谷氨酸發(fā)酵工藝控制1.碳源國內(nèi)多數(shù)廠家以淀粉為原料生產(chǎn)谷氨酸，少數(shù)廠家以糖蜜為原料生產(chǎn)谷氨酸，這些原料在使用前一般都需進(jìn)行預(yù)處理。（一）培養(yǎng)基包括碳源、氮源、無機(jī)鹽、微量元素和生長因子。

已知所有谷氨酸產(chǎn)生菌株都不含淀粉酶，不能直接利用淀粉，以淀粉為原料進(jìn)行谷氨酸生產(chǎn)時(shí)，必須將淀粉質(zhì)原料水解成葡萄糖后才能供使用。淀粉水解的方法酸解法（無機(jī)酸在高溫高壓下催化完成）雙酶法（酶催化完成糖化過程）酶酸法（酶液化、酸糖化）酸酶法（酸液化、酶糖化）

甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中都含有豐富的生物素。對(duì)于生物素缺陷型菌株來說，采用糖蜜作為培養(yǎng)基碳源，細(xì)胞膜的谷氨酸通透性差，谷氨酸不能透出細(xì)胞膜外，積累量將會(huì)減少。以糖蜜作為碳源時(shí)，可在發(fā)酵對(duì)數(shù)生長早期向培養(yǎng)基中添加一些對(duì)生物素產(chǎn)生拮抗作用的物質(zhì)（如表面活性劑吐溫-60、吐溫-40），或添加一些能夠抑制細(xì)胞壁合成的化學(xué)物質(zhì)（如青霉素），來改善細(xì)胞膜的通透性，利于谷氨酸的透出。糖蜜原料由于形成谷氨酸需要足夠的NH4+存在，而且一部分氨用來調(diào)節(jié)pH，甚至形成谷氨酰胺，因此，谷氨酸發(fā)酵需要的氮源比一般的發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品多得多。一般的發(fā)酵工業(yè)碳氮比為100:（0.2～2.0），谷氨酸發(fā)酵的碳氮比為100:（15～30），當(dāng)碳氮比在100:11以上才開始積累谷氨酸。在谷氨酸發(fā)酵中用于合成菌體的氮僅占總耗用氮的3%～6%，而30%～80%用于合成谷氨酸。（2）氮源碳氮比對(duì)谷氨酸發(fā)酵影響很大，可通過控制碳氮比促進(jìn)以生長為主階段向產(chǎn)酸階段轉(zhuǎn)化。

在長菌階段，如NH4+過量會(huì)抑制菌體生長。

在產(chǎn)酸階段:α-酮戊二酸（NH4+缺乏）←→谷氨酸（NH4+適量）←→谷氨酰胺（NH4+過量）氮源有無機(jī)氮源和有機(jī)氮源。無機(jī)氮如尿素、氨水、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨和硝酸銨等。有機(jī)氮源有玉米漿、麩皮水解液、毛發(fā)水解液、黃豆餅粉等。有機(jī)氮豐富有利于長菌，因此谷氨酸發(fā)酵前期要求一定量的有機(jī)氮，通常在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入適量的有機(jī)氮，在發(fā)酵過程中流加尿素、液氨或氨水來補(bǔ)充無機(jī)氮。（3）無機(jī)鹽磷酸鹽：工業(yè)生產(chǎn)上可用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸鹽，也可用磷酸。

過高：代謝轉(zhuǎn)向合成纈氨酸。過低：菌體生長緩慢。硫酸鎂：硫存在于細(xì)胞的蛋白質(zhì)中，是含硫氨基酸的組成成分。鎂參與構(gòu)成一些酶的活性中心。

