谷氨酸提取产业现状与无废化发展方向

谷氨酸提取的工艺路线及其技术对味精生产成本、质量和环境等因素的影响最为重要：现有“等电离交”工艺技术收率高,但存在辅料消耗大、废水多等缺陷;“浓缩等电转晶工艺”辅料消耗低、廒水少且质量好,但存在谷氨酸收率低的缺点;“喷浆造粒工艺”消除了高浓废水的污染,但又造成严重的废气污染,环境问题随着味精制造规模的扩大而呈加重趋势“谷氨酸提取无废低耗工艺”在清洁生产思想指导下,吸收现有技术的优点,整体谋求经济、环境和质量的集成,通过开发关键技术,形成成本低、质量好、无污染且易于工程放大的谷氨酸提取新型工艺路线。     

蚕氨基酸代谢之研究 Ⅲ.丝腺体L-天门冬氨酸及α-酮戊二酸形成丙氢酸之机制

研究了家蚕(Bombyx mori L.),天蚕蛾科之蓖麻蚕(Philosama cynthia ricini B.)及柞蚕(Antheraea pernyi G.)丝腺体后部自L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成丙氨酸的机制。以上各种蚕的丝腺体组织都可利用L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成丙氨酸,谷氨酸及CO_2。当存在DL-环丝氨酸(10~(-4)M)时,形成较多的谷氨酸与丙酮酸,而丙氨酸之量显著地减少。以L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸或以L-谷氨酸与丙酮酸为底物,对丙氨酸之形成具有相同的抑制程度。DL-环丝氨酸(10~(-4))并不抑制谷-天转氨酶与草酰乙酸脱羧酶,但在同样条件下,可显著抑制谷-丙转氨酶的活力(～90%)。此外,若以L-天门冬氨酸或其与小量α-酮戊二酸为底物,尤其是用透析后之酶液,并无显著的丙氨酸与CO_2形成。我们认为,自L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成之丙氨酸,并非通过Bheemeswar提出的L-天门冬氨酸β-脱羧酶之作用,而是经过三个相继的反应,即在谷-天转氨酶催化下,形成谷氨酸与草酰乙酸,后者除非酶促分解外,在草酰乙酸脱羧酶作用下,形成丙酮酸与CO_2;由以上两反应所形成之谷氨酸与丙酮酸,在蚕丝腺普遍存在的谷-丙转氨酶催化下形成丙氨酸(见图8)。     

三化螟与荔枝蝽体液氨基酸和脂肪体转氨酶与谷氨酸脱氢酶的研究

1.用纸层析的方法测定了水稻、三化螟与荔枝蝽体液的氨基酸含量。2.在三化螟幼虫脂肪体中,观察到谷天转氨酶、谷丙转氨酶与鸟氨酸转氨酶的活力。在荔枝蝽的脂肪体中有11种氨基酸(L-天门冬氨酸、L-丙氨酸、L-异白氨酸、L-白氨酸、L-缬氨酸、L-苯丙氨酸、L-鸟氨酸、L-酪氨酸、L-色氨酸、L-β-丙氨酸与DL-γ-氨基丁酸)可与α-酮戊二酸进行转氨作用,以形成谷氨酸。3.在三化螟与荔枝蝽脂肪体中均存在谷氨酸脱氢酶。     

日本血吸虫转氨酶的研究

用纸上层析法测定了日本血吸虫匀浆对22种氨基酸与α-酮戊二酸的转氨作用,当用丙氨酸、精氨酸及天门冬氨酸作底物时,可明显地测出谷氨酸的生成。日本血吸虫的谷氨酸-两酮酸转氨酶(谷丙酶)及谷氨酸-草酰乙酸转氨酶(谷草酶)的活力经用比色法多次测定,所得结果波动不大,雌雄合抱虫活力的平均值(微克分子/毫克氮量/60分)谷丙酶为20.1,谷草酶为16.9。在雌雄虫分别测定中,雌虫的酶活力较高。二种酶的最适pH均为7.2—7.5,底物最适浓度α-酮戊二酸为0.02M,DL-丙氨酸及DL-天门冬氨酸同为0.2-0.4M。吐酒石、Sb-58及(月弟)芬对日本血吸虫的谷丙酶有明显的抑制作用,当吐酒石的浓度为10~(-4)M时正逆二个方向的反应均被抑制约5O%,这种抑制作用能被二巯基丁二酸钠所解除。锑剂对小白鼠肝脏的谷丙酶无作用,但对肝吸虫的作用与血吸虫相似。血吸虫的谷草酶亦能被Sb-58所抑制,但不受其他二种锑剂的影响。     

