味精（L-谷氨酸钠）的生产
（生物法）
精化1122 张杨杨
1、认识味精
（1）、味精的分子结构；
H2O·NaOOC CH2 CH2 CH COOH NH2 (α-氨基戊二酸钠)
（2）、味精的性质；
物理性质：
纯晶的分子量为147.13，含氮9.52％，密度 1.538g/ml，熔点＞200℃ 为无色斜方晶系(八面柱状)，在73°酒精中25℃的溶解度为0.037g ，在无水酒精中25℃的溶解度为0.003g，不溶于乙醚、丙酮等，极易溶于水。
化学性质：
? ①两性性质和等电点：谷氨酸含有一个碱性基团（氨基）和两个酸性基团（羧基），它可以和酸生成盐，也可以和碱生成盐，是一个两 性物质。（例如，在碱性溶液中，氨基被抑制，谷氨酸的酸性基团 （羧基）便于碱结合成盐并成负离子解离出来；若在酸性溶液中，羧基被抑制，氨基与酸结
合成盐并成负离子解离出来。）
②水合茚三酮反应：α-氨基酸的水溶液遇水合茚三酮，生成紫蓝色产物。（这种颜色反应常被用于α-氨基酸的比色测定和色层分析的显色。） ? ③与金属盐反应：谷氨酸与金属盐在一定pH下反应生成难溶于水的复盐。（这种性质也被用于提取发酵液中谷氨酸。）
? ④热稳定性：在水溶液中长时间加热（120℃，3小时），会引起完全失水生成焦谷氨酸或焦谷氨酸钠。 ?
(3)、 味精的功能及应用 ；
? 味精具有强烈的肉类鲜味，特别是在微酸性溶液中味道更鲜。普通蔗糖用水冲淡至200倍则不觉甜味，食盐用水冲淡至400倍则不觉咸味，而味精虽用水稀释至3000倍，仍能感觉到鲜味。味精一般使用浓度仅2-5‰，所以它是广泛用于食品菜肴的调味品。
? 味精进入胃后，受胃酸作用反应生成谷氨酸，很快被消化吸收构成人体组织中的蛋白质并参与体内许多其他代谢过程，因而有较高的营养价值。 ? 在人体内的谷氨酸与血氨结合形成谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨的毒害作用，从而能预防和治疗肝昏迷，保护肝脏，故谷氨酸可作为治疗肝脏病的辅助药物。谷氨酸并参与脑蛋白质代谢和糖代谢，能促进中枢神经系统的正常活动，对于治疗脑震荡或脑神经损伤亦有一定疗效。谷氨酸与其他药物合用，可治疗癫痫发作及精神运动性发作。长期服用谷氨酸，可提高神经有缺陷儿童的智力。
? 其亦可用于制造聚谷氨酸（PLG）产生高级人造革，用焦谷氨酸钠制高级润滑剂等。（用于日用品工业）
（4）、（我国）味精的质量标准。
指 标 规格单位90﹪ 味精95﹪味精晶体﹪﹪﹪﹪ppmppmppmppm≥99≤0.2粉末≥99≤0.3≥95≤0.5≥90≤0.7≤10以ClNa计≥80≤0.5≤1.0≤10≤5≥80≤1.0≤20以ClNa计≥70≤0.5≤1.0≤10≤590﹪味精80﹪味精项目谷氨酸钠 水分氯化钠透光率砷铅铁锌外观≤0.15≤0.5≤5.0以Clˉ计以Clˉ计以ClNa计≥95≥90≥85≤0.5≤0.5≤0.5≤1.0≤1.0≤1.0≤5≤5≤10≤5≤5≤5白色有光白色粉末或白色粉末或白色粉末或白色粉末泽晶体混盐晶体混盐晶体混盐晶体 2 、追根溯源
(1) 味精的诞生与发展过程；
谷氨酸广泛存在于蛋白质，在谷物、大豆等的粮油种子的蛋白质中含量达20-40%之多，特别是小麦的蛋白质中含量高达46%。
1866年德国的李浩生（Ritthauson）利用硫酸水解小麦面筋，最先分离出谷氨酸。