鉀鹽：酶的激活劑，鉀含量低長菌體，多產(chǎn)谷氨酸。微量元素

一般作為氮源的農(nóng)副產(chǎn)物天然原料中本身就含有某些微量元素，不必另加。

某些金屬離子，特別是汞和銅離子，具有明顯的毒性，因此，必須避免有害離子加入培養(yǎng)基中。微生物生長不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱為生長因子。生長因子不是所有微生物都必需的，它只是對(duì)于某些自己不能合成這些成分的微生物才是必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)。生物素缺陷型的谷氨酸產(chǎn)生菌以生物素為生長因子。（4）生物素谷氨酸發(fā)酵最適的生物素濃度隨菌種不同、碳源種類和濃度、供氧條件、發(fā)酵周期不同而異。在生物素缺陷型菌株發(fā)酵谷氨酸的傳統(tǒng)工藝中，大量合成谷氨酸所需要的生物素濃度比菌體生長所需要的生物素濃度要低，通常將大量合成谷氨酸所需要的生物素濃度稱為菌體生長需要的“亞適量”。受到發(fā)酵設(shè)備等因素的限制，傳統(tǒng)工藝上的生物素濃度一般為5～6μg/L，習(xí)慣將此濃度稱為“亞適量”。生物素的來源：氨基酸生產(chǎn)上可以作為生物素來源的原料有玉米漿、麩皮水解液、糖蜜及酵母水解液等，通常選取幾種混合使用。例如，許多工廠選擇純生物素、玉米漿、糖蜜這三種物質(zhì)來配制培養(yǎng)基。各種原料來源及加工工藝不同，所含生物素的量不同。玉米漿含生物素500μg/kg，麩皮含生物素300μg/kg，甘蔗糖蜜含生物素1500μg/kg。1.溫度對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響谷氨酸產(chǎn)生菌的最適生長溫度為30～34℃，其中T6-13菌株比較耐高溫。產(chǎn)生谷氨酸最適溫度為35～37℃。（二）發(fā)酵條件控制2.pH谷氨酸發(fā)酵前期，pH變化活躍，pH較高（7.5～8.5），對(duì)菌體生長繁殖影響不大，同時(shí)有利于抑制雜菌的生長。中后期主要是谷氨酸大量合成時(shí)期，在菌體內(nèi)催化谷氨酸形成的谷氨酸脫氫酶和轉(zhuǎn)氨酶在中性或弱堿性環(huán)境中催化活性最高，通常通過流加尿素等措施保持pH7.2～7.4，這樣可提高谷氨酸的產(chǎn)量。一般谷氨酸產(chǎn)生菌而言，pH控制在中性或弱堿性有利于谷氨酸的積累。①液氨或氨水添加法：根據(jù)pH變化，流加氨水或液氨調(diào)節(jié)pH，同時(shí)作為氮源。氨水作用快，應(yīng)采用連續(xù)流加的方法，最好能夠自動(dòng)控制連續(xù)流加。②尿素流加法：是目前國內(nèi)味精廠普遍采用的方法，優(yōu)點(diǎn)是由于尿素的分解、利用及pH變化具有一定規(guī)律性，容易控制。3.溶氧對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響供氧量多少，應(yīng)根據(jù)不同菌種、發(fā)酵條件和發(fā)酵階段等具體情況決定。在菌體生長期，供氧必須滿足菌體呼吸的需氧量。若菌體的需氧量得不到滿足，菌體生長緩慢，菌體密度低；但供氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需氧，也會(huì)抑制菌體生長，影響到谷氨酸生成。在發(fā)酵產(chǎn)酸階段，若供氧不足，發(fā)酵的主產(chǎn)物由谷氨酸轉(zhuǎn)為乳酸。如果供氧過量，不利于α-酮戊二酸進(jìn)一步還原氨基化。間歇流加法：間歇流加法一般在發(fā)酵殘?zhí)菨舛葹?0g/L左右時(shí)進(jìn)行第一次流加。連續(xù)流加法：有條件的工廠可采用連續(xù)流加法，一般在發(fā)酵殘?zhí)菨舛葹?0～15g/L時(shí)，才開始流加糖液，控制流加糖的流量，使發(fā)酵殘?zhí)菨舛染S持在10～15g/L。4.流加糖的控制谷氨酸發(fā)酵常用的消泡劑有：花生油、豆油、菜油、玉米油、棉籽油和泡敵（聚環(huán)氧丙烷甘油醚）以及硅酮等。天然油脂類的消泡劑用量較大，一般為發(fā)酵液的0.1％～0.2％（V/V），泡敵的用量為0.02％～0.03％（V/V）。

5.泡沫控制谷氨酸菌能夠在菌體外大量積累谷氨酸，是由于菌體的代謝調(diào)節(jié)處于異常狀態(tài)，也就是說，谷氨酸發(fā)酵是建立在容易變動(dòng)的代謝平衡上的，是受多種發(fā)酵條件支配的。控制因子發(fā)酵產(chǎn)品轉(zhuǎn)換氧氣乳酸或琥珀酸（通氣不足