CN106148445B - 一种新的谷氨酸提取工艺 - Google Patents
一种新的谷氨酸提取工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106148445B CN106148445B CN201610557396.9A CN201610557396A CN106148445B CN 106148445 B CN106148445 B CN 106148445B CN 201610557396 A CN201610557396 A CN 201610557396A CN 106148445 B CN106148445 B CN 106148445B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glutamic acid
- temperature
- fermentation
- acid
- isoelectric point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/14—Glutamic acid; Glutamine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C227/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C227/40—Separation; Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C227/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C227/40—Separation; Purification
- C07C227/42—Crystallisation
Abstract
本发明属于氨基酸发酵提取技术领域，公开了一种新的谷氨酸提取工艺，其包括如下步骤：步骤1）称取发酵培养基原料，步骤2）制备发酵培养基，步骤3）发酵，步骤4）膜过滤，步骤5）蒸发浓缩和等电结晶。本发明提取工艺使用的发酵培养基成本低廉，转化率高，硫酸和液氨消耗较低，提高了工业附加值。
Description
技术领域
本发明属于氨基酸发酵提取技术领域，具体涉及一种新的谷氨酸提取工艺。
背景技术
谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。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克/公斤。
目前在我国谷氨酸工业生产中，大部分企业使用的菌株为谷氨酸温度敏感突变株，该菌株具有温度敏感的特性，在菌体进入指数生长期时提高培养温度，强制细胞由正常细胞转型为细胞壁合成缺陷的细胞，促进谷氨酸的分泌，从而达到大量合成并积累谷氨酸的目的。谷氨酸发酵培养基包括碳源、氮源、无机盐、生长因子及水等。发酵培养基不仅是供给菌体生长繁殖所需要的营养和能量，而且是构成谷氨酸的碳架来源。提高培养基的转化率以及控制培养基成本是谷氨酸发酵企业的研究的方向。
目前，国内主流厂家分离提取谷氨酸的方法有等电点-离子交换法。等电点-离子交换法是发酵液经等电法分离提取谷氨酸后，再将等电点母液通过离子交换树脂柱进行交换吸附，然后用碱液洗脱树脂上的谷氨酸，收集高流分，将其与下一批发酵液混合，再用等电点法提取谷氨酸，该提取工艺消耗较高的硫酸和液氨。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术发酵培养基成本高，转化率低、硫酸和液氨消耗较高等缺陷，提供了一种新的谷氨酸提取工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种新的谷氨酸提取工艺，其包括如下步骤：
1）称取发酵培养基原料：按照重量百分比取各原料备用，其中：麦麸水解液7%，葡萄糖4%，秸秆处理物3%，米糠提取物1%，尿素0.05%，贝壳粉0.02%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，其余为水；
2）制备发酵培养基：将麦麸水解液，葡萄糖，秸秆处理物，米糠提取物，尿素，贝壳粉，硫酸镁以及磷酸二氢钾依次添加到水中，搅拌均匀，然后在温度108℃、维持时间8分钟进行灭菌处理，再降温至32℃，制得发酵培养基；
3）发酵：将处于对数生长期的谷氨酸温度敏感型菌株种子培养液按种子培养液：发酵培养基的体积比为10％比例接入发酵培养基中，控制发酵温度采用温敏培养模式: 0-10h为32℃，11-15h为33℃，16-20h为34℃，21-25h为36℃，26-30h为37℃，31-35h为38℃；控制通气量为2～10L/min；通过自动流加氨水控制pH在7.0；发酵35h得谷氨酸发酵液；
4）膜过滤：谷氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和谷氨酸净化液；将上述截留物和浓缩液合并用来制备菌体蛋白；
5）蒸发浓缩和等电结晶：将谷氨酸净化液进行蒸发浓缩得到浓缩液，浓缩温度为70-80℃，浓缩液体积为谷氨酸净化液的二分之一；往一级等电罐中流加上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.2-3.5，温度控制在20-22℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.0-3.2，温度12℃-14℃；获得结晶的谷氨酸和母液，母液进行处理后排出。
优选地，
所述秸秆处理物按照如下工艺制备而得：
将秸秆投入到粉碎机中粉碎，过100目筛，然后通入水蒸气蒸馏处理60min，取出，冷却至室温，即得。
所述麦麸水解液按照如下工艺制备而得：
将麦麸投入到反应器中，然后添加两倍重量的浓度为5M的盐酸，200rpm搅拌水解6小时，然后添加氨水，调节溶液的pH为6.9-7.1；
所述米糠提取物按照如下工艺制备而得：
将米糠铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射8min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶，升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；