L—苯丙氨酸产生菌株FMP8902特性研究

FMP8902是从谷氨酸棒杆菌NO.17-3经人工诱变定向筛选而获得的一株苯丙氨酸产生菌。该菌株在5升罐的发酵中,以水解糖和糖蜜为主要原料,32±1℃,44小时,苯丙氨酸产量可达16.3mg/ml,转化率为12.9%。它的发酵副产物很少,遗传性状稳定。菌体为棒状至短杆状,无芽孢,革兰氏染色阳性,常见“V”形排列。FMP8902具有酪氨酸营养缺陷及四种芳香氨基酸结构类似物[DL-P氟苯丙氨酸、DL P-氯苯丙氨酸、P-氨基DL-苯丙氨酸、β-(2-噻吩)DL-丙氨酸]多重抗性,同时它能够在含利福平(5μg/ml)的培养基中正常生长。     

基于pH的反馈补料方法在谷氨酸发酵中的应用

为简化谷氨酸发酵补料工艺,提出了一种新型的基于pH的补料方式。考察谷氨酸发酵过程中氨消耗量 (x) 和糖消耗量 (y) 发现,两者之间存在较好的线性关系 (y=7.4744x,R2=0.9989),以此为pH反馈补料工艺中补料液中葡萄糖与氨的混合比例,能较好地将谷氨酸发酵过程中葡萄糖浓度稳定在12~21 g/L。比较恒定葡萄糖浓度补料工艺与pH反馈补料工艺发现,采用pH反馈补料工艺进行发酵,葡萄糖转化率、谷氨酸产酸速率分别提高了9.06％和17.5％左右,同时发酵周期缩短2 h以上。     

谷氨酸螯合钙的合成条件研究

以谷氨酸和氢氧化钙为原料,采用化学合成的方法制备谷氨酸螯合钙。通过中心组合设计来研究物料比、反应温度和反应时间对合成谷氨酸钙的影响。在氢氧化钙与谷氨酸的物料比为0.477:1、反应温度为89℃、反应时间为32 min的最佳工艺条件下,谷氨酸钙的收率平均为98.75%。接近模型的预测值。     

O -·2增强谷氨酸与其受体的结合力及EBSELEN的保护作用

用放射配体测定受体法研究了黄嘌呤(X)/黄嘌呤氧化酶(XO)体系产生的超氧阴离子自由基(O -·2)对［3H］DL-谷氨酸与大鼠大脑皮层突触膜谷氨酸受体结合的影响,结果表明O -·2明显增强谷氨酸与其受体的结合力,此作用能被2-苯基-1,2-苯并异硒唑-3(2H)酮(EBSELEN)(1 μmol/L)所抑制.     

次黄嘌呤与黄嘌呤氧化酶引起的培养神经细胞的损伤以及缺糖和谷氨酸盐的影响

在外源性次黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶的作用下,培养神经细胞发生肿胀、破碎和K~ 丢失等损伤性变化。当细胞外葡萄糖由5mmol/L降至2.5mmol/L及Ommol/L时,K~ 丢失分别增加1.4倍及7.8倍。若同时加入谷氨酸盐1mmol/L或N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)0.4mmol/L,K~ 丢失增高3倍。提高Mg~(2 )浓度至2.5mmol/L或加入DL-2-氨基-5-磷戊酸0.5mmol/L均可阻断谷氨酸盐对自由基损伤的增强作用。提示脑缺血,缺氧时,兴奋性氨基酸通过激动NMDA受体,使Ca~(2 )内流增加,从而加重自由基损伤。     

