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味精发酵与纯化新工艺集成研究

王为民  
【摘要】: 谷氨酸钠,俗称味精,有着很重要的生理生化功能。但在生产中,需完成谷氨酸铵→谷氨酸→谷氨酸一钠的产品转化过程,要经过等电,离子交换等步骤。在增大经济成本的同时,对环境造成了巨大的压力。本文首创性的研究了直接生成谷氨酸钠的发酵工艺过程,并通过合成固定相,采用离子交换色谱法从发酵液分离提纯谷氨酸钠。取得以下结论: 1.通过对发酵液成分分析方法探讨,得到双缩脲法测定蛋白质最小检测量至1.5mg/mL,平行相对偏差小于2%;通过标准曲线,探讨MgO法和华勃氏微量减压仪法测定谷氨酸铵以及谷氨酸盐的可行性。 2.对168、T3、K1进行紫外与DES诱变,筛选出产酸较高的菌株。结果表明:通过DES诱变后的T3菌株,是我们所需要的高产酸菌株。 3.用Na_2CO_3代替发酵过程调节pH的尿素,在发酵液中直接生成谷氨酸钠,探讨尿素、生物素、接种量对发酵的影响。结果表明,随着尿素的不断减少,发酵产生的谷氨酸铵逐渐减少,谷氨酸钠含量逐渐增大,当尿素减少到60%时,产物99%以上是谷氨酸钠;随着生物素的逐渐增大,发酵产酸先增大后减小,确定生物素最佳添加范围是0.9%~1.0%;随着接种量的增大发酵产酸先增大后减小,确定了接种量的最佳范围为0.9~1.1mL。运用正交试验,考察各因素对发酵产酸率、谷氨酸钠含量的影响,并对其进行综合评价,得到最佳发酵组合:尿素的减少量占总尿的60%,生物素添加量0.9%,接种量1.0mL(发酵液总体积20mL)。 4.合成固定相,以分离度为指标,考察离子交换树脂的pKa和离子交换容量,发酵液的pH,洗脱液的pH,对发酵液中组分色谱分离的影响。结果:pKa对组分分离几乎不产生影响;离子交换容量产生一定影响,但分离度变化从0.33~0.47,影响幅度较小;随着洗脱液的pH的减小,分离度逐渐减小,确定采用pH=7的纯水作为最佳的洗脱液;发酵液的pH是影响色谱分离的主要影响因素。pH由8增大到12时,分离度由0.55增大到0.90,发酵液的pH不断增大,可以增大组分的分离度,使组分能够实现更好的分离,但其改变了最终的产物(由谷氨酸一钠转变成谷氨酸二钠)。因此,发酵液料液的pH应该控制在7左右。


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