本发明属于氨基酸生产
技术领域：
，具体涉及谷氨酸钠的发酵分离方法。
背景技术：
：谷氨酸钠化学名α-氨基戊二酸一钠，是一种由钠离子与谷氨酸根离子形成的盐，其中谷氨酸是一种氨基酸，而钠是一种金属元素。生活中常用的调味料味精的主要成分就是谷氨酸钠。味精是日常生活中常用的调味剂，能够增加食物的鲜味，有利于提高人体对食物的消化率。此外，谷氨酸钠又有着十分重要的功能，被广泛应用于食品、医药、工业及农业等领域。目前，制备谷氨酸钠的主要方法是采用微生物发酵技术。通过产谷氨酸的菌株进行发酵，将谷氨酸分泌胞外，对发酵液进行处理获得谷氨酸钠，然后提取纯化。微生物发酵是决定谷氨酸钠产量的主要因素，也是谷氨酸钠制备企业研究的重点。微生物发酵过程中，细胞膜对代谢产物的通透性在发酵工业是一个十分重要的问题。目前提高细胞膜通透性较为广泛的是化学法，其缺点是效率低，胞内物质释放率低，处理时间长，试剂用量大，成本高，同时后处理也不便，且由于化学试剂的毒性，进一步分离时需用透析等方法除去。技术实现要素：为了克服现有技术谷氨酸钠产率低、提取工艺纯度低、工艺繁琐等缺陷，本发明提供了谷氨酸钠的发酵分离方法。本发明是通过如下技术方案来实现的：谷氨酸钠的发酵分离方法，其包括如下步骤：步骤1）将谷氨酸棒杆菌种子液按照8%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，培养温度35℃，发酵至48h停止，得谷氨酸发酵液；步骤2）谷氨酸发酵液经微滤膜过滤，分别收集湿菌体和滤过液a；往湿菌体中添加双氧水和电气石，100rpm搅拌60min，然后停止搅拌，加热至55℃，保温90s，自然冷却至室温，再添加到两倍重量的透析培养基中，培养温度35℃，100rpm搅拌培养8h，微滤膜过滤收集菌体和滤过液b；步骤3）将滤过液a和滤过液b合并得到混合液，然后添加占混合液1wt%的活性炭，200rpm搅拌30min，然后静置60min，过滤去除活性炭，收集上清液；将上清液浓缩成原体积的三分之一，然后缓慢降温至15℃，调节成ph为3.2-3.3的等电溶液，沉降12小时，收集谷氨酸晶体；往谷氨酸晶体中添加质量分数为10%的碳酸钠水溶液溶解中和，中和温度控制60-62℃，ph值控制6.4-6.5，然后蒸发结晶，离心分离谷氨酸钠，烘干，即得。优选地，所述发酵培养基为（质量百分比）：葡萄糖7%，糖蜜2%，玉米浆3%，尿素0.5%，硫酸亚铁0.01%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，磷酸氢二钾0.01%，ph6.8。优选地，所述透析培养基为（质量百分比）：磷酸二氢钾0.6%，磷酸氢二钾0.6%，硫酸亚铁0.02%，硫酸镁0.02%，硫酸锌0.01%，调整ph为6.8。优选地，所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000da，微滤温度为35℃。优选地，所述双氧水的添加量为1wt%。优选地，所述电气石的添加量为3wt%。本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：本发明针对微生物发酵技术的进行改进，避免胞内谷氨酸浓度积累到引起反馈抑制调节，针对废弃菌体进行二次处理，增加了细胞膜的通透性，提高了菌株的产酸能力；适当时间和温度的热处理可以提高菌株的产酸能力以及细胞膜通透性，配合透析培养基，使得谷氨酸的产率大大提高；电气石能够自动释放负离子，负离子具有较强的氧化性，还持续发生直流静电，释放矿物质和微量元素，对微生物繁殖起促进作用；将价格低廉的天然矿物材料电气石和双氧水与微生物混合，释放氧和负离子元素均为微生物提供了繁殖和代谢条件；本发明采用透析培养基对菌株进行培养，谷氨酸积累引起的反馈抑制调节大大降低，产酸效率提高，而且后续的残糖少，不会造成菌株黏着絮凝成团，有利用后续的膜过滤分离；发酵完成后首先采用分离技术，去除产生抑制作用的物质，由于抑制作用解除，细胞酶活得到恢复，从而进行二次透析发酵，相比普通发酵而言，整个发酵过程产酸周期大大延长。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。