对d—生物素在谷氨酸发酵中提高糖酸转化问题的看法

<正> 在谷氨酸发酵中d—生物素(下称V_H)的含量是影响产酸及转化率非常重要的因素,认为只有在亚适量(2.5r/1±)才有利。我厂用甜菜糖蜜发酵生产谷氨酸,对V_H先后采用过添加和不添加、中途补加、调正添加量等工艺条件,使产酸及转化率陆续提高。今年四月份大缶全年47批平均转化率为63.41%。     

L—谷氨酰胺的化学合成

本文叙述了以L—谷氨酸为原料,经过酯化、氨解、酸解等工艺路线制备L—谷氨酰胺的方法。本工艺综合了德国和日本专利所报导的合成方法,结合我们的工作实践,在酰化反应后不将所生成的L—谷氨酸—r—甲酯分离出来,而采用低溫酯化以控制L—谷氨酸二甲酯的生成,并在产品精制过程中采用树脂方法,分离少量未反应完全而混入产品中的L—谷氨酸。此法优点是:中间产物不用分离,减少了工艺步骤;操作简便,易实施工业大生产;减少了设备投资。采用本法生产的L—谷氨酰胺质量符合日本味之素公司的质量标准,收率达到理论值的52.8%。本工艺于一九八三年十二月在武汉通过技术鉴定。     

L—谷氨酰胺的化学合成

本文叙述了以L—谷氨酸为原料,经过酯化、氨解、酸解等工艺路线制备L—谷氨酰胺的方法。本工艺综合了德国和日本专利所报导的合成方法,结合我们的工作实践,在酰化反应后不将所生成的L—谷氨酸—r—甲酯分离出来,而采用低溫酯化以控制L—谷氨酸二甲酯的生成,并在产品精制过程中采用树脂方法,分离少量未反应完全而混入产品中的L—谷氨酸。此法优点是:中间产物不用分离,减少了工艺步骤;操作简便,易实施工业大生产;减少了设备投资。采用本法生产的L—谷氨酰胺质量符合日本味之素公司的质量标准,收率达到理论值的52.8%。本工艺于一九八三年十二月在武汉通过技术鉴定。     

电渗析分离提纯谷氨酸工艺研究

<正> 一概述目前味情行业较普遍采用的谷氨酸提炼工艺为等电点离子交换法。其流程为: 发酵液pH3.2等电点结晶→母液第一次离子交换除按→母液第二次离子交换浓缩→结晶谷氨酸。由于采取二次离子交换耗酸耗碱量较大。采用电渗析分离提纯谷氨酸工艺,代替母液第一离子交换除铵旧工艺则能节约酸碱提高得率,降低成本,其工艺流程如图1:     

以聚γ-谷氨酸为材质研制微胶囊的工艺

微胶囊制剂能够利用壁材将囊芯物质包裹起来,减少外界环境的不良因素对其造成的影响,但存在产品残效期和速效性的矛盾、成本过高等问题。聚γ-谷氨酸具有成膜性,可生物降解。本文通过自制的枯草芽胞杆菌聚γ-谷氨酸,对开发聚γ-谷氨酸微胶囊的工艺展开研究。对壁材浓度、搅拌转速、反应温度、聚γ-谷氨酸∶明胶质量比、菌悬液体积和甲醛的用量进行优化,建立了聚γ-谷氨酸微胶囊制备工艺,微胶囊对枯草芽胞杆菌的包埋率达到94.2%。同时考察了微胶囊制剂对热、紫外线和极端pH的抗逆性,结果表明聚γ-谷氨酸-明胶微胶囊能赋予微生物细胞更强的抗紫外能力和耐热性。在极端pH条件下热处理,聚γ-谷氨酸-明胶微胶囊剂中枯草芽胞杆菌的存活率也显著提高。     

溶氧量与谷氨酸棒杆菌代谢

正自从1957年Kinoshita等首次描述谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)为谷氨酸产生菌[1]以来,其已成为用于氨基酸生产的主要菌株。目前,全世界每年利用谷氨酸棒杆菌生产约100万t L-谷氨酸用于食品调味剂和约45万t L-赖氨酸用作食品添加剂[2]。通过谷氨酸棒状杆菌发酵获得谷氨酸的发酵水平已较高,通过进一步优化工艺来提高产量具有较大困难[3]。     