所述贝壳粉的粒径为100目。
优选地，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40℃；超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃。
本发明的温度敏感菌株可采用黄色短杆菌CN1021或TMG0106（可参见：谷氨酸温度敏感型菌株CN1021的原生质体融合育种, 《发酵科技通讯》, 2003, 32(3):11-13），也可采用现有技术的温敏菌株或普通菌株，此处并无明确限制。
本发明取得的有益效果主要包括：
麦麸和米糠均属于农业废弃物，其含有大量的蛋白质，脂肪，糖以及维生素等，但是菌株利用率较低，通过不同的生化处理后，提高了各养分的浸出率，菌株利用率大大提高；对农业废弃物秸秆进行了粉碎和蒸汽处理，使得氮、磷、钾、钙、镁以及纤维素多糖等得到有效利用；贝壳粉中含有多种菌株需要的矿物质；本发明培养基组分采用农业废弃物以及贝壳粉，原料成本低廉，实现了变废为宝，提高了工业附加值，企业利润大大提高；本发明培养基各原料配伍合理，成本低廉，可完全取代市场常用培养基，糖酸转化率和产谷氨酸水平高，适用于谷氨酸温度敏感型菌株和普通谷氨酸发酵菌株。本发明采用浓缩等电技术，革除了离子交换工艺，硫酸的消耗最低，大大降低了成本，提高了工业附加值。
具体实施方式
以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种新的谷氨酸提取工艺，其包括如下步骤：
1）称取发酵培养基原料：按照重量百分比取各原料备用，其中：麦麸水解液7%，葡萄糖4%，秸秆处理物3%，米糠提取物1%，尿素0.05%，贝壳粉0.02%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，其余为水；
2）制备发酵培养基：将麦麸水解液，葡萄糖，秸秆处理物，米糠提取物，尿素，贝壳粉，硫酸镁以及磷酸二氢钾依次添加到水中，搅拌均匀，然后在温度108℃、维持时间8分钟进行灭菌处理，再降温至32℃，制得发酵培养基；
3）发酵：将处于对数生长期的谷氨酸温度敏感型菌株黄色短杆菌TMG0106种子培养液按种子培养液：发酵培养基的体积比为10％比例接入发酵培养基中，控制发酵温度采用温敏培养模式: 0-10h为32℃，11-15h为33℃，16-20h为34℃，21-25h为36℃，26-30h为37℃，31-35h为38℃；控制通气量为2～10L/min；通过自动流加氨水控制pH在7.0；发酵35h得谷氨酸发酵液；
4）膜过滤：谷氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和谷氨酸净化液；将上述截留物和浓缩液合并用来制备菌体蛋白；
5）蒸发浓缩和等电结晶：将谷氨酸净化液进行蒸发浓缩得到浓缩液，浓缩温度为70-80℃，浓缩液体积为谷氨酸净化液的二分之一；往一级等电罐中流加上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.2-3.5，温度控制在20-22℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.0-3.2，温度12℃-14℃；获得结晶的谷氨酸和母液，母液进行处理后排出。
所述秸秆处理物按照如下工艺制备而得：
将秸秆投入到粉碎机中粉碎，过100目筛，然后通入水蒸气蒸馏处理60min，取出，冷却至室温，即得。
所述麦麸水解液按照如下工艺制备而得：
将麦麸投入到反应器中，然后添加两倍重量的浓度为5M的盐酸，200rpm搅拌水解6小时，然后添加氨水，调节溶液的pH为6.9-7.1；
所述米糠提取物按照如下工艺制备而得：
将米糠铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射8min，紫外线强度为3000uW/cm2，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶（36U/mg，Sigma公司），升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；
所述贝壳粉的粒径为100目。
微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40℃；超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃；
实施例2
本发明工艺产酸率和糖酸转化率对比试验：
对照组：发酵培养基采用：葡萄糖5%，酵母膏6%，蛋白胨7%，玉米浆1%，硫酸镁1%，尿素0.05%，硫酸亚铁0.03%，硫酸镁0.02%，磷酸二氢钾0.01%，VB1 0.01%，VH 0.01%，其余为水；发酵工艺同实施例1。
本发明实施例1和对照组：各组的产酸率和糖酸转化率见表1：
表1
| 组别 | 产酸量g/L | 糖酸转化率% |
| 实施例1 | 27.2 | 37.9 |
| 对照组 | 26.7 | 36.1 |
结论：本发明实施例1组和对照组产酸量和糖酸转化率相差不大，本发明实施例组略高；通过成本核验本发明实施例1的培养基成本仅占对照组1培养基成本的二分之一，节约了企业投入，提高了企业净收入；而且本发明谷氨酸的纯度可达到95%（质量比）以上。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种谷氨酸提取工艺，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）称取发酵培养基原料：按照重量百分比取各原料备用，其中：麦麸水解液7%，葡萄糖4%，秸秆处理物3%，米糠提取物1%，尿素0.05%，贝壳粉0.02%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，其余为水；
所述麦麸水解液按照如下工艺制备而得：
将麦麸投入到反应器中，然后添加两倍重量的浓度为5M的盐酸，200rpm搅拌水解6小时，然后添加氨水，调节溶液的pH为6.9-7.1；
所述秸秆处理物按照如下工艺制备而得：
将秸秆投入到粉碎机中粉碎，过100目筛，然后通入水蒸气蒸馏处理60min，取出，冷却至室温，即得；