实施例1谷氨酸钠的发酵分离方法，其包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌种子液（1×108cfu/ml）按照8%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，培养温度35℃，通过调节搅拌转速与通气量保持溶氧水平为20％，通过自动流加氨水将ph值维持在6.8(0～24h)、6.5(24～48h)；并通过流加浓度为100g/l的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％，发酵至48h停止，得谷氨酸发酵液；其中，发酵培养基为（质量百分比）：葡萄糖7%，糖蜜2%，玉米浆3%，尿素0.5%，硫酸亚铁0.01%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，磷酸氢二钾0.01%，ph6.8；谷氨酸发酵液经微滤膜过滤，分别收集湿菌体和滤过液a；往湿菌体中添加1wt%双氧水以及3wt%电气石，100rpm搅拌60min，然后停止搅拌，加热至55℃，保温90s，自然冷却至室温，再添加到两倍重量的透析培养基中，培养温度35℃，100rpm搅拌培养8h，微滤膜过滤收集菌体和滤过液b；所述透析培养基为（质量百分比）：磷酸二氢钾0.6%，磷酸氢二钾0.6%，硫酸亚铁0.02%，硫酸镁0.02%，硫酸锌0.01%，调整ph为6.8；上述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000da，微滤温度为35℃；将滤过液a和滤过液b合并得到混合液，然后添加占混合液1%（w/w）的活性炭，200rpm搅拌30min，然后静置60min，过滤去除活性炭，收集上述清液；将上清液浓缩成原体积的三分之一，然后缓慢降温至15℃，调节成ph为3.3的等电溶液，沉降12小时，收集谷氨酸晶体；往谷氨酸晶体中添加质量分数为10%的碳酸钠水溶液溶解中和，中和温度控制60℃，ph值控制6.4，然后蒸发结晶，离心分离谷氨酸钠，烘干，即得。对比例1谷氨酸钠的发酵分离方法，其包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌种子液（1×108cfu/ml）按照8%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，培养温度35℃，通过调节搅拌转速与通气量保持溶氧水平为20％，通过自动流加氨水将ph值维持在6.8(0～24h)、6.5(24～48h)；并通过流加浓度为100g/l的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％，发酵至48h停止，得谷氨酸发酵液；其中，发酵培养基为（质量百分比）：葡萄糖7%，糖蜜2%，玉米浆3%，尿素0.5%，硫酸亚铁0.01%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，磷酸氢二钾0.01%，ph6.8；谷氨酸发酵液经微滤膜过滤，分别收集湿菌体和滤过液a；将湿菌体中添加到两倍重量的透析培养基中，培养温度35℃，100rpm搅拌培养8h，微滤膜过滤收集菌体和滤过液b；所述透析培养基为（质量百分比）：磷酸二氢钾0.6%，磷酸氢二钾0.6%，硫酸亚铁0.02%，硫酸镁0.02%，硫酸锌0.01%，调整ph为6.8；上述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000da，微滤温度为35℃；将滤过液a和滤过液b合并得到混合液，然后添加占混合液1%（w/w）的活性炭，200rpm搅拌30min，然后静置60min，过滤去除活性炭，收集上述清液；将上清液浓缩成原体积的三分之一，然后缓慢降温至15℃，调节成ph为3.3的等电溶液，沉降12小时，收集谷氨酸晶体；往谷氨酸晶体中添加质量分数为10%的碳酸钠水溶液溶解中和，中和温度控制60℃，ph值控制6.4，然后蒸发结晶，离心分离谷氨酸钠，烘干，即得。对比例2谷氨酸钠的发酵分离方法，其包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌种子液（1×108cfu/ml）按照8%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，培养温度35℃，通过调节搅拌转速与通气量保持溶氧水平为20％，通过自动流加氨水将ph值维持在6.8(0～24h)、6.5(24～48h)；并通过流加浓度为100g/l的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％，发酵至48h停止，得谷氨酸发酵液；其中，发酵培养基为（质量百分比）：葡萄糖7%，糖蜜2%，玉米浆3%，尿