Tài liệu CHƯƠNG 3 LÊN MEN CÁC SẢN PHẨM TỪ SINH KHỐI TẾ BÀO VI SINH VẬT pptx

CHƯƠNG 3 LÊN MEN CÁC SẢN PHẨM TỪ SINH KHỐI TẾ BÀO VI SINH VẬT LÊN MEN SẢN XUẤT AXÍT GLUTAMIC... MỤC ĐÍCH• Giới thiệu quy trình tổng quát sản xuất acid glutamic bằng phương pháp lên men

CHƯƠNG 3 LÊN MEN CÁC SẢN PHẨM TỪ SINH

KHỐI TẾ BÀO VI SINH VẬT

LÊN MEN SẢN XUẤT AXÍT GLUTAMIC

MỤC ĐÍCH

• Giới thiệu quy trình tổng quát sản xuất

acid glutamic bằng phương pháp lên men

chủng corynebacterium glutamicum

• Giới thiệu nguyên liệu cho quá trình lên

men và các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình lên men.

• Giới thiệu phương pháp tách và tinh chế acid glutamic

LÊN MEN SẢN XUẤT AXÍT GLUTAMIC

Nguyên liệu (tinh bột)

Thủy phân Phối chế dịch lên men Nguyên liệu phụ Thanh trùng dịch lên men

Lên men

Men giống

Chuẩn bị men giống

cho sản xuất

1 Nguyên liệu và thủy phân

• Nguyên liệu là tinh bột: Sắn, ngô, gạo…hoặc rỉ đường

Tỷ lệ thủy phân tinh bột bằng HCl:

Tinh bột/nước/HCl 100% = 100/350/0,77 (đơn vị thể tích)

Điều kiện thủy phân:

T0 = 148 – 1500C

P = 2,5 kg/cm2

t = 30 – 34 phút

Điều kiện trung hòa axít bằng NaCO3

Lần 1: Cánh khuấy làm việc 65 vòng/phut, đạt đến pH = 4,8 - 5

Lần 2: Cánh khuấy làm việc 60 vòng/phút, đạt pH = 6,7 - 7

Thủy phân tinh bột bằng enzym: chủng Asp Oryzae…

2 Thành phần môi trường lên men

• Dịch đường hóa 13%

• Cao ngô 0,7%

• K2HPO4 0,15%

• MgSO4 0,075%

• Urê cho ban đầu 2%

• Bổ sung giữa chừng 1,2% và MnSO4 2%

* Thanh trùng dịch trước khi lên men: 45 – 60 phut, t0 = 1210C

3 Lên men dịch đường hóa

*Chủng vi sinh vật sử dụng: Corynebacterium glutamicum(- Brevibacterium lactofermentus

- Micrococus glutamicus)

3.1 Công tác chuẩn bị giống

3.1.1 Cấy giống trong phòng thí nghiệm

Lượng dịch trong bình Nồng độ,

% pH Nhiệt độ, o C Thời gian,h

Trong ống nghiêm 10ml 13-14 Trung tính 30 ± 1 24

90 ml trong bình 250 ml 13-14 Trung tính 30 ± 1 18-24

900 ml trong bình 2 lít 13-16 Trung tính 30 ± 1 18-24

9 lít trong thùng 10 lít 15-18 Trung tính 30-32 15-18

Sơ đồ nuôi cấy giống.

1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng chứa dịch đường hóa

và xử lý dich đường; 3 và 4 Hai thùng gây men cấp II có dung

tích bằng dung tích thùng đường hóa thêm và đều bằng 10% so với thùng lên men.

3.1.2 Nhân giống trong sản xuất

3.2 Cơ chế hóa sinh của quá trình tạo axít glutamic:

Glucoza

Axit pyruvicAxit α – xetoglutavicCon đường amin hóa – khử Con đường chuyển amin

Phương trình tổng quát:

C6H12O6 + NH3 + 3/2 O2 = C5H9NO4 + CO2 + 3H2O

Con đường amin hóa khử

HOOC-CO-CH 2 –CH 2 -COOH + NADPH 2 HOOC-CH-CH 2 –CH 2 -COOH +

NH 2 H 2 O + NADP

NH3

Con đường chuyển amin

HOOC-CO-CH2-CH2-COOH + R-CH-COOH HOOC-CH-CH2-CH2- COOH

NH2 NH2 + RCO-COOH

3.3 Các phương pháp lên men dịch đường hóa 3.3.1 Lên men gián đoạn:

Thùng lên men gián đoạn.

1.ruột gà làm lạnh cần 0,5m2/m3 thùng; 2.Ống dẫn dịch

0,4-đường và men giống; 3.Ống tháo

giấm chín; 4.Ống thoát CO2;

5.Cửa quan sát và vệ sinh; 6.Đầu

ống nối hệ thống vệ sinh 7 với

phía trong thùng; 8 Van lấy mẫu;

9 Đầu ống nối hệ thống sục khí

3.3.2 Lên men liên tục

Sơ đồ lên men liên tục

1

3.3.3 Lên men cải tiến (bán liên tục)

4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

4.1 pH môi trường: 6,7 – 8

Điều chỉnh pH bằng NH4+ (ure, nước NH3, NH4Cl…)

4.2 Cung cấp oxy cung cấp: 25-30m3/m3/phút, tốc độ khuấy

150 vòng/phút

4.3 Nhiệt độ: tối thích 30 – 320C, cuối giai đoạn lên men 370C4.4 Chất kích thích sinh trưởng:

Các vitamin nhóm B và Biotin (2-5 g/l)

5 Tách và tinh chế axít glutamic

Nguyên liệu tách: nhựa refin (polyetylen sunfuric R-SO 3 H) dương tính mạnh và NaOH để nhả hấp phụ.

R-SO3H + + NH3ROO - = RSO3NH3RCOOH Quá trình hấp phụ

RSO3NH3RCOOH + NaOH = RSO3Na + NH2RCOOH Nhả hấp phụ

Điều kiện cả quá trình hấp phụ:

+ Dung dịch axít glutamic: 0,45 – 0,5 kg/m 3

+ 3,2 < pH < 5, nhiệt độ 65 – 70 0 C

+ Tốc độ chảy: 8 – 10 m/h 150 -180 lít/phút

* Tinh chế axít glutamic

+ Tẩy rửa: Sau khi thu được axit glutamic ngậm HCl, dùng HCl

31% để rửa nhằm hòa tan hết các axit amin khác ra khỏi axit

glutamic ngậm HCl

+ Trung hòa: Để tách HCl ra khỏi axit glutamic ngậm HCl, người ta

dùng Na2CO3 hoặc NaOH để trung hòa

Khử sắt và canxi

FeCl2 + Na2S FeS + 2NaCl

C2H2 O4 + Ca2+ C2O4Ca + 2H+

CÂU HỎI

• Bài 1: Bạn hãy cho biết acid glutamic

được sản xuất bằng những con đường

nao? Hay so sánh ưu nhược điểm của

chúng?

• Bài 2: Bạn hãy cho biết ngoài việc áp dụng acid glutamic vào sản xuất gia vi mì chính người ta còn dùng để làm gì? Lấy ví dụ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Thị Hiền Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

2 Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Bá Hiên, Hoàng Hải, Vũ Thị Hoan Giáo trình vi

sinh vật học công nghiệp Nhà xuất bản

Giáo dục.

3 Các webside