。可见，生物素的贫乏，是不利于提高发酵产酸和转化率的。

本发明正是建立在上述理论基础之上的，其具体技术方案为：

一种谷氨酸的生产方法，包括一级种培养，二级种培养，三级种培养和发酵罐发酵，其特征是：上述二级种培养、三级种培养和发酵罐发酵的底料中均添加有生物素，其中二级种培养中生物素的添加量为每升7微克～9微克，三级种培养种生物素的添加量为每升6微克～9微克，发酵罐发酵中生物素的添加量为每立方50毫克～65毫克；

上述二级种培养的接种量为8％～12％，三级种培养的接种量为14％～16％，发酵罐发酵的接种量均为18％～20％。

在发酵罐发酵过程中，当糖耗至5％左右开始流加50％浓缩糖，流加糖约占总糖的30～40％，当残糖降至0.5～0.8％左右至发酵结束。

本发明具有以下技术优势：

1)工艺方法独特：本发明采用的是三级大种量流加糖、氮工艺，即一级种培养不变，二级种添加高适量生物素积累细胞，三级种添加中适量生物素进行大量细胞积累，然后大种量接入发酵罐中，由于料液在生长前期积累了大量的细胞，产酸很快，同时也消耗了大量的糖，因此在发酵过程中流加糖，可以使耗糖更大限度地向合成谷氨酸的方向转化，从而提高了产酸和转化率，可使产酸达到130～150g/1，转化率达到64～67％。

2)本发明生产周期短，生产成本低，谷氨酸产量高：采用的本发明的方法发酵周期一般在28～32小时，通过流加30％～40％葡萄糖至发酵结束后，产酸130～150g/l，转化率达到64～67％时，按照发酵容器350m³，原料淀粉用量仅为1.67吨，而平均每罐可多产谷氨酸9吨(正常时每罐产谷氨酸30吨)。

3)节电节水，节约原料用量：本发明提供的发酵二级转型工艺在国内尚未建报道。发酵过程中二级发酵转型主要是在二级种和三级种实施，发酵容器按350m³计算，淀粉用量仅为1.67吨制造成本大幅度降低。

具体实施方式

发酵工艺配方见下表 350M³发酵罐初定容

名称	二级种子	三级种子	发酵培养
名称	二级种子	三级种子	发酵培养	葡萄糖(公斤)	650	37000	224000
玉米浆(公斤)	520	70	165	葡萄糖(公斤)	650	37000	224000
玉米浆(公斤)	520	70	165	磷酸氢二钾(公斤)	63	140	\|
磷酸氢二钠(公斤)	\|	\|	220	磷酸氢二钾(公斤)	63	140	\|
磷酸氢二钠(公斤)	\|	\|	220	氯化钾(公斤)	\|	\|	220
硫酸镁(公斤)	9	12	25	氯化钾(公斤)	\|	\|	220
硫酸镁(公斤)	9	12	25	硫酸锰(克)	\|	120	120
甘蔗糖蜜(公斤)	150	20	44	硫酸锰(克)	\|	120	120
甘蔗糖蜜(公斤)	150	20	44	生物素1/5000(毫升)	1800	1500	520

VB1(克)	9	\|	40
VB1(克)	9	\|	40	消沫剂(公斤)	3	6	15

1.一级种培养

一级种培养不变，即在斜面试管中进行，培养温度34～35℃，培养时间24～30小时。

2.二级种培养

按上表配制二级种培养底料，经灭菌放进20M³二级种子罐中，冷却至35度左右，按照8％～12％的接种量接入一级种子进行培养。培养温度34～35度，培养时间7～9小时通风比1：(0.25～0.35)od值净增0.45以上成熟后接入三级种。

3.三级种子培养

按上表配制三级种培养底料，经灭菌放进50M³三级种子罐中，按照14％～16％的接种量接入二级种子进行培养。培养温度34～36度，培养时间8～10小时，ph值在7.0～7.2，od值净增0.45以上成熟后接入发酵罐。

4.发酵罐发酵

按照上表配制发酵底料，连消后进入350M³发酵罐中，降温至35度左右，按照18％～20％的接种量接入三级种子进行培养。发酵周期30～32小时，发酵温度初期32～34℃，发酵中期34～36℃，发酵后期37～39℃。放罐时PH6.5-6.7。风量初期1：0.15，当od值净增0.25-0.3时，风量提高到1：0.25，od值净增0.65以上，风量提高到1：0.4-0.5以上，残糖降至3.5％以下，将风为1：0.3，残糖降至2.0％以下，将风为1：0.2，

在发酵期间，当糖耗至5％左右开始流加50％浓缩糖，流加糖约占总糖的30-40％，当残糖降至0.5-0.8％左右至发酵结束。采用三级大种量流加糖工艺，底糖约占发酵容器的70％，流加糖占30％，发酵强度占总体积的82％左右。按照产酸产酸130～150g/l，转化率达到64～67％时，按照发酵容器350m³，原料淀粉用量仅为1.67吨，而平均每罐可多产谷氨酸9吨(正常时每罐产谷氨酸30吨)。

Claims

1.一种谷氨酸的生产方法，包括一级种培养，二级种培养，三级种培养和发酵罐发酵，其特征是：上述二级种培养、三级种培养和发酵罐发酵的底料中均添加有生物素，其中二级种培养中生物素的添加量为每升7微克～9微克，三级种培养种生物素的添加量为每升6微克～9微克，发酵罐发酵中生物素的添加量为每立方50毫克～65毫克。

2.按照权利要求1所述的谷氨酸的生产方法，其特征是：上述二级种培养的接种量为8％～12％，三级种培养的接种量为14％～16％，发酵罐发酵的接种量均为18％～20％。

3.按照权利要求1或2所述的谷氨酸的生产方法，其特征是：在发酵罐发酵过程中，当糖耗至5％左右开始流加50％浓缩糖，流加糖约占总糖的30～40％，当残糖降至0.5～0.8％左右至发酵结束。