素0.5%，硫酸亚铁0.01%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，磷酸氢二钾0.01%，ph6.8；谷氨酸发酵液经微滤膜过滤，分别收集湿菌体和滤过液a；往湿菌体中添加1wt%双氧水以及3wt%电气石，100rpm搅拌60min，然后停止搅拌，再添加到两倍重量的透析培养基中，培养温度35℃，100rpm搅拌培养8h，微滤膜过滤收集菌体和滤过液b；所述透析培养基为（质量百分比）：磷酸二氢钾0.6%，磷酸氢二钾0.6%，硫酸亚铁0.02%，硫酸镁0.02%，硫酸锌0.01%，调整ph为6.8；上述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000da，微滤温度为35℃；将滤过液a和滤过液b合并得到混合液，然后添加占混合液1%（w/w）的活性炭，200rpm搅拌30min，然后静置60min，过滤去除活性炭，收集上述清液；将上清液浓缩成原体积的三分之一，然后缓慢降温至15℃，调节成ph为3.3的等电溶液，沉降12小时，收集谷氨酸晶体；往谷氨酸晶体中添加质量分数为10%的碳酸钠水溶液溶解中和，中和温度控制60℃，ph值控制6.4，然后蒸发结晶，离心分离谷氨酸钠，烘干，即得。对比例3谷氨酸钠的发酵分离方法，其包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌种子液（1×108cfu/ml）按照8%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，培养温度35℃，通过调节搅拌转速与通气量保持溶氧水平为20％，通过自动流加氨水将ph值维持在6.8(0～24h)、6.5(24～48h)；并通过流加浓度为100g/l的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％，发酵至48h停止，得谷氨酸发酵液；其中，发酵培养基为（质量百分比）：葡萄糖7%，糖蜜2%，玉米浆3%，尿素0.5%，硫酸亚铁0.01%，硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，磷酸氢二钾0.01%，ph6.8；谷氨酸发酵液经微滤膜过滤，分别收集湿菌体和滤过液a；将湿菌体加热至55℃，保温90s，自然冷却至室温，再添加到两倍重量的透析培养基中，培养温度35℃，100rpm搅拌培养8h，微滤膜过滤收集菌体和滤过液b；所述透析培养基为（质量百分比）：磷酸二氢钾0.6%，磷酸氢二钾0.6%，硫酸亚铁0.02%，硫酸镁0.02%，硫酸锌0.01%，调整ph为6.8；上述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000da，微滤温度为35℃；将滤过液a和滤过液b合并得到混合液，然后添加占混合液1%（w/w）的活性炭，200rpm搅拌30min，然后静置60min，过滤去除活性炭，收集上述清液；将上清液浓缩成原体积的三分之一，然后缓慢降温至15℃，调节成ph为3.3的等电溶液，沉降12小时，收集谷氨酸晶体；往谷氨酸晶体中添加质量分数为10%的碳酸钠水溶液溶解中和，中和温度控制60℃，ph值控制6.4，然后蒸发结晶，离心分离谷氨酸钠，烘干，即得。实施例2对比例1-3和实施例1的产酸量对比试验，以体积为100l的混合液a为例，检测了谷氨酸含量，具体见表1：表1组别谷氨酸产量g/l实施例198.4对比例186.3对比例293.9对比例391.2如表1所示，与对比例1-3相比，本发明实施例1谷氨酸的产量分别是对比例1-3的1.15、1.05以及1.09倍，提示本发明采用热处理、电气石+双氧水以及透析处理方式能够有效提高谷氨酸产量。2、热处理温度对菌体产酸量（g/l）的影响：分别设定温度为40℃、45℃、50℃、55℃以及60℃，温度梯度条件下对菌株产谷氨酸的影响，其余操作步骤同实施例1。具体结果见表2：表2组别谷氨酸产量g/l40℃87.945℃90.150℃96.655℃98.460℃91.5结论：如表2所示，随着温度的升高，谷氨酸产量提高，55℃可以达到峰值，但是当温度升高到60℃，谷氨酸产量明显下降，可能是因为温度过高造成菌株的酶活力下降，而且对菌株造成了损伤较大，可见，合适的温度比较关键，温度过高或者过低均起不到提高谷氨酸产量的效果。以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。当前第1页12