Axit glutamic sản xuất bằng phương pháp lên men vi khuẩn, với nguyên liệu là đường, mật rỉ. Quá trình này được xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn trong vi khuẩn, chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác nhau tạo ra nhiều sản phẩm phụ, và cuối cùng là sản phẩm axit glutamic.Để sản xuất mì chính từ axit glutamic bằng phương pháp lên men, quy trình công nghệ được triển khai theo các giai đoạn sau: Chuẩn bị dịch lên men: Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ các nguyên liệu đường hoặc tinh bột được thanh trùng kỹ trước khi cấy vi khuẩn lên men glutamic vào. Giai đoạn lên men: Dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên men được chuyển vào các dụng cụ, thiết bị lên men, sau đó cho corynebacterium glutamicum vào, cho lên men trong điều kiện thoáng khí, giữ ở nhiệt độ 32 – 370C trong thời gian 38 – 40 giờ.
Trang 1LÊN MEN SẢN XUẤT ACID GLUTAMIC
Trang 2Hiện nay có 4 phương pháp SX bột ngọt trên thế giới
Trang 3MSG dù được sản xuất bằng phương pháp nào cũng thường tuân theo một số tiêu chuẩn
loại và hợp chất Canxi
Trang 4Phương pháp tổng hợp hoá học.
Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hoá học để tổng hợp nên acid glutamic và các amino acid khác từ các khí thải của công nghiệp dầu hoả hay các ngành khác
Ưu điểm: Phương pháp này có thể sử dụng nguồn nguyên liệu không phải
thực phẩm để sản xuất ra và tận
dụng được các phế liệu của công
nghiệp dầu hoả
Trang 5Đây là phương pháp kết hợp giữa tổng hợp hoá học và vi sinh vật học.
Phương pháp vi sinh vật tổng hợp nên acid amin từ các nguồn đạm vô cơ và glucid mất nhiều thời gian, do đó người ta lợi dụng các phản ứng tổng hợp tạo ra những chất có cấu tạo gần giống acid amin, từ đấy lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo ra acid amin.
Phương pháp kết hợp.
Trang 6Phương pháp lên men.
Nguyên liệu → Acid glutamic → Mì chính.
Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các acid amin từ các nguồn glucid và đạm vô cơ
Phương pháp này có nhiều triển vọng phát triển ở khắp các nước, nó tạo ra được nhiều loại amino acid như: acid glutamic, lizin, valin, alanin, phenylalanine, triptophan, methionin,…
PHƯƠNG PHÁP HOÀN TOÀN ĐƯỢC THẾ GIỚI SỬ DỤNG
LÀ PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
PHƯƠNG PHÁP HOÀN TOÀN ĐƯỢC THẾ GIỚI SỬ DỤNG
LÀ PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
Trang 7Phương pháp lên men có nguồn gốc từ Nhật Bản, năm 1956 khi mà Shukuo và
Kinoshita sử dụng chủng Micrococcus
glutamicus sản xuất glutamate từ môi
trường có chứa glucoza và ammoniac Sau đó một số loài vi sinh vật cũng được
sử dụng như Brevi Bacterium và
Microbacterium.
Phương pháp lên men.
Trang 8Nguyên liệu
Rỉ đường Khoai mì
Trang 9Chủng vi sinh:
Corynebacterium Glutanicum
Corynebacterium Glutamicum
Trang 10Tất cả các loài vi sinh vật này đều có một số đặc điểm sau:
Hình dạng tế bào từ hình cầu đến hình que ngắn;
Vi khuẩn Gram(+);
Hô hấp hiếu khí;
Không tạo bào tử;
Không chuyển động được, không có tiên mao;
Biotin là yếu tố cần thiết cho sinh trưởng và phát triển;
Tích tụ một lượng lớn glutamic từ hydrat cacbon
và NH4+ trong môi trường có sục không khí.
Chủng vi sinh:
Trang 11Kỹ thuật sản xuất axit glutamic:
Axit glutamic sản xuất bằng phương pháp lên men vi khuẩn, với nguyên liệu là đường, mật rỉ Quá trình này được xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn trong vi khuẩn, chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác nhau tạo ra nhiều sản phẩm phụ, và cuối cùng là sản phẩm axit glutamic
Trang 12Chu trình crep
Trang 13α - cetoglutarat Chu trình crep
axit glutamic Glutamate natri(mì chính)
Bản chất của quá trình hình thành glutamate natri
từ quá trình lên men
Đi vào
Sản sinh
Trang 14Minh hoạ
Trang 15Để sản xuất mì chính từ axit glutamic bằng
phương pháp lên men, quy trình công nghệ
được triển khai theo các giai đoạn sau:
Chuẩn bị dịch lên men:
Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ các nguyên liệu đường hoặc tinh bột được thanh trùng
kỹ trước khi cấy vi khuẩn lên men glutamic vào
Giai đoạn lên men:
Dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên men được chuyển vào các dụng cụ, thiết bị lên men, sau đó cho corynebacterium glutamicum vào, cho lên men trong điều kiện thoáng khí, giữ ở nhiệt
độ 32 – 370C trong thời gian 38 – 40 giờ.
