谷氨酸棒状杆菌发酵,为获取大量谷氨酸,在发酵过程中,工业上采用的方法是什么?随着发酵的进行,发酵罐Ph通常会下降.为什么?稍微说一下原因

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2019/12/06 18:46:20
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谷氨酸棒状杆菌发酵,为获取大量谷氨酸,在发酵过程中,工业上采用的方法是什么?
随着发酵的进行,发酵罐Ph通常会下降.为什么?
稍微说一下原因

谷氨酸棒状杆菌发酵,为获取大量谷氨酸,在发酵过程中,工业上采用的方法是什么?随着发酵的进行,发酵罐Ph通常会下降.为什么?稍微说一下原因
谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)常用于微生物发酵工程生产谷氨酸来制取谷氨酸钠(味精),谷氨酸棒状杆菌作为好氧菌在发酵过程中要不断地通入无菌空气,并通过搅拌使空气形成细小的气泡,迅速溶解在培养液中(溶氧);在温度为摄氏30到37度,pH为7到8的情况下,经28倒32小时,培养液中会生成大量的谷氨酸.
  谷氨酸的生物合成包括交接途径(EMP)、磷酸己糖途径(HMP)、三羧酸循环(TCA)、乙醛酸循环、CO2的固定反应等.其合成途径大致是:葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸,再氧化成乙酰辅酶A(乙酰CoA),然后进入三羧酸循环,生成α-酮戊二酸.α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下,生成谷氨酸.随发酵的进行,菌体迅速繁殖,导致溶氧供应不足,生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸,而使pH值降低.
  发酵产谷氨酸需要注意以下因素:
  1.供氧浓度
  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,葡萄糖转成了乳酸,降低了产物的提出率.
  2、铵根离子浓度
  它可以影响到发酵液的pH值和产物的形成,是合成谷氨酸的原料;
  3、磷酸盐浓度
  要适当,过量会促进EMP途径,打破EMP与TCA之间的平衡,积累丙酮酸,产生乳酸并积累Val;
  4、发酵液中的碳氮比
  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
  5、生物素
  生物素过量时菌体生长繁殖快,细胞膜致密使得细胞内的谷氨酸无法排出,发酵液中由菌种细胞排出的谷氨酸仅能占氨基酸总量的12%;生物素亚适量时,菌体代谢失调,细胞膜通透性增强,细胞内的谷氨酸能及时排出,有利于谷氨酸的积累.因此分不同阶段进行控制.
  6、发酵温度
  发酵前期应采取菌体生长最适温度,即30~32 ℃.发酵中、后期菌体生长基本停止, 为积累大量谷氨酸, 应适当提高发酵温度
  7、发酵液pH
  pH对细胞的生长和谷氨酸脱氢酶的活性有影响.一般保持在7.0-7.5
  8、通风
  通风的实质就是供氧并使菌体和培养基充分混合.谷氨酸产生菌为兼性好氧菌, 在有氧、无氧的条件下都能生长,只是其代谢产物不同.在谷氨酸发酵过程中,通风必须适度.
  9、泡沫
  谷氨酸发酵是好气性发酵, 因通风和搅拌产生泡沫是正常的, 但泡沫过多会带来一系列问题: (1) 泡沫形成泡盖时, 代谢产生的气体不能及时排出,妨碍菌体呼吸作用,影响菌体的正常代谢; (2) 泡沫过多, 发酵液会外溢,造成浪费和污染; (3) 泡沫过多,易冲上罐顶,造成染菌.

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