所述米糠提取物按照如下工艺制备而得：
将米糠铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射8min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶，升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；
步骤2）制备发酵培养基：将麦麸水解液，葡萄糖，秸秆处理物，米糠提取物，尿素，贝壳粉，硫酸镁以及磷酸二氢钾依次添加到水中，搅拌均匀，然后在温度108℃、维持时间8分钟进行灭菌处理，再降温至32℃，制得发酵培养基；
步骤3）发酵：将处于对数生长期的谷氨酸温度敏感型菌株种子培养液按种子培养液：发酵培养基的体积比为10％比例接入发酵培养基中，控制发酵温度采用温敏培养模式:0-10h为32℃，11-15h为33℃，16-20h为34℃，21-25h为36℃，26-30h为37℃，31-35h为38℃；控制通气量为2～10L/min；通过自动流加氨水控制pH在7.0；发酵35h得谷氨酸发酵液；
步骤4）膜过滤：谷氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和谷氨酸净化液；将上述截留物和浓缩液合并用来制备菌体蛋白；
步骤5）蒸发浓缩和等电结晶：将谷氨酸净化液进行蒸发浓缩得到浓缩液，浓缩温度为70-80℃，浓缩液体积为谷氨酸净化液的二分之一；往一级等电点罐中流加上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电点罐中溶液的pH为3.2-3.5，温度控制在20-22℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.0-3.2，温度12℃-14℃；获得结晶的谷氨酸和母液，母液进行处理后排出。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40℃；所述超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610557396.9A CN106148445B (zh) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | 一种新的谷氨酸提取工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610557396.9A CN106148445B (zh) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | 一种新的谷氨酸提取工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106148445A CN106148445A (zh) | 2016-11-23 |
| CN106148445B true CN106148445B (zh) | 2019-09-03 |
Family
ID=58059438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610557396.9A Active CN106148445B (zh) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | 一种新的谷氨酸提取工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106148445B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109797176A (zh) * | 2017-11-17 | 2019-05-24 | 卢松 | 一种制备味精的环保工艺 |
| CN110551039A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 卢松 | 一种离心除菌体后色谱提取谷氨酸的工艺 |
| CN109652477A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-04-19 | 许传高 | 一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法 |
| CN109706197A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-05-03 | 许传高 | 一种制备分离谷氨酸和蛋白膏的工艺 |
| CN109706196A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-05-03 | 许传高 | 谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法 |
| CN109504720B (zh) * | 2018-12-23 | 2021-11-02 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 谷氨酸的绿色生产工艺 |
| CN109929891A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-25 | 卢松 | 黄原胶发酵培养基的制备工艺 |
| CN109943604A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-28 | 卢松 | 一种提高谷氨酸发酵转化率和提取率的方法 |
| CN110029134B (zh) * | 2019-05-22 | 2023-02-17 | 内蒙古阜丰生物科技有限公司 | 一种生产和提取谷氨酸的工艺 |
| CN115504895A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-23 | 内蒙古阜丰生物科技有限公司 | 一种高效提取谷氨酸的制备工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101643759A (zh) * | 2009-07-31 | 2010-02-10 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种制备裂褶菌多糖的方法及专用培养基 |