不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成

【背景】不同分子量的γ-聚谷氨酸在农业、化妆品和医药领域具有重要的应用价值,开发不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成工艺已成为研究热点。【目的】在γ-聚谷氨酸生产菌株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) KH2中实现不同分子量γ-聚谷氨酸的合成。【方法】分别克隆表达不同来源的水解酶,包括B.subtilis来源的γ-聚谷氨酸水解酶PgdS和YwtE,以及地衣芽孢杆菌来源的SGH。研究不同来源水解酶对B. subtilis KH2产γ-聚谷氨酸分子量的影响。通过改变水解酶处理条件获得不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成工艺。【结果】PgdS、YwtE和SGH均可降低γ-聚谷氨酸的分子量,其中PgdS水解效果最好,可以将γ-聚谷氨酸分子量由原来的1 600 kDa降低为180 kDa。通过优化PgdS的添加量与添加时间,在B. subtilis KH2中获得了分子量为210–600 kDa的γ-聚谷氨酸。【结论】利用水解酶处理,可以在B. subtilis KH2中实现不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成。该方法反应条件温和、分子量可控区间宽,具有良好的应用前景。     

混菌发酵生产γ-聚谷氨酸的工艺条件优化

采用谷氨酸棒杆菌S9114和枯草芽胞杆菌NTG-4在10 L自控发酵罐上进行混菌发酵,探索混菌发酵生产γ-聚谷氨酸的可行性并进行工艺优化。结果表明:温度、接种量、pH及溶氧对聚谷氨酸发酵有较大影响,发酵前期维持32℃,6 h提温至37℃变温控制,谷氨酸棒杆菌和枯草芽胞杆菌接种量分别为5%和0.5%,pH 7.0,溶氧20%最有利于γ-聚谷氨酸发酵,在此条件下发酵32 hγ-聚谷氨酸最高产量为38.3 g/L。     

从大肠杆菌制备专一性谷氨酸脱羧酶及其用于血清与组织中谷氨酸转氨基酶的测定

根据五株大腸杆菌在不同成分与pH的培养基內培养的結果,选择了pH7.5的牛肉湯加蛋白腖与琼脂的固体培养作为細菌培养条件。从18—20小时在37度培养的大腸杆菌制成了高产量的专一性谷氨酸脫羧酶丙酮粉,其最适pH为5.1,米氏常数为4.3×10~(-3)M。拟定了一种血清及动物組織中轉氨基酶的測定法。此方法是利用大腸杆菌谷氨酸脫羧酶丙酮粉测定轉氨基作用所生成的谷氨酸量。应用此方法測得我国正常成人血清的谷門轉氨基酶活性为0.70±0.22单位与谷丙轉氨基酶活性为0.58±0.25单位(每单位等于在37度轉氨基作用生成1微克分子L-谷氨酸/1毫升血清/1小时)。应用此方法也試測了大白鼠六种組織中五种氨基酸对α-酮戊二酸的轉氨基酶活性。     

谷氨酸菌体蛋白中汞的来源和富集初探

作为蛋白饲料添加剂,如何降低谷氨酸菌体中汞的含量涉及到饲料的安全问题。本文初步探究了谷氨酸菌体中汞的来源和富集,同时也探讨了不同的分离方法对谷氨酸菌体汞含量的影响。现有工艺的味精菌体蛋白中的汞约16%来自发酵原料、约84%来自提取工序的硫酸。     

产胶原蛋白酶嗜虫沙雷氏菌DL-12的紫外诱变育种

对产胶原蛋白酶的一株沙雷氏菌DL-12进行紫外诱变处理,以明胶为底物,对诱变后的菌种进行初步筛选,通过鱼皮液化实验和发酵上清液中的胶原蛋白酶活力的比较,选出紫外诱变不同剂量下产生的产酶活力有明显提高的菌株DL-12(50s)-3,DL-12(50s)-4和DL-12(55s)-5,对这3种菌的产酶稳定性进行测定和比较,其中诱变菌DL-12(50s)-4发酵上清液中酶活力平均达98.37U/m L,比出发菌提高了43.54%,且具有稳定产酶特性。由于经紫外诱变获得的诱变菌DL-12(50s)-4高产胶原蛋白酶且产酶稳定,是具有应用前景的资源菌种。