Trang 17Biotin Penicillin G
Trang 18PHA CHẾ DỊCH SAU LÊN MEN
Nhựa resin trao
Trang 21Tinh sạch acid glutamic:
Kết thúc quá trình lên men, acid glutamic được tạo thành cùng với một số tạp chất khác, do đó cần phải tinh chế các tạp chất này ra khỏi dung dịch chứa acid glutamic
Phương pháp thường dùng là nhựa trao đổi rezin Nhựa trao đổi rezin có hai loại: rezin dương tính (mang tính acid) và rezin âm tính (mang tính kiềm)
Trang 23Người ta có thể sử dụng than hoạt tính để khử màu Acid glutamic được thu bằng cách điều chỉnh pH=3,2 rồi cô đặc dung dịch và giảm nhiệt độ xuống 40 – 150C sẽ thu được tinh thể acid glutamic với lượng 77 – 88% hoặc cao hơn.
Quá trình:
Trang 24Mì chính là muối natri của axit glutamic, gọi
là glutamat natri Dùng NaOH 40 – 50% để trung hòa dung dịch axit glutamic đến pH = 6,8, sau đó đem lọc, cô đặc, và kết tinh bằng phương pháp sấy chân không ở nhiệt
độ thấp sẽ thu được tinh thể mì chính màu trắng Độ tinh khiết của mì chính có thể đạt
99 – 99,6% monoglutamat natri
Sự tạo thành mì chính:
Trang 25Ưu điểm chính của phương pháp lên men:
Không sử dụng nguyên liệu protit;
Không cần sử dụng nhiều hoá chất và thiết
bị chịu ăn mòn;
Hiệu suất cao, giá thành hạ;
Tạo ra acid glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao
Trang 26• VK gram (+), không sinh bào tử, không chuyển động
• Cần biotin để sinh trưởng / không có biotin không sản xuất được
SP
– Nhiều biotin – thu sinh khối (sinh trưởng)
– Ít không tạo ra acid glutamic
– → vừa đủ
– Rỉ đường nhiều biotin
• Để đạt hiệu suất cao → đột biến VSV → nhiều SP.
Trang 27Môi Trường
• Nguyên liệu
– C
• Glucose, tinh bột
• Bổ sung thêm biotin từ rỉ đường
• Rỉ đường có nhiều biotin → giảm: than hoạt tính hấp thụ biotin
• Bổ sung chất kháng sinh: cản trở sự hấp thụ biotin vào trong
tế bào VSV – N
• Ure, muối amon
– Thành phần khác: vi lượng Mg, Mn
Trang 28Lên Men
• Cấy giống 5-6% (v/v)
• pH 7-8, bổ sung muối amon NH 4+ → chỉnh pH, tạo nguồn N
• Sục khí: O 2 40-80mg/l trong mỗi phút
– <40 → tạo acid lactic, acid succinic
– >80 → tạo acid a-ketoglutaric
• Chất sinh trưởng: biotin
– Nhiều → sinh khối
– Ít → không tạo acid glutamic
• Nhiệt độ 28-32 o C
• Thời gian 40-60h
Trang 29Thu nhận & Tinh sạch
• Điện phân
• Chuyển → muối glutamate không tan
• Trao đổi ion
• Acid hóa → pI tại đó protein tủa (3,2), dùng acid giảm pH của môi trường (dễ làm)
Trang 30PP Tách A.glutamic
• Canh trường sau lên men → tách sinh khối bằng lọc (màng membrance) không gia nhiệt vì làm mất acid amin → tách màu bằng than hoạt tính → cô chân không (40-50 o C), hơi nước bốc hơi ở nhiệt độ thường.
• Acid hóa = HCl, pH 3,2 (pI)
• Kết tinh (+ mầm)
• Li tâm → tinh thể glutamic acid (80%)
• Hòa tan tinh thể lại
• Xử lý bằng than hoạt tính
• Ly tâm → tách tinh thể acid glutamic (90%)
• Sấy < 70 o C → SP.
Trang 31PP Tách Bột ngọt