| CN103397056A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 廊坊梅花生物技术开发有限公司 | 一种制备l-氨基酸的方法 |
| CN105087702A (zh) * | 2015-09-20 | 2015-11-25 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种浓缩连续冷冻等电点结晶制备谷氨酸的方法 |
-
2016
- 2016-07-15 CN CN201610557396.9A patent/CN106148445B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101643759A (zh) * | 2009-07-31 | 2010-02-10 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种制备裂褶菌多糖的方法及专用培养基 |
| CN103397056A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 廊坊梅花生物技术开发有限公司 | 一种制备l-氨基酸的方法 |
| CN105087702A (zh) * | 2015-09-20 | 2015-11-25 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种浓缩连续冷冻等电点结晶制备谷氨酸的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| At-line near-infrared spectroscopy for monitoring concentrations in temperature-triggered glutamate fermentation.;Jingbo Liang et al.;《Bioprocess and Biosystems engineering》;20130507;第36卷(第12期);第1879-1887页 |
| 玉米浆水解液应用于谷氨酸发酵的研究;丛泽峰等;《广州化工》;20150430;第43卷(第8期);第51-52、66页 |
| 谷氨酸温度敏感突变株CN1021发酵条件的研究;张克旭 陈宁;《发酵科技通讯》;20030430;第32卷(第2期);第3页左栏第1段至右栏第2段，第5页右栏末段 |
| 酶法去除米糠淀粉及其酶解动力学研究;王琴 等;《农产品加工》;20091231;摘要 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106148445A (zh) | 2016-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106148445B (zh) | 一种新的谷氨酸提取工艺 | |
| CN104212870B (zh) | 一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺 | |
| CN104262014B (zh) | 一种利用谷氨酸发酵废弃物制备的生物菌肥 | |
| CN104686784B (zh) | 一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺 | |
| CN104844468B (zh) | 一种处理苏氨酸发酵母液的环保工艺 | |
| CN104817376B (zh) | 利用赖氨酸废弃母液制备的生物有机肥 | |
| CN102051381B (zh) | 一种利用啤酒酵母生产酵母抽提物的方法 | |
| CN101747093B (zh) | 以维生素c发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法 | |
| CN103881887A (zh) | 一种果醋及其固定化生产方法 | |
| CN104263793B (zh) | 一种结晶葡萄糖母液的处理方法 | |
| CN109439702A (zh) | 处理苏氨酸高浓度发酵废水的工艺 | |
| CN100535104C (zh) | 以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法 | |
| CN104726335B (zh) | 一种利用赖氨酸废母液生产颗粒蛋白的方法 | |
| CN109517857B (zh) | 一种发酵和提取纯化l-亮氨酸的方法 | |
| CN103667382B (zh) | 一种微生物发酵生产l-谷氨酰胺的方法 | |
| CN105950677A (zh) | 水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺 | |
| CN103695491A (zh) | L-谷氨酰胺的精制方法 | |
| CN104313105A (zh) | 一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法 | |
| CN105541603B (zh) | 一种从脱落酸发酵液中分离天然脱落酸粗品的方法 | |
| CN109136299A (zh) | 一种制备、提取以及纯化苏氨酸的方法 | |
| CN103224454A (zh) | 一种谷氨酸的分离提取工艺 | |
| CN105950676B (zh) | 一种制备、分离以及纯化聚谷氨酸的工艺 | |
| CN105925632B (zh) | 一种谷氨酸高产酸工艺 | |
| CN105950678A (zh) | 利用谷氨酸发酵废弃菌体制备发酵培养基的方法 | |
| CN113430152A (zh) | 一种提高菌体利用率的谷氨酸发酵方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |