味精生产实验

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1、味精生产实验一. 实验目的1. 了解用等电点法从发酵液中回收谷氨酸的方法2. 掌握由谷氨酸制备谷氨酸钠的方法3. 掌握脱色，浓缩，结品等单元操作的原理和方法二. 实验原理味精是以碳水化合物（淀粉、大米、糖蜜等糖质）为原料，经微生物（谷氨 酸棒杆菌等）发酵、提取、中和、结品，制成的具有特殊鲜味的白色结品粉末。 是调料品中最重要的增鲜剂，直接影响着调味料的口感。味精中的主要成分是谷 氨酸钠，因此味精中谷氨酸钠的含量，是影响调料产品质量的主要因素。要保证 调料产品的质量，味精中谷氨酸钠的纯度尤为重要。谷氨酸钠则来源于谷氨酸和碳酸钠的反应，而谷氨酸是生物机体内氮代谢的 基本氨基酸之一，参与脑蛋白质代谢

2、与糖代谢、促进氧化过程、改善中枢神经系 统、还可用于治疗胃酸不足和胃酸过少症，在医药、食品及化工等行业有着广泛 的应。本实验通过发酵的方式来生产谷氨酸，然后利用它两性电解质的性质，通 过谷氨酸分子的大小，溶解度，吸附剂的作用以及谷氨酸的成盐作用等进行谷氨 酸的提取，最后经中和，结品，浓缩等方法制取谷氨酸钠。三. 实验材料仪器:500ml三角瓶移液管电子天平可见光分光光度计比色皿试管 烧杯发酵罐电热套250ml三角瓶超净工作台接种环摇床灭菌锅等 药品：酒精葡萄糖 牛肉膏 蛋白胨 酵母粉 硫酸镁等四. 实验步骤1. 发酵菌株及培养基：1.1实验菌株：谷氨酸棒状杆菌1.2完全培养基（g/L）：葡萄糖

3、5,牛肉膏10，蛋白胨10，酵母膏5,氯化钠5, 琼脂20，在32 C培养2024 h。种子培养基（g/L）：葡萄糖25，玉米浆30，K2HPO41.5, MgSO40.5，尿素5, pH7.0 7.2。发酵培养基（g/L）：葡萄糖140,玉米浆3.0, Na2HPO41.0,氯化钾1.2,MgSO4 0.8, MnSO4 2mg, FeSO4 2mg, VB1 0.2mg, pH7.07.2。发酵罐培养：按10%的接种量接入种子液，转速140r/min，温度控制在3440 C之间，通气量为0.4L/Lmin,流加液氨控制pH值在7.07.2之间， 控制发酵周期在36h内。2. 具体步骤如下：

4、2.1菌种活化。2.2利用接种环挑取活化的菌种接到种子培养基上，然后摇床培养，培养时间78h，转速180rPm 温度32C。2.3利用移液管移取培养后的种子液到发酵培养基中，然后摇床培养，培养时间24h 转速180rPm温度34C36C。2.4同时将配好的发酵培养基加到发酵罐中，进行实消，条件：温度116C , 时间20mins灭菌结束，冷却到34C时通过火焰接种法接种，然后发酵培养，并每 隔一段时间进行参数的测定。包括：OD残糖 转速 通气量 温度 PH DO 罐压 时间。2.5发酵过程控制2.5.1温度控制：谷氨酸发酵前期为菌体生长期，最适温度为30-32C,后期为谷氨酸产生期，产酸期温度

5、控制在34-36C。2.5.2 PH控制：发酵过程产物的积累会导致PHT降，而流加氮源（氨水）会导致PH升高，发酵中当PHT降到7.0-7.1时，应及时流加氮源。菌体生长期控制PH彳大于8.0,产酸期控制在PH7.1-7.2。2.6谷氨酸的提取，通常利用谷氨酸两性电解质的性质，谷氨酸的溶解度，分 子大小，吸附作用和谷氨酸的成盐作用把谷氨酸从发酵液提取出来。一般有等电 点法，离子交换法，金属盐沉淀法，盐酸盐法和电渗析法，现介绍前两种，具体 见附录。2.7味精制造，将提取的粗谷氨酸溶于适量水中，加活性炭脱色，然后加碳 酸钠中和使之形成谷氨酸钠单盐，即可味精粗品。再经进一步精制（包括除铁， 脱色和结

6、品等），便获得味精成品。流程如下：111粗谷氨酸+水+活性炭 T中和T除铁T脱色T压滤T 二次脱色1产品干燥 离心分离结品减压浓缩压滤碳酸钠 硫化钠活性炭具体操作：1) .工艺条件：湿谷氨酸：水二1： 2湿谷氨酸：碳酸钠=1： 0.30.4湿谷氨酸：活性炭二1： 0.01T = 60C PH = 6.42) .在烧杯中清水和活性炭升温到65C，开始搅拌(60rpm/min)。投入谷氨酸，缓慢， 逐步加入碳酸钠中和到PH = 6.4，加热到65C，继续搅拌约30分钟。3) .将澄清的脱色液用旋转蒸发仪抽虑浓缩，温度小于70C，然后升温到80C放料，冷 却，搅拌2h后用冷水冷却到室温。4) .分离

7、：抽虑5) .烘干，鼓风干燥箱(温度小于60C)，即可得到味精原粉。2.8味精中谷氨酸钠含量的测定(见附录)。五.参数测定方法1.OD的测量方法：利用试管取一定的样品，然后稀释20倍，利用分光光度计在620nm下测量其 OD值2. 残糖的测量方法:2.1滴定法测量残糖:亚铁氤化钾快速法(见附录)。3. 其他参数可以通过发酵罐屏幕读取。六. 注意事项1. 严格的无菌操作，无论是接种还是发酵过程中调控。2. 灭菌时注意排气，防止“假压”现象的出现。七. 思考题1. 简述发酵法生产味精的原理。2. 在发酵过程中参数的变化对菌体的生长有什么影响？3. 分析影响谷氨酸结品的因素？附录1.谷氨酸的提取1.

8、1等电点法谷氨酸分子含有二个酸性的羧基和一个碱性的氨基，其等电点pi=3.22。 在等电点时，谷氨酸的羧基和氨基离解程度相同溶液中还有等量的带不同电荷的 阳离子和阴离子，总静电荷为零，此时，由于分子之间的相互碰撞以及静电引力 的作用，会结合成聚合体而沉淀析出。因此，在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。 故将发酵液用盐酸调节至3.22,谷氨酸就可沉淀析出，收率达到70%左右，此法 操作方便，设备简单，缺点是周期长占地面积大，若采用冷冻低温等电点法，液 温降到5C以下，收率可达80%以上。其工艺流程图如下：发酵液离心除菌体(5000rpm,10mins)加盐酸育品2h (PH44.5) -加盐酸-育品

9、2h(PH3.53.8)加盐酸育品2h (PH3.03.2)静置沉淀 母液和谷氨酸分离等电点操作：1) .先测定发酵液的体积，PH，谷氨酸含量和温度等，若放罐时上网发酵液 温度高，应先将发酵液的温度冷却到2530C，消除泡沫后再开始调PH，用盐 酸调到PH5.0。2) .当PH达到4.5时，应放慢加酸速度，注意观察品核形成情况，若有晶核 形成，应停止加酸，搅拌，育品2-4h。若发酵不正常，产酸低于4%，PH调到3.5 3.8左右。3) .搅拌2h,以利于晶核的形成，或者适当加一些晶中刺激起晶。4) .搅拌，育品2h后，继续加酸，耗时4-6h，调PH至3.03.2，搅拌2h 后用凉水降温，使温度

10、尽可能低。5) .到等电点后，继续搅拌16h以上，停止搅拌静置沉淀4h，出去上层菌 液，底部谷氨酸离心干燥。1.2离子交换法当发酵液的pH3.22时，谷氨酸呈阳离子状态，它能被阳离子交换树脂选择 性吸附，再用热碱洗脱下来，收集谷氨酸洗脱成分，经冷却，加盐酸调节pH全 33.22进行结品，再分离即可得到谷氨酸品体，此法过程简单，周期短，设备 省，占地少。提取收率可达85%90%，缺点是酸碱用量大，废水排放量大，污 染环境。2残糖的测定2.1费林氏甲液称取分析纯硫酸铜(CuSO45H2O) 15g及四甲基蓝(次甲基蓝)0.05g,用蒸 馏水溶解，定容至1000mL。2.2费林氏乙液称取分析纯酒石酸

