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发酵法生产谷氨酰胺的研究

作　者: 吕立获
导　师: 周晓云
学　校: 浙江工业大学
专　业: 发酵工程
关键词: 谷氨酰胺发酵工艺条件优化离子交换
分类号: TQ922
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

该论文研究内容包括：1)对谷氨酸棒杆菌的变异菌种SH-77发酵生产谷氨酰胺的生产工艺条件进行优化实验；2)在小试的基础上进行了中试研究；3)对谷氨酰胺的提取分离纯化作了系统研究。在小试实验中，主要实验了金属离子、碳酸钙的含量、pH等因素对谷氨酰胺发酵的影响。最后采用正交设计实验法对三种影响生产谷氨酰胺影响较大的培养基成分浓度(氯化铵、葡萄糖、玉米浆)进行了优化。最佳发酵培养基配方如下(％)：葡萄糖16，氯化铵4，玉米浆0.5，磷酸氢二钾0.05，磷酸二氢钾0.05，硫酸亚铁0.5mg，硫酸锰2.5mg，硫酸锌0.5mg，硫酸镁0.05，尿素1.4(分消)，发酵工艺条件为：发酵时间72h；初始pH值7.0；温度为35℃；摇床转速为350rpm。在中试实验中，研究了温度、pH及溶氧对谷氨酰胺发酵的影响。在20L液泵型发酵罐中的发酵最佳工艺条件为：控制温度在32℃-38℃，pH7.0-6.2，搅拌速度为500rpm。在此条件下谷氨酰胺的平均产量达到了52g/L。论文对从发酵母液中提取分离谷氨酰胺作了系统研究，探索了离子交换法分离发酵液中谷氨酰胺和谷氨酸的可行性。对四种弱碱性树脂的吸附性能进行研究，并对不同pH值下树脂的交换容量进行测定。最后选用了D330树脂，经过工艺的改进，使谷氨酰胺的总收率达到60％以上，具有良好的工业应用前景。

全文目录

中文摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章文献综述  11-24
  第一节谷氨酰胺的生理作用及用途  11-17
    1. 谷氨酰胺的化学结构和生物合成  11
    2. 谷氨酰胺的代谢功能  11-13
    3. Gln的营养生理功能  13-15
      3.1 作为一些生物活性物质合成的前体物  14
      3.2 调节酸碱平衡  14
      3.3 维持或修复肠道结构和功能的完整性  14-15
      3.4 维持正常的免疫功能  15
    4. Gln在断奶仔猪营养中的重要作用  15-17
  第二节 L-谷氨酰胺的生产方法  17-20
    1. 合成法  17-18
    2. 发酵法  18-20
      2.1 用谷氨酸产生菌野生菌株生产 Gln  18-19
      2.2 酶法生产 Gln  19
      2.3 用谷氨酸产生菌的变异株生产 Gln  19-20
  第三节 L-谷氨酰胺提取工艺  20-23
    1. 阴阳双柱离子交换法  20
    2. 单根阴离子交换法  20-21
    3. 冰析法  21
    4. 钠滤膜分离法  21-23
  第四节前景展望  23-24
第二章谷氨酰胺的发酵工艺研究  24-43
  第一节引言  24-28
  第二节材料与方法  28-34
    1. 材料与仪器  28-29
    2. 培养基及其成分  29
    3. 培养方法  29-30
    4. 分析方法  30-34
      4.1 纸层析法  30-31
      4.2 高效液相色谱法  31-33
      4.3 pH值的测定  33-34
  第三节结果与讨论  34-42
    1. 氮源种类及其浓度对谷氨酰胺发酵控制的影响  34-35
    2. 尿素与 NH_4Cl的协同作用对谷氨酰胺发酵控制的影响  35
    3. 初始pH值对谷氨酰胺发酵的影响  35-36
    4. 不同的碳酸钙浓度对谷氨酰胺发酵的影响  36
    5. 玉米浆对谷氨酰胺发酵的影响  36-37
    6. 金属离子对谷氨酰胺发酵的影响  37-38
    7. 摇瓶装量对谷氨酰胺发酵的影响  38
    8. 接种量对谷氨酰胺发酵的影响  38-39
    9. 摇床转速对谷氨酰胺发酵的影响  39
    10. 正交优化实验  39-41
    11. 验证实验  41-42
  第四节小结  42-43
第三章谷氨酰胺的中试发酵工艺研究  43-49
  第一节 3L全自动发酵罐实验  43-46
    1. 温度控制对发酵代谢的影响  43-44
    2. pH对发酵代谢的影响  44-45
    3. 溶氧控制对发酵代谢的影响  45-46
  第二节 20L液泵型发酵罐实验  46-48
  第三节小结  48-49
第四章谷氨酰胺的分离纯化工艺研究  49-68
  第一节谷氨酰胺的分离纯化的理论基础  49-52
    1. 谷氨酰胺的基本理化性质  49-50
    2. 谷氨酸的基本理化性质  50
    3. 离子交换法分离氨基酸的理论  50-52
  第二节材料和方法  52-56
    1. 材料和仪器  52-53
    2. 分离方法  53
    3. 分析方法  53
    4. 预处理方法  53-56
  第二节谷氨酰胺的分离纯化工艺研究  56-67
    1. 基本的分离工艺路线  56
    2. 粗晶溶解液的分离研究  56-67
      2.1 树脂转化参数的测定  57
      2.2 树脂静态容量测定  57-58
      2.3 纯 Glu物系下树脂动态交换容量的测定  58-60
      2.4 Glu，Gln混合体系下的树脂静态交换容量的测定  60-62
      2.5 D330对 Glu，Gln体系下全动态交换容量的测定  62-63
      2.6 离子交换柱的吸附曲线  63-65
      2.7 提取收率  65-67
  第三节小结  67-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
研究生期间发表论文  72

发酵法生产谷氨酰胺的研究

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