1890年乌尔夫（wolff）利用4-酮戊酸（CH3COCH2CH2COOH）溴化合成消旋谷氨酸。
1908年，日本池田菊苗等从海带汁液中提取出谷氨酸，并开始生产味精作为
商品销售。
1910年，日本味之素公司用水解法生产谷氨酸。
1936年，美国用甜菜废糖蜜提取谷氨酸，这是因为甜菜废糖蜜中含有不少数量的谷酰胺的缘故，此法称为司蒂芬法。
用微生物发酵制造谷氨酸始于40年代中期。1946年美国用发酵法能够积累α-酮戊二酸，并发表用酶法或化学法将此酮酸转换为L-谷氨酸的研究报告。50年代中期以前，日本等国味精生产还是用水解法或者是以α-酮戊二酸发酵为主体的二步发酵法。1956-1957日本协和发酵研究所的木下、鹈高等发表用谷氨酸棒状杆菌，东京大学应用微生物研究所的朝井、相田、大石等用易变小球菌由葡萄糖直接发酵生产谷氨酸的特许公报，前者对糖的谷氨酸收率可达30%，并由协和公司开始工业规模的生产。
1959年美国也开始采用直接发酵法生产谷氨酸。同年我国台湾省的陈秩宗、杜聪明、陈论宗等人也分离到谷氨酸棒杆菌并且L-谷氨酸的产率也相当高。直接发酵法生产谷氨酸的成功是现代发酵工业的重大创举，它大大推动了氨基酸发酵的研究和其他新型发酵的进展。
除用葡萄糖直接发酵生产谷氨酸外，1962年，有人用有机合成法生产谷氨酸，但产量较小，1973年停止生产。（1963年以后，不少人发表了以石油烃为原料发酵生产谷氨酸；1966年日本协和公司采用石油工业副产品醋酸发酵生产谷氨酸。）1977年开始了用糖蜜发酵生产谷氨酸。目前，世界味精总产量超过40万吨/年，其中日本占1/4以上。
我国味精生产于1923年，上海天厨味精厂用面筋水解法生产。1932年沈阳味精厂用豆粕水解法生产味精。用发酵法生产谷氨酸，我国是开始于1958年进行菌种筛选和发酵工艺的研究，至1964年，上海天厨味精厂首先用黄色杆菌617
为生产菌株，发酵生产谷氨酸试验成功，随后投入工业化生产。1965年以后，随着一株株谷氨酸生产菌在我国筛选出来，发酵法生产谷氨酸的味精厂像雨后春笋般地先后在沈阳、天津、杭州、广州、武汉等地投入生产，形成了我国发酵工业的一个重要系统。此后，落后的水解法味精生产便被淘汰。
目前，我国味精生产的主要原料是淀粉水解糖，东北和西北地区少数厂家用甜菜糖蜜，南方有用甘蔗糖蜜为原料的。原料资源较为丰富。
(2) 味精各种生产方法比较；
制造方法 原理 原料 优点 缺点 改时方向 蛋白质是由许面筋、豆饼、 水解操作易于原料来源少，价此法古老，现 多α-氨基酸的玉米蛋白 掌握 格高，得率低，已极少使用，已 分子缩合而成，对设备腐蚀性大被发酵法代替 蛋白质水解法 将其水解即可得劳动繁重 到相应的氨基酸 高温、高压下碳化物、丙烯不用粮食为原需要高温高压一般工厂不 将原料羰化，氰醛、糠醛、丙烯料 的条件，设备要适于生产 合成法 氨化，水解以及腈 求高、严密性好 中和精制 发酵法 淀粉水解、菌含糖原料、碳原料来源丰需严密的生产需要理想的种培育使配料发氢化合物等 富，得率高，成管理和严格的生生产菌种 酵，提取谷氨酸本低，有利于机化操作，否则会将其精制 械化自动化生产 由于微生物感染而造成很大的损失 (3) 味精现在常用的生产方法。
目前主要的生产方法为发酵法。
3 、生产技术
——生化法(发酵法)生产味精的技术
(1) 原料及要求:
淀粉、糊精（糖质原料），将其先水解成葡萄糖，又称水解糖。制取水解糖
谷氨酸作业