11、钾钠50g，分析纯氢氧化钠54g及分析纯亚铁氤化钾4g， 用蒸馏水溶解，定容至1000mL。2.3 0.1%葡萄糖标准溶液精确称取在105 r烘23h至恒重的分析纯无水葡萄糖1.000g,放入100mL 烧杯中，用蒸馏水溶解，定容至1000mL,为防染菌，可加5mL浓盐酸后再定 容。2.4测定方法2.4.1样品处理及吸取吸取样品10mL,用蒸馏水稀释定容至100mL,摇匀吸取稀释液1mL进行测 定。稀释度及吸取量根据含糖量可予增减。2.4.2空白滴定精确吸取费林试剂甲、乙液各5mL放入150mL锥形瓶中，加蒸馏水10mL。 再用滴定管加入0.1%葡萄糖标准液9mL。摇匀，在电炉（或煤气灯）上加

12、热，使其 在2min内沸腾，沸腾30s后，匀速滴入0.1%葡萄糖标准液，至蓝色消失即为终 点。记录沸腾前后共耗用葡萄糖液毫升数（A）。2.4.3预备滴定精确吸取费林甲、乙液各5mL,放入150mL锥形瓶中，加蒸馏水10mL,再加 1mL10%样品稀释液。根据样品含糖量的高低（估计数），可用糖液滴定管先加入一 定量的0.1%葡萄糖液（空白滴定耗用葡萄糖液一般在10mL以上），摇匀加热，沸 腾30S后，匀速滴入0.1%葡萄糖液，至蓝色消失即为终点，记下沸腾前后共耗 用0.1%葡萄糖标准液毫升数，作正式滴定时参考用。2.4.4正式滴定精确吸取费林试剂甲、乙液各5mL,放入150mL锥形瓶内，加蒸馏水

13、10mL 及1mL10%样品稀释液，再用糖液滴定管加入比预备滴定耗用量少0.5mL左右的 0.1%葡萄糖标准液，摇匀后加热，使其在12min内沸腾，沸腾30S后匀速滴入 0.1%葡萄糖标准液，至蓝色消失即为终点，记下沸腾前后共耗用0.1%葡萄糖标 准液的毫升数（B）。做平行测定，两次相差不得超过0.1mL。2.5计算（A -B） XC还原糖（以葡萄糖计,g/100mL或g） =X 100（1）W式中：A空白滴定耗用0.1%葡萄糖标准液数，mLB正式滴定耗用0.1%葡萄糖标准液数，mLC1mL0.1%葡萄糖标准液含葡萄量（即0.001g）W吸取样液相当样品量，mL或g。2.6注意事项2.6.1每

14、批试样测试前必须做空白滴定，二次平行测定误差不得超过 0.1mL。2.6.2空白滴定、预备滴定及正式滴定操作条件应保持一致。滴定速度应 以每秒12滴为宜。热源要稳定，在正式滴定时,待试样沸腾后，标准糖液的滴定 量必须控制在0.51mL之内，否则要重做。整个滴定过程必须始终保持沸腾状 态。2.6.3凡样品含糖量在6%以上时，应适当增加稀释倍数，否则会加大误 差。3.味精中谷氨酸钠含量的测定3.1甲醛值法原理：利用氨基酸的两性作用，加入甲醛以固定氨基的碱性，使羧基显示 出酸性，用氢氧化钠标准溶液滴定后定量，以酸度计测定终点。操作步骤：称取0.5g试样于200mL烧杯中，加入蒸馏水60mL水，用0.05mol/L氢 氧化钠标准液滴定至酸度计指示PH8.2后，加入10.0mL甲醛。开动磁力搅拌器， 混匀，再用0.05 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至pH9.6,记下加入甲醛后消耗 的0.05mol/L氢氧化钠标准溶液体积数，同时做试剂空白试验。样品中的谷氨 酸钠含量按以下公式计算：W （谷氨酸钠）二” 小* K x 100%m式中c氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L；V加入甲醛后样品液消耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL；V0加入甲醛后空白试验消耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL;m样品质量,g;K谷氨酸钠的摩尔质量，无结品水时为0.169,具有1分子结品水时 为 0.187。