Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
MỤC LỤC
SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 1
Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
LỜI MỞ ĐẦU
Acid amin nói chung và acid glutamic (L-AG) nói riêng có một ý nghĩa to lớn.
Axit glutamic (gọi tắt là L-AG), là một loại axit amin có trong protein thiên nhiên. Acid
glutamic là acid amin thay thế nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất
ở cơ thể người và động vật. L-AG có thể tổng hợp trong cơ thể người, và thường thấy
trong cơ thể động vật và thực vật dưới nhiều dạng khác nhau. Amination amide của L-
AG (Gln) là một axit amin rất quan trọng trong cơ thể người. Do đó L-AG và các chất
dẫn xuất có đặt tính riêng của nó thường được sử dụng trong y học trị liệu và sử dụng để
bổ sung dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng cho thực vật. Trong kết cấu phân tử của
acid glutamic có hai gốc hydroxyl và một gốc amin đó là chất lưỡng tính mang cả hai
tính axit và kiềm, có thể làm nguyên liệu cho các loại mỹ phẩm, thực phẩm và hóa chất.
Hiện nay như ta đã biết các tinh thể L- glutamic được sản xuất nhiều tại Nhật
Bản, Hoa kỳ và một số nước khác. Tại Việt Nam cũng có một số công ty liên doanh với
Nhật như: Vedan, Ajnomoto…Acid glutamic được sản xuất ở dạng tinh thể của acid tự
do hay muối của nó ( bột ngọt ) bằng quá trình lên men với mục đích sử dụng như gia
vị, thuốc chữa bệnh, thực phẩm, đồ uống, nguyên liệu của sợi tổng hợp.
[ ]
Các tinh thể acid glutamic thu được bằng cách nuôi cấy một vi sinh vật (thường
là Corynebacterium và Brevibacterium) có khả năng hình thành và tích tụ acid glutamic.
Trong quá trình lên men acid glutamic được thoát ra từ tế bào vào môi trường nuôi cấy.
Việc thu nhận acid glutamic chủ yếu từ môi trường sau lên men. Trong dung dịch này,
ngoài lượng acid glutamic còn chứa rất nhiều acid amin khác, cũng như thành phần môi
trường chưa lên men hết. Do đó việc tách acid glutamic và tinh chế chúng là điều phải
làm trong quá trình sản xuất.
Do tầm quan trọng của acid glutamic và yêu cầu về độ tinh khiết của sản phẩm.
Việc nỗ lực để cải thiện quá trình len men nhất là quá trình tinh tách, làm sạch, kết tinh
acid glutamic trong dịch lên men nhằm thu được chế phẩm acid glutamic có hiệu suất

Trong tổ chức phức tạp của máu người có chứa acid glutamic. L-AG ngoài làm
nguyên liệu để tổng hợp Protein ra, L-AG còn có vai trò trong quá trình dẫn truyền liên
quan đến hệ thần kinh trung ương. L-AG đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao
đổi chất trong cơ thể con người. vì acid glutamic tham gia trực tiếp vào chu trình Krebs.
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 L-AG còn ứng dụng để giảm
thiểu nhiễm trùng và tăng cường miễn dịch sau phẫu thuật, như nghiên cứu tế bào T. L-
SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 3
Hình 1.1. Ông Kikunae Ikeda
Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
AG còn góp phần rất lớn trong quá trình nghiên cứu sinh lý trong quá trình tổng hợp
peptide cũng như protein. Ngoài ra, L-AG còn có thể sử dụng thuốc khác sinh và một số
dược phẩm khác trong y học trị liệu. Trong tương lai gần, nhu cầu Axít glutami dùng
cho chữa bệnh và thuốc chữa bệnh sẽ không ngừng tăng trưởng. Trong các sản phẩm
này, rất quan trọng là dịch bổ sung dinh dưỡng đường ruột cho các bệnh nhân đã trong
tình trạng trầm trọng và thuốc kích thích thần kinh. Trong y dược còn có nhiều ứng
dụng khác bao gồm các loại thực phẩm đồ uống cho người bệnh khả năng trao đổi chất
thất thường và thuốc làm tan đờm trong phổi.
• Ứng dụng trong thức ăn chăn nuôi:
Chức năng của L-AG và Amination amide (Gln) trong cơ thể động vật cũng gần
giống như cơ thể người. Ví dụ trong cơ thể gà nếu thiếu L-AG và Gln thì chậm phát
triển. L-AG thường được sử dụng như hình thức thêm vào như MSG.
• Ứng dụng trong hương liệu thực phẩm:
L-AG 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. Muối của acid
glutamic còn làm chất điều vị (bột ngột) và dùng làm thực phẩm bổ sung cho người:
• Ứng dụng trong vi sinh vật học:

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…
Nguyên liệu mỹ phẩm chất hấp thu tia cực tím, chất giữ ẩm, thành phần trong
dầu gội đầu.
Sử dụng muối acid glutamic Bột ngọt, thêm vào thức ăn gia súc kích thích khả
năng ăn của heo con, tăng trọng lượng và phát triển nhanh. Thuốc kích thích sinh trưởng
cho thực vật.
• Sản phẩm nghiên cứu hóa học và phân tích tiêu chuẩn:
GA và các chất dẫn xuất của nó được sử dụng trong nghiên cứu hoá học cơ bản
đã có trên 150 lịch sử. Tuy nhiên ngay cả vài năm trước đây trong bản bách khoa toàn
SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 5
Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
thư và các hợp chất hoá học cũng không nêu chú các ứng dụng của GA. Tầm quan trọng
của GA sử dụng trong thương nghiệp, đặc biệt là trong y dược học và trình tự sản xuất
sinh hoá học, từ từ tăng dần trong 10 đến 20năm trở lại đây.Tình hình hiện nay là đại
diện của một thay đổi quan trọng, chính sự thay đổi này là nguồn gốc phát triển tích cực
trong khoa học công nghệ nói trên. Trong những năm gần đây công trình kỹ thuật di
truyền, tổng hợp sinh học cùng với kỹ thuật Protein và các lĩnh vực khác liên kết lại tạo
thành hiệu ứng liên hoàn làm tăng như cầu sử dụng của GA và các chất dẫn xuất của nó.
Ứng dụng của GA trên phương diện nghiên cứu khoa học và phân tích chia làm 5 loại
lớn:
Các loại thuốc thử GA và chất dẫn xuất của nó.
Gia tăng tính bảo vệ.
Tiêu chí phóng xạ của GA và các chất dẫn xuất của nó.
Chuyển tải hợp chất vật chất bên ngoài có GA, dùng để tổng hợp Protein
Làm mẫu phẩm phân tích.

tự do. Trong sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật, axit glutamic được tổng hợp theo con
đường lên men từ nhiều nguồn cacbon.
1.2. Sơ lược về phương pháp sản xuất acid glutamic
[PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền (2004), Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên
men cổ truyền, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.]
Có rất nhiều phương pháp sản xuất acid glutamic như tổng hợp hoá học, thuỷ
phân và lên men vi sinh vật. Trong đó phương pháp tổng hợp từ vi sinh vật có nhiều ưu
điểm nhất. Nó là một trong những ứng dụng của công nghệ sinh học vào trong sản xuất.
Nó không những có ý nghĩa về mặt kinh tế mà còn có ý nghĩa lớn lao về xử lý môi
trường vì tận dụng được các phế thải của các ngành công nghiệp khác
Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các
axit amin từ các nguồn gluxit và đạm vô cơ, tạo ra được nhiều loại aminoaxit như: axit
glutamic, lizin, valin, alanin, phenylalanin, tryptophan, methionin ...
Phương pháp lên men có nguồn gốc từ Nhật Bản, năm 1956 khi mà Shukuo và
Kinoshita sử dụng chủng Micrococcus glutamicus sản xuất glutamat từ môi trường có
chứa glucoza và amoniac. Sau đó một số loài vi sinh vật khác cũng được sử dụng như
Brevi bacterium và Microbacterium.
Tất 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
SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 7
Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
+ 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.

0,04
1
0,5
-
0,5
0,2
40 h
44,8
` Nhiệt độ lên men giữ ở 28
0
C và duy trì pH = 8,0 bằng cách thường xuyên bổ
sung urê. Điều kiện hiếu khí là rất quan trọng bởi vì nếu không được sục khí thì sản
phẩm tạo thành không phải là axit glutamic mà là lactat. Khi sử dụng nguyên liệu lên
men là rỉ đường thì cần phải bổ sung các chất kháng biotin để kiểm soát sự sinh trưởng
của vi sinh vật. Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: không sử dụng nguyên liệu
SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 8
Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
protit, không cần sủ dụng nhiều háo chất và thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất cao, giá
thành hạ. Nên đang được nghiên cứu và ứng dụng ở nước ta và các nước trên thế giới.
1.3. Cơ sở lý thuyết về tách, làm sạch và kết tinh acid glutamic.
[PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền (2004), Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên
men cổ truyền, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.]
1.3.1. Các thành phần có trong dịch sau lên men
Phương trình tổng quát của quá trình tạo L-AG từ glucose hay axetat và NH
3
được diễn ra như sau:
Glucose + NH
3
L-AG + CO
2

SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 9
Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
men. Trong dịch lên men này ngoài acid glutamic còn chứa một số sản phẩm phụ khác
do đó cần phải tách, làm sạch acid glutamic ra khỏi các tạp chất này. Các phương pháp
chiết rút và tinh sạch acid glutamic đều dựa trên những tính chất hóa lý của acid
glutamic như độ tích điện, kích thước phân tử, độ hòa tan... Muốn thu nhận được các
acid glutamic tinh khiết cần sử dụng nhiều biện pháp khác nhau.
1.3.2.1. Các phương pháp kết tủa
Trạng thái keo của acid glutamic bền vững là nhờ sự cân bằng các điện tích và
lớp vỏ thuỷ hoá. Khi trạng thái này bị phá vỡ bởi các yếu tố như nhiệt độ cao, muối các
kim loại nặng, dung môi hữu cơ... thì acid glutamic rất dễ bị kết tủa. Hiện tượng kết tủa
acid glutamic có thể thuận nghịch, tức là nó có thể trở lại trạng thái ban đầu khi tác động
của các yếu tố trên chưa sâu sắc. Tuy nhiên, nếu sự tác động đó mạnh và lâu sẽ làm cho
acid glutamic bị biến tính. Một số phướng pháp kết tủa như kết tủa bằng nhiệt độ hay
kết tủa bằng các tác nhân hóa học như : muối trung tính, dung môi hữu co, kiềm hoặc
acid…
1.3.2.2. Phương pháp lọc
Mục đích của phương pháp lọc là tách acid glutamic ra khỏi dịch lên men.
Kết quả của trình lọc cũng bao gồm dịch lọc và bã lọc tùy theo yêu cầu công
nghệ mà ta thu nhận dịch lọc hay bã lọc.
 Một số phương pháp lọc:
Lọc tự nhiên: các cơ sở thủ công, chủ yếu dùng những thiết bị đơn giản, do
chênh lệch áp suất lọc do trong lượng dịch gây ra, nên thời gian lọc kéo dài, tốn nhiều
diện tích, cồng kềnh và có hại đối với công nhân và thiết bị.
Hút lọc: tạo độ chân không để có chênh lệch áp suất ∆p < 1kg/cm2. Tốc độ lọc
phụ thuộc vào trở lực lọc của vật liệu, chênh lệch áp suất ∆p, điện tích bề mặt lọc và
chiều cao lớp nguyên liệu lọc.
Tốc độ lọc xác định theo phương trình:

hr

pdn
fdr
dv
αµγ
π
12
4
∆××
=
d: đường kính ống mao
dẫn
α: hệ số trở lực đo ống mao dẫn
∆p: chênh lệch áp suất
L: chiều dày lớp bã
μ: độ nhớt dung dịch
n: số ống mao dẫn có trong 1m
2
bề mặt lọc (phụ thuộc độ xốp của bã).
Qua phương trình trên ta thấy tốc độ lọc không nghỉ phụ thuộc vào bề mặt thiết
bị lọc mà chất lượng bã cũng ảnh hưởng lớn: bã xốp lọc nhanh (d lớn, α nhỏ), bã dính
lọc chậm (do chất lượng nguyên liệu ban đầu). Nhiệt độ, áp suất và bề dày lớp bã cũng
ảnh hưởng lớn.
Yêu cầu dung dịch sau khi lọc: màu nâu sáng, trong suốt, nồng độ càng cao càng
tốt, thường 14 -18
0
Be. Hiện nay trong điều kiện của ta, tiêu chuẩn theo kinh nghiệm:
SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 11
Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
Dịch nuôi cấy vi sinh vật và các dịch chiêt có khuynh hướng trở thành dạng đặc
tự nhiên nên thường gặp khó khăn khi lọc bằng phương pháp truyền thống (nhờ vào tác

đặt máy làm việc.
- Tiến hành ly tâm với thời gian tối thiểu để tránh nóng máy
SVTT: Châu Thị Lâm Uyên Trang: 12