4. Acid glutamic
4.4 Quy trình Sản xuất Acid glutamic
Quá trình lên men vi khuẩn 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. Quy trình công nghệ tạo axit glutamic gồm 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 - gọi là corynebacterium glutamicum.
- 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 cho vi khuẩn lên men vào, cho lên men trong điều kiện thoáng khí, giữ ở nhiệt độ 32 – 37 độ C trong thời gian 38 – 40 giờ. Kết thúc quá trình lên men, lượng axit glutamic có thể đạt 50 – 60g/lít.
- Tinh sạch axit glutamic: Kết thúc quá trình lên men, axit 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 axit glutamic. Dịch lên men có chứa axit glutamic và tạp chất được cho chảy qua cột nhựa (có chứa rezin - là chất được sử dụng làm tinh sạch 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).
Dịch lên men có chứa acid glutamic và tạp chất cho chảy qua cột nhựa (có chứa rezin) từ dưới lên với tốc độ 150 – 180 lít/ phút, thời gian chảy qua cột là 150 – 180 phút. Song song, người ta cho dòng nước chảy qua cột cùng chiều với dung dịch lên men để rửa các vi khuẩn bám vào bề mặt rezin. Giữ nhiệt độ trong cột trao đổi ion là 600 – 650C. Sau khi kết thúc quá trình trao đổi ion, dùng NaOH 4 – 5% để tách acid glutamic ra khỏi cột (tốc độ chảy NaOH là 5 – 6m/ giờ, lưu lượng 100lít/ phút).
Người 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.
4.5 Ứng dụng trong thực phẩm và công nghiệp
4.5.1 Ứng dụng trong y học trị liệu và bổ sung dinh dưỡng
Trong tổ chức phức tạp của máu người, có chứa A. glutamic, ngoài làm nguyên liệu để tổng hợp ra Protein, trong quá trình dẫn truyền liên quan đến hệ thần kinh trung ương, mà Glutamic là nguồn gốc chủ yếu nitrogen vận chuyển và bộ phận tế bào năng lượng trong cơ thể con người. Do mối quan hệ của Glutamic và quá trình chuyển hóa năng lượng tuần hoàn Krebs (TCA cycle) trong cơ thể con người, Gluramic đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất trong cơ thể con người.
Do đó ngoài dùng trong trị liệu thần kinh như động kinh và bổ sung dinh dưỡng sau phẫu thuật hoặc tiêm tĩnh mạch ra,những năm gần đây GA còn ứng dụng để giảm thiểu nhiễm trùng và tăng cường miễn dịch sau phẫu thuật, như nghiên cứu tế bào T. và Glutamic còn góp phần rất lớn trong quá trình nghiên cứu sinh lý trong quá trình tổng hợp peptide cũng như protein. Ngoài ứng dụng trong thực phẩm dinh dưỡng như glutathione ra , Glutamic còn có thể dùng làm thuốc kháng sinh và một số dược phẩm khác trong y học trị liệu.
4.5.2 Ứng dụng trong thức ăn chăn nuôi
Công năng của Glutamic trong cơ thể động vật cũng gần giống như cơ thể người,Ví dụ trong cơ thể gà nếu thiếu Glutamic thì chậm phát triển. nhìn chung, Glutamic thường được sử dụng như hình thức thêm vào MSG(monosodium glutamate).
4.5.3 Ứng dụng trong hương liệu thực phẩm
Glutamic có nhóm Amin có thể cùng với Carbonyl làm giảm lượng đường trong chuỗi phản ứng Maillard, tạo ra chất tạo hương vị. Bằng cách sử dụng nhiều loại đường khác nhau có thể tạo ra hàng loạt các chất tạo hương vị . Đối với các chất tạo hương có màu sắc khá nhạt, nên sẽ không ảnh hưởng đến ngoại quan của
thực phẩm khi cho thêm chất tạo hương, nên có thể sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm.
4.5.4 Ứng dụng trong vi sinh vật học
Glutamic là thành phần chủ yếu của màng tế bào Gram-positive, và nó cũng là một trong những Amin quan trọng trong sự phát triển của vi sinh vật khác, Cần cho thêm Glutamic vào để thúc đẫy sự phát triển của vi sinh vật khi nuôi dưỡng vi sinh vật…
4.5.5 Ứng dụng trong lĩnh vực phi thực phẩm
Sử dụng Glutamic làm thuốc thử: nghiên cứu Glutamic dùng làm thuốc thử và phân tích tiêu chuẩn sản phẩm, dùng trong nghiên cứu sinh hóa, phân tích sinh hóa,tổng hợp Protein.
Ứng dụng trong y học trị liệu và dược liệu, sử dụng làm trong các dược vật phẩm như dịch bổ sung dinh dưỡng đường ruột cũng như tiêm truyền, các tật bệnh về chuyển hóa, cao huyết áp, an thần, thuốc nhỏ mắt…
Nguyên liệu của hợp chất hóa học dung trong hợp chất thuốc chữa bệnh, thuốc trừ sâu,Surfactant,sản phẩm hóa học…